Помехозащищенность ГНСС-приемника Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

4. Arikan E. Systematic polar coding. IEEE Communications Letters. 2011. Vol. 15, № 8. P. 860-862.

5. Vangala H., Viterbo E., Hong Yi. Efficient systematic polar encoding // IEEE Communication Letters. 2016. Vol. 20, № 1.

6. Vangala H., Viterbo E., Hong Yi. A new multiple folded successive cancellation decoder for polar codes // Information Theory Workshop ITW-2014. 2014. Available

УДК 621.396.946

at: http://www.ecse.monash.edu.au/staff/ eviterbo/papers/ itw14_Harish.pdf.

7. Tal I. and Vardy A. List decoding of polar codes // International Symposium on Information Theory. August 2011, P. 1-5.

8. IEEE Std 802.16-2012 IEEE Standart for Air Interface for Broadband Wireless Access Systems. New York, 2012. 2442 p.

© Тимофеев Г. С., 2016

ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТЬ ГНСС-ПРИЕМНИКА*

В. Н. Тяпкин1, И. Н. Карцан2

1 Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, Красноярск, просп. Свободный, 79 2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. Красноярский рабочий, 31

E-mail: [email protected]

Рассмотрена структурная схема приемника на основе 5-отводного выравнивающего фильтра межканальной задержки сигналов.

Ключевые слова: навигационный космический аппарат, помеха, межканальная задержка, автокомпенсатор помех, навигационный приемник.

INTEGRATION OF GNSS RECEIVERS AND INERTIAL SENSORS*

V. N. Tyapkin1, I. N. Kartsan2

1Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation

2Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The research considers structural diagram of a receiver based on the 5-tap equalizing filter interchange delay signals.

Keywords: navigation spacecraft, interference, inter-channel delay compensator interference navigation receiver.

Альманах представляет собой совокупность строк неоперативной информации, в которых заложена информация о наличии, работоспособности всех навигационных космических аппаратов (НКА) системы, а также эфемеридная информация. Программа прогноза определяет эфемериды всех НКА на заданный момент времени, затем на основе введенных априорных координат объекта определяется видимость данного НКА, а также априорные параметры сигнала - задержка и доплеровский сдвиг частоты. Погрешность целеуказания зависит от точности априорных координат, а также от возраста альманаха.

При начальном поиске сигнала из-за отсутствия синхронизации внутренней шкалы времени интерес представляет только прогнозируемый доплеровский сдвиг частоты сигнала НКА [1-2].

Для компенсации межканальной задержки сигналов в многоканальный корреляционный автокомпенсатор предлагается включать линии задержки приемных сигналов с формированием в каждой из них весовых коэффициентов.

Структурная схема приемника на основе 5-отводного выравнивающего фильтра межканальной задержки сигналов представлена на рис. 1.

Аддитивная смесь сигналов и помех принимается разнесенными антеннами, усиливается и преобразуется в сигналы промежуточной частоты аналоговыми трактами и затем поступает в аналогово-цифровые преобразователи. С их выходов цифровые коды аддитивной смеси сигналов и помех поступают на вход блока формирования выборки входных сигналов.

*Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (соглашение от 28.10.2014 г. № 14.574.21.0131, уникальный идентификатор проекта RFMEFI57414X0131).

<Тешетневс^ие чтения. 2016

Рис. 1. Структурная схема 5-отводного выравнивающего фильтра межканальной задержки сигналов

Путем использования четырех последовательно соединенных линий задержки на выходе формируется выборка сигналов с набором дискрет задержки размерностью NxM, где N - количество приемных каналов; М - количество отводов линий задержки.

С выхода блока формирования выборки входных сигналов цифровые сигналы по общей шине данных поступают на вход блока подавления помех.

Целью рекуррентного вычисления обратной корреляционной матрицы Ф _1 ^ х М х N х М) и весовых коэффициентов является обеспечение минимальной мощности помех на выходе блока подавления помех.

