КОМПЕНСАТОР ПОМЕХИ ВОС ТИПА Российский патент 2020 года по МПК H04B1/10 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемниках глобальных навигационных спутниковых систем, использующих фазоманипулированные сигналы с бинарной модуляцией на поднесущих частотах (в англоязычной литературе используется термин BOC-сигналы), которые установлены на объектах с низкой и высокой динамикой.

Известно, что гражданские сигналы отечественной глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) ГЛОНАСС используется вероятным противником совместно с сигналами собственных ГНСС (типа GPS, ГАЛИЛЕО и др.) для повышения эффективности управления войсками и оружием, включая наведение боевых средств высокоточного оружия (ВТО).

Для снижения эффективности боевых возможностей противника отечественные средства радиоэлектронного подавления (РЭП) излучают помехи на всех частотах, используемых противником, в том числе и на частотах с гражданскими сигналами ГЛОНАСС. Поэтому в общем комплексе мер по снижению боевых возможностей противника аппаратура потребителей (АП) отечественной ГНСС ГЛОНАСС, равно как и АП зарубежных ГНСС, оказалась в числе важных объектов радиоэлектронного подавления. Одним из видов помех, которые воздействуют на АП ГНСС, являются сигналоподобные помехи по своей структуре повторяющие фазоманипулированные сигналы с бинарной модуляцией на поднесущих частотах.

Таким образом, отечественная АП, использующая всю совокупность сигналов космических аппаратов ГЛОНАСС, является важным объектом зашиты от преднамеренных помех, в том числе, создаваемых отечественными средствами РЭП.

Одним из возможных методов борьбы с помехами, создаваемыми отечественными средствами РЭП является использование устройств компенсации помех.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению является обнаружитель с компенсатором помех RU №2574860 C1, МПК 1/10 (2006.01), опубликован 10.02.2016. Известное устройство состоит из вычитающего устройства, обнаружителя навигационного сигнала, N каналов формирования копии помехи и сумматора, имеющего N входов.

Основным недостатком данного устройства является низкая вероятность компенсации сигналоподобной помехи ВОС типа, обусловленная невозможностью формирования копии помехи ВОС типа, из-за отсутствия в структуре обнаружителя схемы слежения за меандром помехи.

Техническим результатом изобретения является повышение вероятности компенсации сигналоподобной помехи BOC-типа за счет обнаружения, формирования «копии» помехи и с учетом времени задержки и последующем вычитании «копии» помехи из входной смеси сигнал + помеха.

Указанный технический результат достигается тем, что компенсатор помехи BOC-типа для навигационного приемника, состоит из N каналов формирования копии помехи, каждый из которых содержит последовательно соединенные первый перемножитель, второй перемножитель, систему слежения за фазой, третий перемножитель, формирователь копии помехи, четветрый перемножитель, а также последовательно соединенные пятый перемножитель, измеритель амплитуды выход которого соединен со вторым входом третьего перемножителя, при этом первый вход пятого перемножителя объединен с первым входом второго перемножителя и соединен с выходом первого перемножителя, последовательно соединенные обнаружитель помехи и схема слежения за задержкой помехи, выход которой соединен с объединенными вторыми входами второго перемножителя и формирователя копии помехи, второй вход схемы слежения за задержкой помехи объединен с первым входом измерителя амплитуды и соединен с выходом пятого перемножителя, а также последовательно соединенные сумматор и вычитающее устройство, вход которого подключен к входу устройства, а выход является выходом компенсатора помехи BOC-типа, при этом вход обнаружителя помехи и первого перемножителя всех каналов объединены и являются входом устройства, выход четвертого перемножителя n-го канала, где n=1…i, соединен с соответствующим входом сумматора, отличающийся тем, что в каждый из каналов дополнительно введены последовательно соединенные шестой перемножитель, вход которого соединен с входом устройства, седьмой перемножитель и схема слежения за задержкой меандра помехи, выход которой соединен с объединенными вторыми входами первого и четвертого перемножителей, а второй вход схемы слежения за задержкой меандра соединен с выходом обнаружителя помехи, второй вход седьмого перемножителя объединен со вторым входом пятого перемножителя и соединен с выходом схемы слежения за фазой помехи, а второй вход шестого перемножителя объединен со вторым входом второго перемножителя, а вход шестого перемножителя соединен с выходом устройства.

Структурная схема варианта построения компенсатора помехи приведена на фигуре, где обозначены 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 1-6, 1-7 - перемножители, 2 - схема слежения за фазой помехи, 3 - формирователь копии помехи, 4 - измеритель амплитуды, 5 - схема слежения за задержкой помехи, 6 - обнаружитель помехи, 7 - сумматор, 8 - вычитающее устройство, 9 - схема слежения за задержкой меандра помехи.

