RU2564523C1 - Method of angular object orientation using spacecraft radio navigation signals - Google Patents
Method of angular object orientation using spacecraft radio navigation signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2564523C1 RU2564523C1 RU2014129573/07A RU2014129573A RU2564523C1 RU 2564523 C1 RU2564523 C1 RU 2564523C1 RU 2014129573/07 A RU2014129573/07 A RU 2014129573/07A RU 2014129573 A RU2014129573 A RU 2014129573A RU 2564523 C1 RU2564523 C1 RU 2564523C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- navigation
- interference
- receiving
- signals
- channel
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области спутниковой навигации и может быть использовано для определения углового положения объектов в пространстве или на плоскости в условиях воздействия преднамеренных широкополосных помех.The present invention relates to the field of satellite navigation and can be used to determine the angular position of objects in space or on a plane under the influence of intentional broadband interference.
Наиболее современными признаются методы борьбы с помехами на основе пространственной селекции, обеспечиваемой при помощи многоэлементных антенных систем. Принцип компенсации помех заложен в использование корреляционных свойств помеховых колебаний, принятых различными каналами. Аппаратура защиты от активных шумовых помех навигационной аппаратуры потребителей представляет собой многоканальный квадратурный корреляционный автокомпенсатор с алгоритмом формирования весовых коэффициентов и компенсационного цифрового суммирования. Для эффективного подавления помех требуется учесть все задержки и декоррелирующие факторы, возникающие в приемных трактах, которые могут быть самого разного рода: в виде различий в ширине полосы пропускания и в частоте настройки (центральной частоте), различий в форме комплексной частотной характеристики (КЧХ), разбросом компенсационных каналов по коэффициенту усиления и фазовому сдвигу.The most modern methods are recognized for combating interference based on spatial selection provided using multi-element antenna systems. The principle of interference compensation is based on the use of correlation properties of interference oscillations received by various channels. The protection equipment against active noise interference of the navigation equipment of consumers is a multi-channel quadrature correlation auto-compensator with an algorithm for the formation of weighting coefficients and compensation digital summation. To effectively suppress interference, it is necessary to take into account all delays and decorrelating factors that occur in the receiving paths, which can be of various kinds: in the form of differences in the bandwidth and tuning frequency (center frequency), differences in the form of a complex frequency response (CFC), the spread of the compensation channels in terms of gain and phase shift.
Известен способ компенсации помех, принятых на основную и дополнительные (компенсационные) антенны, которые не должны содержать полезного сигнала [1]. Сигнал основного канала подается на сумматор с единичным весом, а колебания компенсационных каналов взвешиваются исходя из помеховой обстановки. При этом цель подстройки весовых коэффициентов - обеспечить минимальную мощность шума на выходе сумматора. Недостатком этого способа является невозможность определения углового положения объекта.A known method of compensating for interference received on the main and additional (compensation) antenna, which should not contain a useful signal [1]. The signal of the main channel is fed to the adder with a unit weight, and the oscillations of the compensation channels are weighed based on the interference environment. At the same time, the goal of adjusting the weight coefficients is to provide minimum noise power at the output of the adder. The disadvantage of this method is the inability to determine the angular position of the object.
Также известен способ угловой ориентации объекта по радионавигационным сигналам космических аппаратов, взятый в качестве прототипа, основанный на приеме сигналов от n космических аппаратов двумя или более антенно-приемными устройствами, расположенными параллельно одной или двум осям объекта, выделении сигнала с частотой Доплера, определении набега фаз за интервал времени измерения и определении углового положения объекта [2]. Данный способ рассчитан на прием только радионавигационных сигналов, без учета возможных принимаемых помеховых сигналов как естественного, так и преднамеренного происхождения, поэтому в сложной поме-ховой обстановке определение угловой ориентации объекта становится крайне затруднительным.Also known is a method of angular orientation of an object according to the radio navigation signals of spacecraft, taken as a prototype, based on the reception of signals from n spacecraft by two or more antenna-receiving devices located parallel to one or two axes of the object, isolating a signal with a Doppler frequency, determining phase incursion for the measurement time interval and determining the angular position of the object [2]. This method is designed to receive only radio navigation signals, without taking into account the possible received interference signals of both natural and intentional origin, therefore, in a difficult interference environment, determining the angular orientation of an object becomes extremely difficult.
В основу изобретения положена задача повышения эффективности работы угломерной навигационной аппаратуры в сложной помеховой обстановке путем компенсационного цифрового подавления помехи с учетом предварительной калибровки приемных каналов при заданных погрешности и времени измерения угловой ориентации объекта.The basis of the invention is the task of increasing the efficiency of the goniometric navigation equipment in a complex jamming environment by compensating digital interference suppression taking into account preliminary calibration of the receiving channels for a given error and measurement time of the angular orientation of the object.
