वैश्विक नेविगेशन उपग्रह प्रणालियों में हस्तक्षेप। विस्तार

मेरे आश्चर्य के लिए, पिछला लेख गर्मजोशी से प्राप्त हुआ था। आज हम इस मुद्दे पर विचार जारी रखते हैं।



एंटी-जैमिंग उपाय

नेविगेशन में, शोर स्तर हमेशा सिग्नल स्तर से अधिक होता है। हस्तक्षेप के स्तर (हस्तक्षेप / सिग्नल अनुपात, जे / एस अनुपात) को निर्धारित करने के लिए, यह माना जाता है कि शोर शोर स्तर से कितना अधिक है। रिसीवरों के शोर प्रतिरोधक क्षमता को बढ़ाने के लिए निम्नलिखित तरीके हैं, साथ में अधिकतम हस्तक्षेप जिसके खिलाफ ये तरीके प्रभावी हैं।



1. सिग्नल बैंडविड्थ में वृद्धि (10 डीबी तक);
2. अंतरिक्ष यान पर ट्रांसमीटर शक्ति में वृद्धि (20 डीबी तक);
3. नेविगेशन रिसीवर (30 डीबी तक) का एकीकरण;
4. डिजिटल हार्डवेयर फिल्टर (40 डीबी तक) का उपयोग;
5. समय-आवृत्ति सुधार (50 डीबी तक) का उपयोग;
6. एंटीना विधियों का उपयोग (70 डीबी तक);

पहले दो तरीके अंतरिक्ष यान द्वारा उपयोग किए गए सिग्नल पर निर्भर करते हैं और लॉन्च के बाद पृथ्वी से नहीं बदले जा सकते हैं। एंटीना के तरीके उपभोक्ता उपकरणों की लागत को बहुत जटिल करते हैं और बढ़ाते हैं, जो उपयोगकर्ताओं की संभावित सीमा को काफी कम कर देता है।



नेविगेशन रिसीवरों का एकीकरण नेविगेशन रिसीवर के शोर प्रतिरक्षा को काफी नहीं बढ़ाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि जड़त्वीय नेविगेशन सिस्टम (ANN) रेडियो हस्तक्षेप से प्रभावित नहीं होते हैं और अल्पावधि में उच्च माप सटीकता रखते हैं। हालांकि, नेविगेशन मापदंडों को निर्धारित करने में त्रुटि समय के साथ जमा होती है और जीएनएसएस से सुधार की आवश्यकता होती है। उपरोक्त आरेख से पता चलता है कि, कलमन फ़िल्टर का उपयोग करते हुए, नेविगेशन रिसीवर एकीकृत है।

समय-आवृत्ति सुधार (आवृत्ति डोमेन में हस्तक्षेप का दमन) का उपयोग एक प्रभावी तरीका है, लेकिन वास्तविक समय में इसे लागू करना बहुत मुश्किल है। ऐसा इसलिए है क्योंकि आरटीके मोड में काम करते समय ट्रैकिंग लूप, डिस्क्रिमिनेटर, नेविगेशन को हल करने और गति की समस्याओं को हल करने और अस्पष्टता को हल करने के साथ समानांतर में एक माइक्रो कंप्यूटर का उपयोग करके इस पद्धति का कार्यान्वयन किया जाना चाहिए। इसके आधार पर, आवृत्ति डोमेन में हस्तक्षेप को दबाने में सक्षम होने के लिए, कंप्यूटिंग शक्ति का एक महत्वपूर्ण आरक्षित होना आवश्यक है जो हस्तक्षेप की अनुपस्थिति में शामिल नहीं होगा।

दो श्रेणियों को डिजिटल फिल्टर के बीच प्रतिष्ठित किया जाता है:

1. पुनरावर्ती फिल्टर (अनंत आवेग प्रतिक्रिया के साथ);
2. गैर-पुनरावर्ती फिल्टर (परिमित आवेग प्रतिक्रिया के साथ)।

क्या चुनना है?

पसंद का प्रश्न उपलब्ध हार्डवेयर पर अत्यधिक निर्भर है। अंतिम उपकरण के कार्यान्वयन और लागत की जटिलता के संदर्भ में इष्टतम डिजिटल फिल्टर हैं। नेविगेशन रिसीवर में आप IIR और FIR फ़िल्टर दोनों पा सकते हैं। एफआईआर फिल्टर्स में लीनियर फेज रिस्पांस के साथ फिल्टर बनाने में सक्षम होने का फायदा होता है और परिणामस्वरूप, एक निरंतर समूह विलंब होता है। इसका मतलब यह है कि फिल्टर के माध्यम से गुजरने पर विभिन्न आवृत्ति घटकों को समान संख्या में घड़ी चक्रों में देरी होगी। हालांकि, एक IIR फ़िल्टर का उपयोग करके, एक बहुत ही संकीर्ण पायदान खिड़की और एक आम तौर पर छोटे संक्रमण बैंड को एक ही फिल्टर ऑर्डर के साथ प्राप्त किया जा सकता है।

यह कैसे काम करता है?

