МУ по проведению ПЗ по курсу АП СРНС - Статистический эквивалент коррелятора

Цель занятия

• Развить представления о функциях и характеристиках коррелятора НАП
• Составить математическую модель выходного сигнала коррелятора
• Рассчитать характеристики статистического эквивалента коррелятора

Требуемое оборудование

• Проектор
• Учебная доска

Медиа

Занятие проводится на основе презентации.

Положение коррелятора в общей архитектурно-функциональной схеме

Напоминание:

Под навигационным приемником (НАП, навигационной аппаратурой потребителей) понимают совокупность радиотехнических артефактов, предназначенных для определения местоположения, скорости, времени и/или пространственной ориентации их носителя с помощью сигналов спутниковой радионавигационной системы.

Для выполнения своей целевой функции любой навигационный приемник должен решить ряд задач:

1. Преобразование электромагнитного излучения в электрические токи радиочастотного диапазона с помощью антенны;
2. Перенос навигационных сигналов, принятых антенной, из радиочастотного диапазона (L1, L2) на промежуточную частоту, усиление и частотная селекция;
3. Дискретизация и квантование сигнала промежуточной частоты;
4. Оценка информативных параметров радиосигналов, для чего в современных приемниках производится поиск сигналов, передача на слежение и слежение за навигационными сигналами.
5. Прием цифрового сообщения, передаваемого в радиосигналах;
6. Расчет положения, ориентации, скорости и времени потребителя по накопленной информации, измеренным параметрам радиосигнала, принятому сообщению и информации от дополнительных источников;
7. Взаимодействие с потребителем с помощью того или иного интерфейса: прием команд и выдача координатно-временного обеспечения.

Устройства, решающие задачу 1, называют антенным модулем; задачи 2-3 – радиочастотным блоком (или front-end'ом); задачи 1-2 – радиочастотной частью НАП; задачи 3-7 – устройством цифровой обработки; задачи 2-7 – модулем навигационного приемника.

На прошлых занятиях вы получили представление об устройстве и математическом описании функций с 1 по 3. Добрались до выходных отчетов АЦП.

Алгоритмы обработки выходного сигнала АЦП в современных навигационных приемниках являются результатом синтеза, использующего методы и подходы статистической радиотехники.

Апостериорные плотности вероятности параметра сигнала $A_{IQ}$ для трех реализаций

При статистическом подходе оперируют апостериорными плотностями вероятности информативных параметров радиосигналов. Для реализации в аппаратуре используют алгоритмы, оценивающие ту или иную характеристику апостериорной плотности вероятности. В большинстве случаев в качестве этой характеристики выступает аргумент максимума апостериорной плотности вероятности. В таком случае задача оценивания параметров радиосигнала разбивается на задачу поиска сигнала (примерное обнаружение положения максимума) и задачу слежения за значениями параметров радиосигнала (определение точного положения максимума). В результате синтеза получают системы, в которые входят: коррелятор, блок поиска сигнала, дискриминаторы информативных параметров и фильтры информативных параметров.

Сегодня на повестке дня - коррелятор. В том или ином виде он присутствует как в алгоритмах поиска, так и в алгоритмах слежения, и даже в алгоритмах выделения цифровой информации и синхронизации.

Коррелятор производит функциональное преобразование отсчетов АЦП в свои выходные квадратурные суммы. В дальнейшем все системы работают только с квадратурными сигналами корреляторов, а не с сигналами АЦП.

В современном приемнике могут одновременно выполняться 1 000 000 корреляционных преобразований. Из них 3 и более требуются для каждого сигнала для осуществления слежения, остальные же используются для быстрого поиска сигналов.

Шкала времени

Разбиение шкалы времени на два индекса, как следствие выделения интервалов неизменности параметров модели наблюдений.

Модель наблюдений

Приемник не следит за моментальными параметрами радиосигнала. Он следит за коэффициентами аппроксимирующих полиномов, неизменными на интервале коррелирования.

Корреляционные суммы

Итоговый вид. Такое функциональное преобразование производят 99% приемников. Их и изучим.

Подробный вывод изложен на слайдах презентации.

О многозначности термина

Отсутпление

Термин коррелятор - многозначный. Под этим словом может пониматься:

1) Вычисление одной корреляционной суммы (результат - одно вещественное число).

2) Вычисление двух корреляционных сумм: квадратурной и синфазной (результат - два вещественных или одно комплексное число).

3) Вычисление двух квадратур для нормальной, запаздывающей и опережающий ПСП дальномерного кода для одного сигнала (набор, необходимый для систем слежения; результат - три пары вещественных чисел или три комплексных числа).

4) Набор корреляторов в смысле п. 3) достаточных для всех сигналов спутников.

5) Может пониматься физическая микросхема, осуществляющая п. 4.

и т.д.

Всё зависит от контекста.

Вывод стат.эквивалентов

• 
• 
• 
• 
• 
• 

Домашнее задание

• Повторить вывод для квадратурной суммы.
• Оценить коэффициент корреляции между шумами квадратурной и синфазной корреляционных сумм.

Контрольные вопросы

• Что такое коррелятор?
• Запишите математическую модель корреляционного преобразования.
• Запишите выражения для статического эквивалента корреляционных сумм. Как определить параметры эквивалента? Для какой модели входного и опорного сигналов справедливы записанные выражения?

Литература

1. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под. ред. Перова А.И., Харисова В.Н.. — изд. 4-е, перераб. и доп.. — М.: Радиотехника, 2010. — 800 с. (подробнее...):

• П6.1 - Вывод выражений для статистического эквивалента корреляционных сумм
• 13.6 - Многоканальный коррелятор