Поставленная задача решается тем, что в способе угловой ориентации объекта по радионавигационным сигналам космических аппаратов, основанном на приеме радионавигационных сигналов от n навигационных космических аппаратов двумя или более приемными каналами, антенны которых расположены так, что линии, проведенные через фазовые центры антенн, параллельны одной или двум осям объекта, измерении фазовых сдвигов между сигналами от каждого из n навигационных космических аппаратов между парами приемных каналов и определении углового положения объекта, согласно изобретению в условиях помеховой обстановки перед измерением фазовых сдвигов определяют вектор поправочного весового коэффициента для каждого из приемных каналов путем их калибровки эталонной пилот-помехой, сигнал помехи каждого из приемных каналов суммируют с сигналами помех остальных каналов, являющихся для него компенсационными, предварительно умноженными на соответствующий вектор весового коэффициента, которые вычисляют на основе рекуррентной оценки обратной корреляционной матрицы помех с учетом векторов поправочных весовых коэффициентов, выделяют радионавигационные сигналы от n навигационных космических аппаратов и восстанавливают их исходные параметры в каждом приемном канале путем решения системы уравненийThe problem is solved in that in the method of angular orientation of the object by the radio navigation signals of spacecraft, based on the reception of radio navigation signals from n navigation spacecraft with two or more receiving channels, the antennas of which are located so that the lines drawn through the phase centers of the antennas are parallel to one or two axes of an object, measuring phase shifts between signals from each of n navigation spacecraft between pairs of receiving channels and determining the angular position of an object according to the invention in an interference environment, before measuring the phase shifts, the correction weight factor vector for each of the receiving channels is determined by calibrating them with a reference pilot noise, the interference signal of each of the receiving channels is summed with the interference signals of the remaining channels, which are compensated for it, previously multiplied to the corresponding vector of the weight coefficient, which is calculated on the basis of a recursive estimate of the inverse correlation matrix of interference, taking into account the vectors in correcting weighting coefficients, select radio navigation signals from n navigation spacecraft and restore their initial parameters in each receiving channel by solving a system of equations
где Where
- выделенный радионавигационный сигнал, принятый от i-го навигационного космического аппарата в m-м приемном канале; - a dedicated radio navigation signal received from the i-th navigation spacecraft in the m-th receiving channel;
- принятый радионавигационный сигнал от i-го навигационного космического аппарата в m-м приемном канале; - received radio navigation signal from the i-th navigation spacecraft in the m-th receiving channel;
- вектор весового коэффициента k-го компенсационного канала в m-м приемном канале; is the vector of the weight coefficient of the k-th compensation channel in the m-th receiving channel;
- вектор поправочного весового коэффициента k-го компенсационного канала в m-м приемном канале; is the vector of the correction weight coefficient of the k-th compensation channel in the m-th receiving channel;
i - номер навигационного космического аппарата, i=1, 2, …, n;i is the number of the navigation spacecraft, i = 1, 2, ..., n;
m - номер приемного канала, m=1, 2, …, p;m is the number of the receiving channel, m = 1, 2, ..., p;
k - номер компенсационного канала, k=1, 2, …, (р-1).k is the number of the compensation channel, k = 1, 2, ..., (p-1).
На фиг. 1 приведена структурная схема устройства определения угловой ориентации объекта в условиях воздействия широкополосных помех, реализующего предложенный способ с коррекцией КЧХ приемных каналов, на фиг. 2 приведена диаграмма направленности антенной системы после адаптации к двум постановщикам помех по результатам моделирования работы предложенного устройства.In FIG. 1 shows a structural diagram of a device for determining the angular orientation of an object under the influence of broadband interference, which implements the proposed method with correction of the frequency response of the receiving channels, FIG. 2 shows the radiation pattern of the antenna system after adaptation to two jammers according to the results of modeling the operation of the proposed device.