В отличие от прототипа в предлагаемое устройство дополнительно в каждый канал формирования копии помехи введены шестой и седьмой перемножител, схема слежения за задержкой меандра помехи. Схема слежения за задержкой меандра помехи предназначена для определения задержки меандра сигналоподобной помехи и слежения за ней, этот блок может быть реализована в соответствии со схемой дискриминатора слежения за задержкой меандра помехи которая приведена на рисунке 2.12 в книге (Методы компенсации помех в аппаратуре потребителей глобальных навигационных спутниковых систем. Монография / В.В. Неровный, А.В. Журавлев, В.А. Миронов, А.В. Нагалин. - М.: Научная книга, 2017. - 226 с. С. 51).

Устройство работает следующим образом. На вход ОП (6), первый вход ВУ (8), первый вход первого перемножителя (1-1) и первый вход шестого перемножителя (1-6) поступает аддитивная смесь навигационного сигнала и помех. Если в аддитивной смеси навигационного сигнала и помех присутствует сигналоподобная ВОС помеха с параметрами, которые соответствуют параметрам ОП (6) i-го канала формирования копии помехи, то на его выходе формируется напряжение, которое поступает на первый вход ССЗ (5) и второй вход ССЗ МП (9).

Далее будем рассматривать работу компенсатора в установившемся режиме, после завершения переходных процессов.

На второй вход ССЗ (5) с выхода пятого перемножителя (1-5) поступает огибающая сигналоподобной помехи с известными параметрами. На выходе ССЗ (5) получается копия огибающей помехи, синхронная по времени задержки с огибающей помехи на входе. С выхода ССЗ (5) копия огибающей помехи поступает на второй вход второй перемножителя (1-2), второй вход шестого перемножителя (1-6) и на второй вход ФКП (3).

Обнаружитель помехи (6) может быть реализован по схемам, приведенным на рисунке 3.4 или рисунке 3.5 в монографии (Компенсация сигналоподобных помех при обнаружении сигналов в аппаратуре потребителей ГНСС / под ред. В.В. Неровного. - 142 с. С. 115-116.).

При наличии на входе ОП (6) сигналоподобной помехи, закон формирования ПСП которой совпадает с опорной ПСП, происходит процедура поиска по задержке. При этом поиск заключается в последовательном просмотре ячеек k=1, m на области неопределенности сигнала. В ходе проверки каждой ячейки вычисляется интеграл взаимной корреляции принятой и опорной ПСП сигналоподобной помехи, затем вычисленное значение сравнивается с порогом. Если порог не превышен, то обнаружитель переходит к анализу следующей k+1 ячейки. В случае превышения порога выносится решение о наличии в канале сигнала с текущей задержкой ПСП. При этом на выходе ОП (6) формируется сигнал «грубой оценки задержки» ПСП входной помехи, который поступает на первый вход ССЗ (5) и второй вход ССЗ МП (9).

ССЗ (5) представляет собой систему слежения за задержкой для сигнала с флуктуирующей скоростью изменения задержки, которая работает следующим образом. На второй вход ССЗ (5) с выхода пятого перемножителя (1-5) поступает огибающая ПСП сигналоподобной ВОС помехи. При этом в ССЗ (5) происходит захват ПСП помехи на слежение. Сигнал «грубой оценки задержки» ПСП, поступающий на первый вход ССЗ (5), используется с целью настройки в ССЗ (5) генератора опорной ПСП для улучшения условий захвата ПСП помехи на слежение. Тогда с выхода ССЗ (5) снимается ПСП, синхронная с ПСП сигналоподобной ВОС помехи.

На первый вход ССЗ МП (9) с выхода седьмого перемножителя (1-7) поступает огибающая меандра помехи. На выходе ССЗ МП (9) получается копия огибающей меандра помехи, синхронная по времени задержки с огибающей меандра помехи на входе. С выхода ССЗ МП (9) копия огибающей меандра помехи поступает на второй вход четвертого перемножителя (1-4) и второй вход первого перемножителя (1-1). На выходе первого перемножителя (1-1) в результате перемножения происходит снятие меандровой модуляции с сигналоподобной помехи.

Сигналоподобная помеха со снятой меандровой модуляцией с выхода первого перемножителя (1-1) поступает на второй вход второго перемножителя (1-2). При этом во втором перемножителе (1-2) в результате перемножения происходит свертка сигналоподобной помехи в гармоническую помеху, которая поступает на вход ССФ (2). В системе слежения за фазой ССФ (2) после захвата входного сигнала на ее выходе формируется гармонический сигнал, синхронный по фазе с обнаруженной помехой. Сигнал с выхода ССФ(2) поступает на второй вход пятого перемножителя (1-5), второй вход перемножителя (1-7) и первый вход перемножителя (1-3).