Обратная корреляционная матрица помех содержит всю информацию об угловых положениях источников помех и излучаемой ими спектральной плотности мощности помехи. Определяя комплексные весовые коэффициенты и далее перемножая их с принятой выборкой входных сигналов каждого канала, добиваются образования «провалов» в результирующей диаграмме направленности (ДН) в направлении на постановщиков активных помех (ПАП).

В данной схеме увеличение коэффициента подавления помеховых колебаний достигается за счет пространственно-временной обработки сигналов приемных каналов. За счет подбора весовых коэффициентов в каждой линии задержки осуществляется максимиза-

ция межканального коэффициента корреляции. Именно вычисление весового коэффициента в линии с определенным временем задержки и компенсирует межканальную задержку помехи каждого приемного канала. Результирующее время задержки соответствует максимальному времени распространения помехи между разнесенными антеннами. Исходя из этого в данной схеме увеличение степени корреляции по-меховых колебаний приемных каналов производится как в пространственной, так и во временной области, что существенно повышает эффективность подавления помех. По своей сути начальная временная обработка принимаемых сигналов представлена на основе использования схемы фильтра с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтр), с формированием опорного канала автокомпенсатора помех путем задержки входной смеси на интервал времени, равный интервалу декорреляции основного принимаемого сигнала при помощи многоотводной линии задержки (ЛЗ).

Такое построение архитектуры адаптивного автокомпенсатора позволяет повысить коэффициент подавления не только широкополосных помех (ШП) путем увеличения межканальной их корреляции с учетом конфигурации адаптивной антенной решетки, но и узкополосных помех (УП), поскольку в алгоритме подавления помех предусматривается их компен-

сация в основном канале на основе декоррелятора сигнала.

Структурная схема адаптивного автокомпенсатора для отдельного приемного канала, реализующего компенсацию задержек принимаемых сигналов и фильтрацию УП на основе КИХ-фильтра, представлена на рис. 2.

Выходной сигнал е(Л ) адаптивного фильтра формируется как линейная комбинация задержанных отсчетов входного сигнала хоп(Л), взятых с весовыми коэффициентами (ВК) Жп, вычисляемыми на предыдущих итерациях (Л,-1) по отношению к текущим итерациям т. е. как

Ф,) = X Ж - 1)X(Л, - п + 1) - W; (I, - 1)хN (I,),

п=1

где N - число ВК фильтра; WN(t¡ -1) = [Ж^, - 1),

W2(t¡ - 1), ..., - 1), ..., Ж^М - 1), ад - 1)]г -

вектор ВК (импульсная характеристика фильтра); х^,) = [х(^), х(и - 1), ..., х(и - п + 1), ..., х(и - N+ 2), х(Л 1 - N+ 1)]г- вектор сигналов в фильтре.

Порядок фильтра определяется как N - 1, т. е. по числу линий задержки. Векторы WN(t¡) и х^/,) в общем случае являются комплексными.

Таким образом, алгоритм подавления помех предполагает временную обработку принятой смеси по-

лезных сигналов и помех для подавления УП и защиту от ШП на основе пространственной фильтрации сигнала и помехи путем формирования провалов в диаграмме направленности в направлении помехи. Для этого в каждом приемном канале сигнал помехи, взятый с единичным весом, суммируют с сигналами помех остальных каналов, являющихся для него компенсационными, предварительно умноженными на весовые коэффициенты ЖР.

Для компенсации межканальной задержки сигналов в многоканальный корреляционный автокомпенсатор предлагается включать линии задержки приемных сигналов с формированием в каждой из них весовых коэффициентов. Для этого в программное обеспечение (ПО) блока формирования лучей и адаптации к помеховой обстановке ПО первичной обработки БЦОС необходимо внести корректировку схемы обработки согласно рис. 3.

Р-схема использования функции адаптации изображена на рис. 3.

Эффективность пространственно-временной обработки сигналов в адаптивных системах и обеспечение навигационно-временных определений в ГНСС-приемниках непосредственно зависят от использования программируемых алгоритмов и гибкости вычислительных операций.