Устройство определения угловой ориентации объекта, реализующее заявляемый способ в условиях воздействия широкополосных помех, содержит m приемных каналов, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные: антенну 11 (12, …, 1m), аналоговый тракт 21 (22, …, 2m) и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 31 (32, …, 3m), выход которого подключен к соответствующему входу аппаратуры 4 подавления помех. Аппаратура 4 подавления помех содержит m блоков подавления помех 51 (52, …, 5m), входы каждого из которых соединены с m входами аппаратуры 4 подавления помех. Каждый из блоков 51 (52, …, 5m) подавления помех содержит сумматор 6, m-1 умножителей 7 и адаптивный процессор 8. Первые входы умножителей 7 и входы адаптивного процессора 8 соединены соответственно со 2-го по m-й входами блока 5m (каждого из блоков 5) подавления помех, а остальные входы (другими входами умножители 7) соединены с соответствующими выходами процессора 8. Сумматор 6 первым входом подключен к первому входу соответствующего блока подавления помех 5, а остальными соответственно к выходам умножителей 7 в этом блоке. Выходом сумматор 6 подключен к управляющему входу адаптивного процессора 8, к соответствующему входу блока 9 цифровой обработки сигналов и к соответствующему входу ПЭВМ 11. Выходы блока 9 цифровой обработки сигналов подключены к соответствующим входам блока 10 восстановления фазы, а входы коррекции фазовых соотношений блока 10 восстановления фазы соединены соответственно с выходами адаптивных процессоров 8 каждого из блоков 5. Устройство определения угловой ориентации объекта включает также в себя генератор помех 12, который соединен с входами аналоговых трактов 21 (22, …, 2m) и анализатором спектра 13. Для анализа компенсации уровня эталонной помехи выход анализатора спектра 13 соединен с ПЭВМ 11, выход которой соединен с корректирующим входом адаптивного процессора 8 каждого из блоков 5. Выходы блока восстановления фазы 10 соединены с соответствующими входами блока измерения угловой ориентации 14.A device for determining the angular orientation of an object that implements the inventive method under conditions of broadband interference includes m receiving channels, each of which includes serially connected: antenna 1 1 (1 2 , ..., 1 m ), analog path 2 1 (2 2 , ..., 2 m ) and an analog-to-digital converter (ADC) 3 1 (3 2 , ..., 3 m ), the output of which is connected to the corresponding input of the interference suppression equipment 4. The interference suppression equipment 4 contains m interference suppression units 5 1 (5 2 , ..., 5 m ), the inputs of each of which are connected to the m inputs of the interference suppression equipment 4. Each of the blocks 5 1 (5 2 , ..., 5 m ) of the interference suppression contains an adder 6, m-1 of the multipliers 7 and an adaptive processor 8. The first inputs of the multipliers 7 and the inputs of the adaptive processor 8 are connected respectively to the 2nd through mth inputs block 5 m (each of blocks 5) of interference suppression, and the remaining inputs (other inputs of multipliers 7) are connected to the corresponding outputs of processor 8. Adder 6 is connected to the first input of the corresponding
Сущность предлагаемого способа можно пояснить на примере работы устройства для определения угловой ориентации объекта в условиях воздействия преднамеренных помех, содержащего 3 приемных канала.The essence of the proposed method can be illustrated by the example of the device for determining the angular orientation of an object under the influence of intentional interference, containing 3 receiving channels.
Перед тем, как производить определение угловой ориентации объекта в помеховой обстановке, предварительно калибруют приемные каналы путем коррекции их частотных характеристик, для чего устанавливается только эталонная пилот-помеха генератором помех 12, которая поступает на вход аналоговых трактов 2, где усиливается и преобразуется в сигналы промежуточной частоты, а затем поступает в АЦП 3. Пилот-помеха при прохождении через аналоговые тракты разных приемных каналов подвергается искажениям и, как следствие, межканальной декорреляции в этих каналах. С выходов АЦП 3 цифровые сигналы пилот-помехи поступают на входы аппаратуры 4 подавления помех и далее на три блока подавления помех 51, 52, 53, представляющие собой корреляционные автокомпенсаторы, для формирования весовых коэффициентов, перемножением их с сигналами помех компенсационных каналов и цифрового суммирования. В каждом из блоков 5 подавления помех производится расчет вектора весовых коэффициентов
- вектор весового коэффициента k-го компенсационного канала на l+1 шаге адаптации. is the vector of the weight coefficient of the kth compensation channel at l + 1 adaptation step.
Для рекуррентной оценки обратной корреляционной матрицы помех на управляющий вход адаптивного процессора 8 подается сигнал с выхода сумматора 6 в качестве обратной связи.For a recurrent estimate of the inverse correlation matrix of interference to the control input of the adaptive processor 8, a signal is output from the output of the adder 6 as feedback.
С генератора помех 12 пилот-помеха поступает и на вход анализатора спектра 13 для анализа ее уровня мощности в ПЭВМ 11 Вследствие межканальной декорреляции некомпенсированные остатки пилот-помехи с выхода сумматора 6 поступают на вход ПЭВМ 11. В ПЭВМ 11 рассчитывается и запоминается значение вектора поправочного весового коэффициента каждого откалиброванного компенсационного канала, который поступает на корректирующий вход адаптивного процессора 8 соответствующего канала. Целью расчета и формирования векторов поправочных весовых коэффициентов в ПЭВМ 11 является достижение минимального спектра мощности пилот-помехи калибруемых каналов.From the interference generator 12, the pilot noise also arrives at the input of the spectrum analyzer 13 for analysis of its power level in the personal computer 11 Due to inter-channel decorrelation, uncompensated residual pilot interference from the output of the adder 6 is fed to the input of the personal computer 11. In the personal computer 11, the value of the correction weight vector is calculated and stored the coefficient of each calibrated compensation channel, which is fed to the correction input of the adaptive processor 8 of the corresponding channel. The purpose of calculating and forming the vectors of correction weighting factors in PC 11 is to achieve the minimum power spectrum of the pilot interference of the calibrated channels.