На выходе пятого перемножителя (1-5) получается огибающая ПСП обнаруженной помехи, которая поступает на второй вход системы ССЗ (5), что позволяет ей работать с низкочастотным видеосигналом, и вход ИА (2).

На выходе ИА (4) формируется напряжение соответствующее значению амплитуды обнаруженной помехи, которое с выхода ИА (4) поступает на второй вход третьего перемножителя (1-3). На выходе третьего перемножителя (1-3), в результате перемножения формируется гармонический сигнал, синхронный по фазе с обнаруженной помехой, и равный с ней амплитуде, который поступает на второй вход ФКП (3).

В формирователе ФКП (3) происходит манипуляция по фазе гармонического сигнала, синхронного по фазе с обнаруженной помехой, и равного с ней амплитудой, синхронной по времени задержки копией ПСП огибающей помехи.

Копия помехи с выхода ФКП (3) поступает на первый вход четвертого перемножителя (1-4). В результате перемножения на выходе четвертого перемножителя (1-4) сформированная копия помехи дополнительно модулируется меандром, синхронным по времени с меандром обнаруженной помехи. Таким образом осуществляется формирования копии помехи, параметры которой (амплитуда, фаза, задержка), совпадают с обнаруженной сигналоподобной помехой.

Сформированная копия обнаруженной сигналоподобной помехи с выхода перемножителя (1-4) поступает на i-тый вход сумматора (7). В сумматора (7) происходит сложение L обнаруженных копий сигналоподобных ВОС помех, поступающих с выходов соответсвущих каналов формирования копий помех. С выхода сумматора (7) сумма L копий обнаруженных сигналоподобных ВОС помех поступает на второй вход ВУ (8), где из входной аддитивной смеси навигационного сигнала и суммы L сигналоподобных ВОС помех происходит вычитание суммы соответствующих копий помех. В результате вычитания происходит уменьшения уровня сигналоподобных помех, что приводит к увеличению отношения сигнал/помеха на ВЫХОДЕ компенсатора.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемниках глобальных навигационных спутниковых систем, использующих широкополосные сигналы с модуляцией на поднесущих частотах (в англоязычной литературе используется термин ВОС-сигналы), которые установлены как на малоподвижных объектах, так и на объектах с высокой динамикой. Техническим результатом изобретения является уменьшение уровня мощности сигналоподобной фазоманипулированной помехи с бинарной модуляцией на поднесущих частотах за счет воспроизведения «копии» этой помехи, с учетом времени задержки и последующем вычитании «копии» помехи из входной смеси сигнал + помеха. Компенсатор помехи ВОС типа содержит вычитающее устройство, сумматор, N каналов формирования копии помехи, имеющих первый перемножитель, второй перемножитель, измеритель амплитуды, систему слежения за фазой помехи, третий перемножитель, обнаружитель помехи, систему слежения за задержкой помехи и формирователь копии помехи, а также четвертый перемножитель, пятый перемножитель, шестой перемножитель, седьмой перемножитель и систему слежения за задержкой меандра помехи. 1 ил.

Компенсатор ВОС помехи для навигационного приемника, состоящий из N каналов формирования копии помехи, каждый из которых содержит: последовательно соединенные первый перемножитель, второй перемножитель, систему слежения за фазой, третий перемножитель, формирователь копии помехи, четвертый перемножитель, а также последовательно соединенные пятый перемножитель, измеритель амплитуды, выход которого соединен со вторым входом третьего перемножителя, при этом первый вход пятого перемножителя объединен с первым входом второго перемножителя и соединен с выходом первого перемножителя, последовательно соединенные обнаружитель помехи и схема слежения за задержкой помехи, выход которой соединен с объединенными вторыми входами второго перемножителя и формирователя копии помехи, второй вход схемы слежения за задержкой помехи объединен с первым входом измерителя амплитуды и соединен с выходом пятого перемножителя, а также последовательно соединенные сумматор и вычитающее устройство, вход которого подключен к входу устройства, а выход является выходом компенсатора помехи BOC-типа, при этом вход обнаружителя помехи и первого перемножителя всех каналов объединены и являются входом устройства, выход четвертого перемножителя n-го канала, где n=1…i, соединен с соответствующим входом сумматора, отличающийся тем, что в каждый из каналов дополнительно введены последовательно соединенные шестой перемножитель, вход которого соединен с входом устройства, седьмой перемножитель и схема слежения за задержкой меандра помехи, выход которой соединен с объединенными вторыми входами первого и четвертого перемножителей, а второй вход схемы слежения за задержкой меандра соединен с выходом обнаружителя помехи, второй вход седьмого перемножителя объединен со вторым входом пятого перемножителя и соединен с выходом схемы слежения за фазой помехи, а второй вход шестого перемножителя объединен со вторым входом второго перемножителя.