Практическая программно-аппаратная реализация обработки сигналов глобальных навигационных спутниковых систем методом временного накопления в целях мониторинга радионавигационных сигналов


https://doi.org/10.36027/rdeng.0420.0000173

Полный текст:


Аннотация

В настоящее время всё больше расширяются области применения спутниковой радионавигации. В связи с этим возрастают и требования к качеству определения координат и времени. Поэтому актуальна задача мониторинга радионавигационных сигналов, в частности контроль их формы, анализ искажений формы. Однако мощность навигационных сигналов ниже уровня шума, поэтому для анализа их формы необходимы специальные методы и оборудование, позволяющие увеличить отношение сигнал/шум. Как правило, для этого используются комплексы на основе крупноапертурных антенн. Но они обладают рядом недостатков: высокая сложность, большая цена, большие размеры, необходимость наведения и сопровождения каждого отдельного спутника. В статье предложен альтернативный подход.

Даётся краткое описание метода временного накопления (МВН). Этот метод может быть применён для сигналов, содержащих повторяющиеся элементы (базовые элементы). Такими сигналами являются радионавигационные сигналы. МВН позволяет увеличить отношение сигнал/шум и оценить форму базовых элементов сигнала за счёт наложения и усреднения соответствующих отсчётов сигнала. Энергетический выигрыш увеличивается с увеличением времени накопления.

Предложена схема малогабаритного макета программно-аппаратного комплекса мониторинга сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) на базе слабонаправленной антенны, программно-определяемой радиосистемы и персонального компьютера. Данный макет позволяет записать цифровые отсчёты наблюдаемых навигационных сигналов, а затем обработать их с помощью метода временного накопления.

Получены результаты апробации работы предложенного макета мониторинга сигналов ГНСС. Приведены оценки формы навигационных сигналов ГЛОНАСС во временной области (базовые элементы сигнала) и в частотной области (энергетический спектр). Также представлены оценки мощности сигналов и энергетического выигрыша от применения МВН. Подтверждена возможность использования предложенного программно-аппаратного комплекса в целях мониторинга радионавигационных сигналов.

Предложенная схема малогабаритного макета мониторинга сигналов ГНСС может быть использована как непосредственно для целей мониторинга, так и для отработки различных методов и технологий обработки навигационных сигналов, основанных на использовании информации о форме принимаемого сигнала.


Об авторе

Д. А. Еремеев
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Еремеев Дмитрий Александрович

Кафедра "Радиоэлектронные системы и устройства",

 



Список литературы

1. Харисов В.Н., Пельтин А.В. Алгоритм временного накопления для мониторинга сигналов ГЛОНАСС // Радиотехника. 2014. № 9. С. 119-124.

2. Mitelman A.M., Akos D.M., Pullen S.P., Enge P.K. Estimation of ICAO threat model parameters for operational GPS satellites // 15th intern. technical meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation: ION GPS 2002 (Portland, OR, USA, September 24–27, 2002): Proc. 2002. Pp. 12–19.

3. Fenton P.B., Jones J. The theory and performance of NovAtel Inc.’s vision correlator // 18th intern. technical meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation: ION GNSS 2005 (Long Beach, CA, USA, Sept. 13-16, 2005): Proc. 2005. Pp. 2178-2186.

4. Харисов В.Н., Пельтин А.В., Валуев Е.В. Метод временного накопления – основа технологии мониторинга сигналов ГНСС // Радиотехника. 2017. № 11. С. 46–54.

5. Pini M., Akos D.M., Esterhuizen S., Mitelman A.M. Analysis of GNSS signals as observed via a high gain parabolic antenna // 18th intern. technical meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation: ION GNSS 2005 (Long Beach, CA, USA, Sept. 13-16, 2005): Proc. 2005. Pp. 1686–1695.