Определение векторов поправочных весовых коэффициентов производится при одинаковой помехе на входе всех приемных каналов в установившемся режиме. Таким образом, производится дополнительная подстройка каналов, обеспечивая уменьшение расхождения их частотных характеристик и задержек сигналов.The determination of the correction weight vectors is performed with the same interference at the input of all receiving channels in the steady state. Thus, an additional adjustment of the channels is performed, providing a reduction in the discrepancy between their frequency characteristics and signal delays.
После вычисления векторов поправочных весовых коэффициентов на вход приемных каналов подключают аддитивную смесь радионавигационных сигналов и преднамеренных помех, которые принимаются тремя разнесенными антеннами, где осуществляется дальнейшая пространственная компенсация преднамеренных помех с учетом уже вычисленных векторов поправочных весовых коэффициентов и выделение радионавигационных сигналов от навигационных космических аппаратов для определения углового положения объекта (курс, крен, тангаж).After calculating the correction weight vectors, an additive mixture of radio navigation signals and intentional interference, which are received by three spaced antennas, is connected to the input of the receiving channels, where further spatial compensation of intentional interference is carried out taking into account the already calculated correction weight vectors and the separation of radio navigation signals from navigation spacecraft to determine the angular position of the object (course, roll, pitch).
Рассмотрим принцип подавления помехи на примере блока 51 подавления помех первого приемного канала.Consider the principle of noise suppression on the example of block 51 of the suppression of the first receiving channel.
Аддитивная смесь сигналов n навигационных космических аппаратов и преднамеренных широкополосных помех от постановщиков помех имеет вид:An additive mixture of signals n of navigation spacecraft and deliberate broadband interference from jammers has the form:
Nmj - сигнал помехи, принятый в m -м приемном канале от j-го постановщика помех;N mj is the interference signal received in the mth receiving channel from the jth jammer;
Ymi - принятый радионавигационный сигнал от i-го навигационного космического аппарата в m-м приемном канале;Y mi is the received radio navigation signal from the i-th navigation spacecraft in the m-th receiving channel;
i - номер навигационного космического аппарата, i=1, 2, … n;i is the number of the navigation spacecraft, i = 1, 2, ... n;
m - номер приемного канала, m=1, 2, … р;m is the number of the receiving channel, m = 1, 2, ... p;
Сигнал на выходе сумматора 6 в первом приемном канале будет равен:The signal at the output of the adder 6 in the first receiving channel will be equal to:
- вектор входных сигналов; - vector of input signals;
Выражение для вектора весовых коэффициентов в этом приемном канале равноThe expression for the vector of weights in this receiving channel is
- вектор весовых коэффициентов компенсационных каналов для первого приемного канала; - a vector of weighting coefficients of the compensation channels for the first receiving channel;
- вектор поправочного весового коэффициента k-го компенсационного канала; is the vector of the correction weight coefficient of the k-th compensation channel;
Х1 - вектор входного сигнала первого приемного канала;X 1 is the vector of the input signal of the first receiving channel;
- вектор входного сигнала k-го компенсационного канала, для первого приемного канала, при этом (*) означает комплексно сопряженную матрицу, а (Т) - транспонированную матрицу. is the vector of the input signal of the k-th compensation channel for the first receiving channel, while (*) means the complex conjugate matrix, and (T) the transposed matrix.
Тогда выходной сигнал на выходе блока 51 подавления помех в случае дискретной оценки будет определяться путем решения следующей системы уравнений [3]:Then the output signal at the output of
l - номер шага адаптации;l is the adaptation step number;
- обратная корреляционная матрица помех k-го компенсационного канала на l+1 шаге адаптации; - inverse correlation matrix of interference of the k-th compensation channel at l + 1 adaptation step;
- вектор весовых коэффициентов k-го компенсационного канала на l+1 шаге адаптации; is the vector of weight coefficients of the k-th compensation channel at l + 1 adaptation step;
m - номер приемного канала, m=1, 2, … р;m is the number of the receiving channel, m = 1, 2, ... p;
k - номер компенсационного канала, k=1, 2, … (р-1).k is the number of the compensation channel, k = 1, 2, ... (p-1).
В остальных приемных каналах расчет вектора весовых коэффициентов происходит аналогично.In other receiving channels, the calculation of the vector of weight coefficients happens the same way.
