РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ФАП СРНС ГЛОНАСС Московский Энергетический Институт (Технический Университет)

Московский Энергетический Институт
(Технический Университет)
Кафедра радиотехнических систем
Бакалаврская работа
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
СИСТЕМЫ ФАП СРНС ГЛОНАСС
Ст. гр. ЭР-13-07 Крупенко О.С.
Научный руководитель:
Замолодчиков В.Н.
Москва
2011 г.
Постановка задачи к выполнению
бакалаврской работы:
1. Ознакомление
•
•
•
с принципами построения СРНС ГЛОНАСС;
с принципами функционирования навигационной аппаратуры
потребителя;
с особенностями новых типов перспективных сигналов СРНС.
2. Разработка математической модели
(с учетом перспективных сигналов)
•
•
•
коррелятора;
фазового дискриминатора;
системы ФАП навигационного приемника.
3. Провести исследование
•
•
статистических характеристик ФД;
переходных процессов в системе ФАП.
Структура СРНС ГЛОНАСС
НСi+1
ПКА
НСi+2
НСi+j
НСi
НАП
СТИ, СУ
ПКУ
КВЦ
СТИ, СУ
СТИ, СУ
На схеме обозначены:
КВЦ – координационно-вычислительный центр;
НАП - навигационная аппаратура потребителя;
НС – навигационный спутник;
ПКА - подсистема космических аппаратов;
ПКУ - подсистема контроля и управления;
СТИ – станция траекторных измерений;
СУ – станция управления.
Структура BPSK и BOC-сигналов
BPSK (прямоугольная ПСП)
g(t)
BPSK - binary phase shift keying
бинарная (двоичная) фазовая манипуляция
1
Форма записи: BPSK(fс), BPSK(β)
где fc – частота ПСП;
t
-1
β = fc/fо;
fо - частота опорного сигнала.
tc
BOC-сигнал (меандровая ПСП)
tм
h(t)
1
BOC - binary offset carrier
Бинарная модуляция с помощью МПСП
Форма записи: BOC(fм,fс) или BOC(α,β)
t
-1
где fм – частота меандровой последовательности;
fc – частота ПСП;
α = fм/fо;
β = fc/fо.
Структурная схема системы ФАП
Uвх(t,ф)
Uд(Δф)
ФД
Uоп(t,˜ф)
ОГ
ˆф
ФНЧ
˜ф
Схема фазового дискриминатора
Синфазный коррелятор
h(t-tk_оп)cos(фог_k)
y(tk-1,l)
x
M

Ik
l 1
x
M

l 1
h(t-tk_оп)sin(фог_k)
Квадратурный коррелятор
Qk
th(*)
x
-1
Uдф(tk)
Дискриминационная и флуктуационная характеристики
(для разных типов фазовых дискриминаторов)
Представленные характеристики получены на имитационной модели для отношения
сигнал/шум в диапазоне 30дБГц…45дБГц
Дискриминационные характеристики
Флуктуационные характеристики
(Продолжение)
Дискриминационная и флуктуационная характеристики
(для разных типов фазовых дискриминаторов)
Представленные характеристики получены на имитационной модели для отношения
сигнал/шум в диапазоне 30дБГц…45дБГц
Дискриминационные характеристики
Флуктуационные характеристики
Переходные процессы в системе ФАП
Входное воздействие в виде ступенчатого изменения фазы полезного сигнала.
Данные переходные процессы получены на имитационной модели при разном отношении
сигнал/шум.
q = 30 дБГц
q = 45 дБГц
Процесс ошибки фильтрации
Процесс на выходе дискриминатора
Выводы к проведенной
бакалаврской работе
Были изучены:
• принципы построения СРНС ГЛОНАСС ;
• особенности новых типов перспективных сигналов СРНС.
Разработаны математические модели:
• сигнала;
• модель фазового дискриминатора с использованием метода комплексных огибающих;
• системы ФАП на базе фильтра Калмана.
Разработанные математические модели реализованы в среде Matlab и выполнена
их отладка.
Выполнены исследования:
• дискриминационных характеристик пяти типов ФД ;
• переходных процессов в системе ФАП при различных условиях.