Рис. 2. Схема адаптивного компенсатора УП с опорным каналом на основе декоррелятора сигнала

IN DATA

->о

->о

->о

ADAPT SAVE DATA

OUT DATA

FB BRANCH

Рис. 3. Р-схема использования функции адаптивного подавления помехи

Решетневские чтения. 2016

Библиографические ссылки

1. Карцан И. Н., Тимохович А. С., Карцан Т. И., Дмитриев Д. Д. Определение навигационных параметров объектов в условиях действия помех различного происхождения // Вестник СибГАУ. 2015. Т. 16, № 4. С. 891-897.

2. non-indentity in receiving channels in interference-immune systems for GLONASS and GPS / V. N. Tyapkin, I. N. Kartsan, D. D. Dmitriev, A. E. Goncharov // 2015 International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON 2015 - Proceedings 2015. С. 7147246.

References

1. Kartsan I. N., Timokhovitch A. S., Kartsan T. I., Dmitriev D. D. Determination of navigation parameters of objects in conditions of interference of various origins // Vestnik SibGAU. 2015. T. 16, № 4. P. 891-897.

2. Correcting non-indentity in receiving channels in interference-immune systems for GLONASS and GPS / Tyapkin V. N., Kartsan I. N., Dmitriev D. D., Goncharov A. E., 2015 International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON 2015 -Proceedings 2015. P. 7147246.

© TanKHH B. H., KapqaH H. H., 2016

УДК 681.5.01

ОБЗОР ПРИМЕНЕНИЯ НА ПРАКТИКЕ МЕТОДА ОРТОГОНАЛЬНЫХ ПРОЕКЦИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

В. А. Ушаков

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения Российская Федерация, 190000, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 67 E-mail: [email protected]

Описываются примеры применения на практике метода ортогональных проекций, среди которых: наведение телескопов; управление антенными и энергетическими установками (в том числе в ракетно-космической области); управление торможением колес самолета.

Ключевые слова: САУ, система автоматического управления, применение на практике, метод ортогональных проекций, обобщенный метод Галеркина.

REVIEW OF APPLYING A METHOD OF ORTHOGONAL PROJECTIONS IN THE DEVELOPMENT OF AUTOMATIC CONTROL IN PRACTICE

V. A. Ushakov

Saint-Petersburg state University of Aerospace Instrumentation 67, Bolshaya Morskaya Street, Saint-Petersburg, 190000, Russian Federation E-mail: [email protected]

The paper describes an example of practical application of the method of orthogonal projections, including: guidance telescopes; control antenna and power plants (including those in the aerospace field); aircraft wheel brake control.

Keywords: automatic control system, application in practice, method of orthogonal projections, generalized Galerkin method.

На практике система автоматического управления (САУ) применяется для поддержания постоянного значения управляемой величины при изменяющихся возмущающих воздействиях (стабилизация температуры, давления, напряжения, углового положения летательного аппарата и т. п.), для изменения управляемой величины по заранее заданной программе (вывод ракеты на заданную траекторию, разворот телескопа с целью компенсации вращения Земли и т. д.), для воспроизведения произвольно изменяющегося задающего воздействия (антенна радиолокатора должна следить за маневрирующей целью, фреза ко-пировально-фрезерного станка должна воспроизводить движение щупа по копиру и т. д.) [1].

Метод ортогональных проекций (обобщенный метод Галеркина) [2] дает возможность с единых математических, методологических и алгоритмических позиций решать задачу синтеза параметров регулятора по заданным показателям качества работы САУ в переходном режиме и позволяет решать задачу параметрического синтеза САУ при минимальных вычислительных затратах, что достигается путем алгебраи-зации решения задачи и сведения ее к задаче нелинейного программирования (НП) с целевой функцией. Решение задачи НП средствами МаАаЬ/ Simulink показано в [3; 4].

С помощью обобщенного метода Галеркина решается целый класс задач, связанный с воспроизведени-