Далее с выхода сумматора 6 каждого блока 5 подавления помех очищенные от помех радионавигационные сигналы поступают на вход блока 9 цифровой обработки сигналов, где происходит разделение сигналов каждого из навигационных космических аппаратов, а также поиск, захват сигналов по частоте и задержке, частотная автоподстройка, синхронизация по метке времени и границе бита служебной информации, прием и декодирование служебной информации и измерение радионавигационных параметров сигнала. Кроме перечисленных задач, блок 9 цифровой обработки сигналов решает задачи вторичной обработки измеренных параметров, заключающиеся в определении координат навигационного космического аппарата на момент проведения измерений (задача размножения эфемерид) на основе принятой служебной информации, вычисления координат объекта.Further, from the output of the adder 6 of each
Однако при подавлении помех изменяется фаза сигнала от каждого космического аппарата . В результате искажения фазовых сдвигов при подавлении помех информация об угловой ориентации искажается и измерения становятся невозможными.However, when suppressing interference, the phase of the signal from each spacecraft changes . As a result of phase shift distortion during interference suppression, information about the angular orientation is distorted and measurements become impossible.
Решается эта проблема путем коррекции измеренных фазовых сдвигов в блоке 10 восстановления фазы. Векторы весовых коэффициентов , которые используются в аппаратуре 4 подавления помех, известны, поэтому есть возможность восстановить исходные фазовые соотношения и, таким образом, измерить угловую ориентацию. Сигналы, принятые от i-го навигационного космического аппарата, на входе блока 10 восстановления фазы в трех основных (измерительных) каналах будут иметь видThis problem is solved by correcting the measured phase shifts in the
- выделенный радионавигационный сигнал, принятый от i-го навигационного космического аппарата соответственно в 1, 2, 3 приемном канале; - a dedicated radio navigation signal received from the i-th navigation spacecraft, respectively, in 1, 2, 3 receiving channel;
- принятый радионавигационный сигнал от i-го навигационного космического аппарата соответственно в 1, 2, 3 приемном канале; - received radio navigation signal from the i-th navigation spacecraft, respectively, in 1, 2, 3 receiving channel;
- вектор весового коэффициента 1-го компенсационного канала соответственно для 1, 2, 3 приемного канала; - the vector of the weight coefficient of the 1st compensation channel, respectively, for 1, 2, 3 of the receiving channel;
- вектор весового коэффициента 2-го компенсационного канала соответственно для 1,2,3 приемного канала; - the vector of the weight coefficient of the 2nd compensation channel, respectively, for the 1,2,3 receiving channel;
- вектор поправочного весового коэффициента соответственно 1,2-го компенсационного канала для соответствующего приемного канала; - the vector of the correction weight coefficient, respectively, of the 1.2th compensation channel for the corresponding receiving channel;
i - номер навигационного космического аппарата, i=1, 2, …, n;i is the number of the navigation spacecraft, i = 1, 2, ..., n;
После обработки в блоке восстановления фазы 10 сигналы поступают в блок измерения угловой ориентации 14, где производится оптимальная оценка начальных фаз сигналов, принятых антеннами, вычисляются значения фазовых сдвигов сигналов, принятых двумя пространственно-разнесенными антеннами φi по каждому из навигационных космических аппаратов, которые в дальнейшем используются для определения углового положения осей измеряемого объекта путем решения системы уравнений.After processing in the
Необходимое число приемных каналов определяется функциональным назначением, а именно, для определения угловой ориентации объекта необходимо как минимум 3 приемных канала. С другой стороны, для подавления t помех требуется (t+1) приемных каналов. Таким образом, минимальное число приемных каналов равно трем, при этом можно подавить помехи от двух источников. При увеличении требований числа подавляемых помех число приемных каналов будет определяться этими требованиями. При этом все приемные каналы можно использовать для определения угловой ориентации.The required number of receiving channels is determined by the functional purpose, namely, to determine the angular orientation of the object, at least 3 receiving channels are necessary. On the other hand, to suppress t interference, (t + 1) receive channels are required. Thus, the minimum number of receiving channels is three, and it is possible to suppress interference from two sources. With increasing requirements for the number of suppressed interference, the number of receiving channels will be determined by these requirements. Moreover, all the receiving channels can be used to determine the angular orientation.