हस्तक्षेप दमन एल्गोरिदम के लिए काम करने के लिए, हस्तक्षेप पर्यावरण के बारे में जानकारी की आवश्यकता है। संकीर्ण-बैंड हस्तक्षेप का पता लगाने का कार्य आसानी से फ़्रीक्वेंसी डोमेन में किया जाता है, जबकि छलांग लगाने की उपस्थिति के लिए छद्म विलंब, ऊर्जा क्षमता और डॉपलर पूर्वाग्रह के व्यवहार का विश्लेषण स्पूफिंग हमलों का पता लगाने के लिए किया जाना चाहिए।



हस्तक्षेप का पता लगाने के लिए, तथाकथित के संबंध में खिड़की के कार्यों का उपयोग किया जाना चाहिए स्पेक्ट्रम प्रसार घटना। इस तथ्य के कारण कि जैमर रिसीवर से विभिन्न दूरी पर स्थित हो सकते हैं, हस्तक्षेप के विभिन्न स्तर होंगे। विंडो फ़ंक्शंस के उपयोग के बिना, कुछ हस्तक्षेप एक आयताकार खिड़की के साइड लॉब द्वारा मुखौटा किया जा सकता है, पता लगाया नहीं गया और मुआवजा नहीं दिया गया।

मेरे विकास के बारे में कुछ शब्द



मेरा कार्य वैज्ञानिक और तकनीकी केंद्र "मॉड्यूल" द्वारा निर्मित वीएलएसआई 1879 क्यूएन 1 Scientific पर आधारित नेविगेशन रिसीवर की मौजूदा संरचना में एक शमनकर्ता विकसित करना था । यदि हम संक्षेप में इस हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर प्लेटफॉर्म के बारे में बात करते हैं, तो हम भेद कर सकते हैं:

1. 4 12-बिट एडीसी जिसमें 81.92 मेगाहर्ट्ज का नमूना आवृत्ति है;
2. एआरएम 1176 का कोर;
3. 2 न्यूरोमाट्रिक्‍स डीएसपी कोर-मैट्रिक्स गुणक के साथ कोर है जो कम-बिट मानों के साथ सफलतापूर्वक संचालन को संतुलित करने में सक्षम है;
4. हार्डवेयर सिग्नल प्रीप्रोसेसिंग यूनिट (BPOS)।



बाकी विवरण साइट पर पाए जा सकते हैं, अब हम बीपीओएस पर अधिक ध्यान देंगे। सामान्य रिसीवर सर्किट ऊपर दिया गया है। इसमें एक एंटीना, एक एनालॉग पथ (उदाहरण के लिए, ग्लोनास एल 1, लेकिन अब यह कोई फर्क नहीं पड़ता), एक एडीसी, डिजिटल चैनल और एक सिग्नल प्रोसेसर है। बीपीओएस में 24 डिजिटल चैनल हैं, जिनमें से 12 में एफआईआर फिल्टर के तीन ब्लॉकों तक पहुंच है। प्रत्येक ब्लॉक में 8-बिट गुणांकों के साथ 4 64 वां ऑर्डर एफआईआर फिल्टर होता है। एक इकाई के अंदर, फिल्टर को श्रृंखला में या समानांतर में एक से चार दबाने वालों तक लागू करने के लिए स्विच किया जा सकता है। डिजिटल चैनलों में एक डिजिटल स्थानीय थरथरानवाला, एक कम-पास फिल्टर, एक डिकिमेटर (नमूना आवृत्ति को कम करने के लिए) और एक सामान्य यंत्र होता है। सिग्नल प्रोसेसर में (न्यूरोमैट्रिक्स, एआरएम नहीं), हस्तक्षेप का पता लगाने के लिए एल्गोरिदम, हार्डवेयर फिल्टर के गुणांकों की गणना,सहसंबंध प्रसंस्करण और ट्रैकिंग लूप (FAP और CVD)।

16-बिट गुणांकों के साथ 128-क्रम के फिल्टर का उपयोग करते हुए, रिसीवर सिग्नल बैंड के मुख्य पालि में स्थित 67 डीबी की शक्ति के साथ एक संकीर्ण-बैंड हस्तक्षेप के प्रभाव में संचालन क्षमता प्राप्त करने में सक्षम था।

मुझे टिप्पणियों में प्रश्नों का उत्तर देने में खुशी होगी, या, यदि कोई महत्वपूर्ण संख्या है, तो मैं लेख का तीसरा भाग लिखूंगा। आपका ध्यान देने के लिए धन्यवाद।

एक छोटा सा अपडेट। मैं

दो सबसे दिलचस्प तस्वीरें लाना पूरी तरह से भूल गया। निम्नलिखित फिल्टर के स्पेक्ट्रम से पहले और बाद में विकसित फिल्टर से गुजरने के दौरान नेविगेशन सिग्नल का स्पेक्ट्रम होता है:



साथ ही इन स्पेक्ट्रा के लिए मिलान फिल्टर का आउटपुट:



जैसा कि आप देख सकते हैं, संकीर्ण-बैंड हस्तक्षेप की उपस्थिति में, सहसंबंध चोटी को सहसंबंधी आउटपुट में प्रतिष्ठित नहीं किया जा सकता है।
यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि फिल्टर में एक विशेषता है, अर्थात् प्रविष्टि समूह को फिल्टर के आधे आकार के बराबर देरी है। यह मान नेविगेशन समस्या के बाद के समाधान में ध्यान में रखा जाता है, और इस तरह, पूरी तरह से मुआवजा दिया जाता है।

Source: https://habr.com/ru/post/hi389203/