6. Pini M., Akos D.M. Analysis of GNSS signals using the Robert C. Byrd Green bank telescope // Satellite communications and navigation systems. Signals and communication technology. Boston: Springer, 2008. Pp. 283-290. DOI: 10.1007/978-0-387-47524-0_21

7. Akos D.M., Esterhuizen S., Mitelman A.M., Phelts R.E., Enge P.K. High gain antenna measurements and signal characterization of the GPS satellites // 17th intern. technical meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation: ION GNSS 2004 (Long Beach, CA, USA, Sept. 21-24, 2004): Proc. 2004. Pp. 1724–1731.

8. Van Graas F., Cohenour C., Norris N., Vinande E., Gunawardena S., Carroll M. GPS signal characterization and monitoring using high gain antennas // 28th intern. technical meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation: ION GNSS+ 2015 (Tampa, FLA, USA, Sept. 14-18, 2015): Proc. 2015. Pp. 3426–3433.

9. He C.-Y., Guo J., Lu X., Wang X. Offline analysis of BeiDou MEO-3 signal quality // 26th intern. technical meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation: ION GNSS+ 2013 (Nashville, TN, USA, Sept. 16-20, 2013): Proc. 2013. Pp. 2739–2748.

10. Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ. Навигационный радиосигнал в диапазонах L1, L2. Редакция 5.1. М.: РНИИ КП, 2008. 74 с.

11. Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ. Навигационный радиосигнал открытого доступа с кодовым разделением в диапазоне L1. Ред. 1.0. М.: АО «РКС», 2016. 64 с.

12. Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ. Навигационный радиосигнал открытого доступа с кодовым разделением в диапазоне L2. Ред. 1.0. М.: АО «РКС», 2016. 15 с.

13. Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ. Навигационный радиосигнал открытого доступа с кодовым разделением в диапазоне L3. Ред. 1.0. М.: АО «РКС», 2016. 57 с.

14. Global positioning systems directorate. Systems engineering & integration. Interface specification IS-GPS-200J. NAVSTAR GPS space segment/ navigation user segment interfaces. 2018. 224 p.

15. Global positioning systems directorate. Systems engineering & integration. Interface specification IS-GPS-705E. NAVSTAR GPS space segment/user segment L5 interfaces. 2018. 105 p.

16. Global positioning systems directorate. Systems engineering & integration. Interface specification IS-GPS-800E. NAVSTAR GPS space segment/user segment L1C interfaces. 2018. 121 p.

17. European GNSS (Galileo) open service. Signal in space: Interface control document. Issue 1.3. 2016. 74 p.

18. BeiDou navigation satellite system. Signal in space: Interface control document. Open service signal (Version 2.1). China Satellite Navigation Office, 2016. 79 p.

19. BeiDou navigation satellite system. Signal in space: Interface control document. Open service signal B1C (Version 1.0). China Satellite Navigation Office, 2017. 87 p.

20. BeiDou navigation satellite system. Signal in space: Interface control document. Open service signal B2a (Version 1.0). China Satellite Navigation Office, 2017. 75 p.

21. BeiDou navigation satellite system. Signal in space: Interface control document. Open service signal B3I (Version 1.0). China Satellite Navigation Office, 2018. 89 p.

22. Engineer ambitiously – NI. Режим доступа: http://www.ni.com/ru-ru.html (дата обращения: 01.09.2020).


Дополнительные файлы

Для цитирования: Еремеев Д.А. Практическая программно-аппаратная реализация обработки сигналов глобальных навигационных спутниковых систем методом временного накопления в целях мониторинга радионавигационных сигналов. Радиостроение. 2020;(4):1-16. https://doi.org/10.36027/rdeng.0420.0000173

For citation: Eremeev D.A. Hardware and Software Implementation for Global Navigation Satellite System Signal Processing by Temporary Accumulation Method to Monitor Radio-navigation Signals. Radio Engineering. 2020;(4):1-16. (In Russ.) https://doi.org/10.36027/rdeng.0420.0000173

Просмотров: 38

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-926X (Online)