Связь коэффициента подавления помех с КЧХ приемных каналов рассмотрим на простой схеме при использовании одного компенсационного канала, где коэффициентом подавления помехи определяется по известному выражению [4]:The relationship of the interference suppression coefficient with the frequency response of the receiving channels will be considered in a simple scheme using one compensation channel, where the interference suppression coefficient is determined by the well-known expression [4]:
ρ - коэффициент корреляции входных сигналов;ρ is the correlation coefficient of the input signals;
Корреляционные моменты (ковариация) входных помех можно выразить через частотные характеристики приемных каналов Km(f) и Sвx (f) - энергетический спектр помехи, опуская эффекты нелинейности и внутреннего шума, тогда коэффициент взаимной корреляции можно представить в видеThe correlation moments (covariance) of the input noise can be expressed in terms of the frequency characteristics of the receiving channels K m (f) and S in (f) is the energy spectrum of the noise, omitting the effects of nonlinearity and internal noise, then the cross-correlation coefficient can be represented as
Очевидно, что ковариация, а следовательно, и коэффициент подавления зависят не только от частотной характеристики каналов приема, но и от спектральной плотности входной помехи. Поэтому различие частотных характеристик приемных трактов уменьшает межканальную корреляцию помех и эффективность их подавления. Наибольший вклад в формирование частотных характеристик аналоговых трактов вносят фильтры промежуточной частоты. Помимо основных параметров центральной частоты, полосы пропускания, избирательностью, ослаблением сигнала в полосе фильтра все они характеризуются формой вершины и коэффициентом прямоугольности амплитудно-частотной характеристики. Очевидно, что использование фильтров с одинаковыми формами амплитудно-частотной характеристики ведет к идентичности каналов и значение коэффициента подавления автокомпенсатора определяется в основном размахом разности амплитудной и фазовой частотных характеристик каналов приема в полосе сигнала, а также задержкой в каналах.Obviously, the covariance, and therefore the suppression coefficient, depends not only on the frequency response of the receiving channels, but also on the spectral density of the input noise. Therefore, the difference in the frequency characteristics of the receiving paths reduces the inter-channel correlation of interference and the effectiveness of their suppression. The greatest contribution to the formation of the frequency characteristics of analog paths is made by intermediate-frequency filters. In addition to the main parameters of the center frequency, passband, selectivity, signal attenuation in the filter band, they are all characterized by the shape of the peak and the squareness coefficient of the amplitude-frequency characteristic. Obviously, the use of filters with the same forms of amplitude-frequency characteristics leads to the identity of the channels and the value of the suppression coefficient of the auto-compensator is determined mainly by the difference in the amplitude and phase frequency characteristics of the reception channels in the signal band, as well as the delay in the channels.
Необходимо отметить, что эффективность калибровки снижается в процессе эксплуатации, при воздействии дестабилизирующих факторов, таких, например, как изменение температуры, влажность, давление, механические вибрации, поэтому проведение мероприятий корректировки частотных характеристик приемных каналов следует производить перед каждым включением аппаратуры.It should be noted that the calibration efficiency decreases during operation, under the influence of destabilizing factors, such as, for example, changes in temperature, humidity, pressure, mechanical vibrations, therefore, measures should be taken to adjust the frequency characteristics of the receiving channels before each turn on of the equipment.
Использование изобретения позволит обеспечить определение угловой ориентации объектов при воздействии преднамеренных широкополосных помех с учетом декоррелирующих факторов приемных каналов.Using the invention will allow to determine the angular orientation of objects when exposed to deliberate broadband interference, taking into account the decorrelating factors of the receiving channels.
Моделирование способа производилось на трехканальной приемной угломерной аппаратуре при постановке двух преднамеренных помех с угловых направлений β=0°, Θ=-54 и β=0°, Θ=72° в установившемся режиме работы.Modeling of the method was carried out on a three-channel receiving goniometer equipment when setting two intentional interference from the angular directions β = 0 °, Θ = -54 and β = 0 °, Θ = 72 ° in the steady state mode of operation.
Как показывают результаты моделирования (фиг. 2) в направлении двух постановщиков помех с учетом коррекции КЧХ, сформировались узкие провалы диаграммы направленности трехэлементной антенной решетки, достигающие уровня минус 35-45 дБ.As the simulation results (Fig. 2) show in the direction of the two interference directors, taking into account the CFC correction, narrow dips of the radiation pattern of the three-element antenna array were formed, reaching a level of minus 35-45 dB.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет производить измерения угловой ориентации осей объекта по радионавигационным сигналам навигационных космических аппаратов при заданной погрешности измерения в условиях приема помеховых сигналов как естественного, так и преднамеренного происхождения.Thus, the proposed method allows measurements of the angular orientation of the axes of the object from the radio navigation signals of navigation spacecraft at a given measurement error under the conditions of receiving interference signals of both natural and intentional origin.
ЛитератураLiterature
1. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова. Изд. 4-е, перераб. и доп.: Радиотехника, 2010. - 800 с.1. GLONASS. The principles of construction and operation / ed. A.I. Perova, V.N. Harisova. Ed. 4th, rev. and additional .: Radio engineering, 2010. - 800 p.
2. Пат. RU 2122217 Российская Федерация, МПК6 G01S 5/02. Способ угловой ориентации объекта по сигналам навигационных космических аппаратов / А.М. Алешечкин, Ю.Л. Фатеев, Чмых М.К.; заявитель ГОУ ВПО «Красноярский государственный технический университет», - №97107921/09; заявл. 15.05.1997; опубл. 20.11.1998.2. Pat. RU 2122217 Russian Federation, IPC 6 G01S 5/02. The method of angular orientation of the object according to the signals of navigation spacecraft / A.M. Aleshechkin, Yu.L. Fateev, Chmykh M.K .; applicant of the State Educational Institution of Higher Professional Education “Krasnoyarsk State Technical University”, - No. 97107921/09; declared 05/15/1997; publ. 11/20/1998.
3. Тяпкин В.Н., Лубкин И.А. Использование рекуррентных адаптивных алгоритмов для решения задачи подавления активно-шумовых помех в системах спутниковой связи. Вестник Сибирского гос. аэрокосмического ун-та им. акад. М.Ф. Решетнева. - 2010. - Вып. 2 (28). - С. 39-43.3. Tyapkin V.N., Lubkin I.A. Using recurrent adaptive algorithms to solve the problem of suppressing active noise interference in satellite communication systems. Bulletin of the Siberian state. Aerospace University named after Acad. M.F. Reshetneva. - 2010. - Issue. 2 (28). - S. 39-43.
4. В.Н. Харисов, С.Г. Быстраков, А.В. Пастухов, Р.Н. Сизов Метод задания требований к неидентичности каналов компенсаторов помех. / Радиотехника, №7, 2007. - 113 с.4. V.N. Harisov, S.G. Bystrakov, A.V. Pastukhov, R.N. Sizov A method of setting requirements for non-identical channels of interference cancellers. / Radio engineering, No. 7, 2007. - 113 p.
Claims (1)
где
- выделенный радионавигационный сигнал, принятый от i-го навигационного космического аппарата в m-м приемном канале;
- принятый радионавигационный сигнал от i-го навигационного космического аппарата в m-м приемном канале;
- вектор весового коэффициента k-го компенсационного канала в m-м приемном канале;
- вектор поправочного весового коэффициента k-го компенсационного канала в m-м приемном канале;
i - номер навигационного космического аппарата, i=1, 2, …, n;
m - номер приемного канала, m=1, 2, …,p;
k - номер компенсационного канала, k=1, 2, …, (p-1). A method for angular orientation of an object using the radio navigation signals of spacecraft, based on receiving radio navigation signals from n navigation spacecraft with two or more receiving channels, the antennas of which are located so that the lines drawn through the phase centers of the antennas are parallel to one or two axes of the object, measuring phase shifts between signals from each of n navigation spacecraft between pairs of receiving channels and determining the angular position of the object, characterized in that under the interference situation before measuring the phase shifts, the correction weight factor vector for each of the receiving channels is determined by calibrating them with the reference pilot noise, the interference signal of each of the receiving channels is summed with the interference signals of the remaining channels, which are compensation for it, previously multiplied by the corresponding weight coefficient vector, which are calculated on the basis of a recursive estimate of the inverse correlation matrix of interference, taking into account the vectors of correction weighting factors, highlight t n radionavigation signals from navigation satellites and restore their original settings in each receiving channel by solving the system of equations
Where
- a dedicated radio navigation signal received from the i-th navigation spacecraft in the m-th receiving channel;
- received radio navigation signal from the i-th navigation spacecraft in the m-th receiving channel;
is the vector of the weight coefficient of the k-th compensation channel in the m-th receiving channel;
is the vector of the correction weight coefficient of the k-th compensation channel in the m-th receiving channel;
i is the number of the navigation spacecraft, i = 1, 2, ..., n;
m is the number of the receiving channel, m = 1, 2, ..., p;
k is the number of the compensation channel, k = 1, 2, ..., (p-1).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014129573/07A RU2564523C1 (en) | 2014-07-17 | 2014-07-17 | Method of angular object orientation using spacecraft radio navigation signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014129573/07A RU2564523C1 (en) | 2014-07-17 | 2014-07-17 | Method of angular object orientation using spacecraft radio navigation signals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2564523C1 true RU2564523C1 (en) | 2015-10-10 |
Family
ID=54289519
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014129573/07A RU2564523C1 (en) | 2014-07-17 | 2014-07-17 | Method of angular object orientation using spacecraft radio navigation signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2564523C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2618520C1 (en) * | 2016-04-18 | 2017-05-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Method for object angular orientation on radio navigation signals of spacecrafts |
RU2696317C1 (en) * | 2018-12-19 | 2019-08-01 | Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (АО "НПК "СПП") | Method of determining three-axis spatial orientation of a spacecraft |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5570097A (en) * | 1995-08-11 | 1996-10-29 | Northrop Grumman Corporation | Retransmitted GPS interferometric system |
RU2122217C1 (en) * | 1997-05-15 | 1998-11-20 | Красноярский государственный технический университет | Method of angular orientation of objects by radio navigation signals of spacecraft |
US5841370A (en) * | 1996-09-20 | 1998-11-24 | Lempicke; Thomas A. | Method and apparatus for determining aircraft bank angle using satellite navigational signals |
EP0679904B1 (en) * | 1989-12-11 | 2001-10-17 | Caterpillar Inc. | Integrated vehicle positioning and navigation system, apparatus and method |
RU2492499C1 (en) * | 2012-03-01 | 2013-09-10 | Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") | Method of determining location of object with use of global navigation satellite systems and system for its implementation |
RU2504734C1 (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Method for determining parameters of model of measurement errors of accelerometers of inertial navigation system as per satellite navigation measurements |
RU2506542C1 (en) * | 2012-09-21 | 2014-02-10 | Павел Григорьевич Бродский | Method of satellite correction of autonomous facilities of navigation of movable objects |
-
2014
- 2014-07-17 RU RU2014129573/07A patent/RU2564523C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0679904B1 (en) * | 1989-12-11 | 2001-10-17 | Caterpillar Inc. | Integrated vehicle positioning and navigation system, apparatus and method |
US5570097A (en) * | 1995-08-11 | 1996-10-29 | Northrop Grumman Corporation | Retransmitted GPS interferometric system |
US5841370A (en) * | 1996-09-20 | 1998-11-24 | Lempicke; Thomas A. | Method and apparatus for determining aircraft bank angle using satellite navigational signals |
RU2122217C1 (en) * | 1997-05-15 | 1998-11-20 | Красноярский государственный технический университет | Method of angular orientation of objects by radio navigation signals of spacecraft |
RU2492499C1 (en) * | 2012-03-01 | 2013-09-10 | Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") | Method of determining location of object with use of global navigation satellite systems and system for its implementation |
RU2504734C1 (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Method for determining parameters of model of measurement errors of accelerometers of inertial navigation system as per satellite navigation measurements |
RU2506542C1 (en) * | 2012-09-21 | 2014-02-10 | Павел Григорьевич Бродский | Method of satellite correction of autonomous facilities of navigation of movable objects |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2618520C1 (en) * | 2016-04-18 | 2017-05-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Method for object angular orientation on radio navigation signals of spacecrafts |
RU2696317C1 (en) * | 2018-12-19 | 2019-08-01 | Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (АО "НПК "СПП") | Method of determining three-axis spatial orientation of a spacecraft |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8842042B2 (en) | Satellite ephemeris error | |
CN101765785B (en) | A digital beam-forming apparatus and technique for a multi-beam global positioning system (GPS) receiver | |
JP3556952B2 (en) | Localization of unknown signal source | |
US9658340B2 (en) | Method and apparatus for measuring synthetic reception pattern of adaptive array antenna | |
US9581699B2 (en) | Distortionless mean phase antijam nulling of GPS signals | |
AU2017200628B2 (en) | Method for calibrating a satellite radio navigation receiver | |
ZA200200799B (en) | Method and apparatus for locating the source of an unknown signal. | |
US11277200B2 (en) | System and method for estimating a pointing error of a satellite antenna | |
EP0110260A1 (en) | Pulse radar apparatus | |
RU2564523C1 (en) | Method of angular object orientation using spacecraft radio navigation signals | |
Jia et al. | Adaptive blind anti-jamming algorithm using acquisition information to reduce the carrier phase bias | |
RU2738409C1 (en) | Method for interference-protected reception of satellite communication system signals | |
RU2618520C1 (en) | Method for object angular orientation on radio navigation signals of spacecrafts | |
RU2407026C1 (en) | Location finding method of narrow-band radio signals of short-wave range | |
Tyapkin et al. | Correcting non-indentity in receiving channels in interference-immune systems for GLONASS and GPS | |
US20200241145A1 (en) | Integrated interference mitigation for iridium user handsets and gps receivers | |
Younis et al. | Investigations on the internal calibration of multi-channel SAR | |
WO2019207628A1 (en) | Displacement measurement device | |
Valery et al. | Space-time processing of signals in angle measurement navigation receivers | |
Jeffs et al. | Spectral bias in adaptive beamforming with narrowband interference | |
Swindlehurst et al. | Bayesian approaches for robust array signal processing | |
Church | Estimation of adaptive antenna induced phase biases in global navigation satellite systems receiver measurements | |
Morabito et al. | A comparison of atmospheric effects on differential phase for a two-element antenna array and nearby site test interferometer | |
RU2747377C1 (en) | Method for compensating interference signals in combined adapted antenna array | |
Li et al. | A GNSS software receiver beamforming architecture |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190718 |