КОМПЕНСАТОР СИГНАЛОПОДОБНОЙ ПОМЕХИ Российский патент 2023 года по МПК H04B1/12 H04B15/00 G01S19/21 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемниках глобальных навигационных спутниковых систем, использующих широкополосные сигналы с модуляцией на двух поднесущих частотах (в англоязычной литературе используется термин DuoBOC-ситалы), которые установлены как на малоподвижных объектах, так и на объектах с высокой динамикой.

Среди важных достоинств ГНСС, в которых предусматривается применение DuoBOC сигналов, выделим следующие:

1. Потенциально более высокая помехоустойчивость и точность, что достигается за счет существенного обострения основного пика корреляционной функции у DuoBOC - сигналов в силу применения более коротких видеоимпульсов в меандровом символе.

2. Более эффективное использование частотного спектра в L диапазоне в условиях заметно растущего числа гражданских и военных пользователей ГНСС и, в частности, обеспечение возможности одновременного функционирования навигационных систем со старыми и новыми радиосигналами, что достигается благодаря «расщеплению» спектра у DuoBOC - сигналов (при четном количестве меандровых импульсов в пределах символа ПСП).

Известен компенсатор сигналоподобной помехи, в частности ВОС типа, 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, четветрый переменожитель, а так же 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 так же сумматор, выход которого является выходом вычитающего устройства, при этом, вход обнаружителя помехи, и первого перемножителя всех каналов объединены и является входом устройства, выход четвертого перемножителя n-го канала, где n=1…л, соединен соответствующим входом сумматора, отличающегося тем что в каждый из каналов дополнительно введены шестой перемножитель, седьмой перемножитель, схема слежения за задержкой меандра помехи, выход которой соединен с объединенными вторыми входами, первого и четветрого перемножителей, а второй вход схемы слежения за задержкой меандра соединен с выходом обнаружителя помехи, второй вход седьмого перемножителя объединен со вторым входом пятого перемножителя, а второй вход шестого перемножителя объединен со вторым входом второго перемножителя, а вход шестого перемножителя соединен с выходом устройства, выходом схемы слежения за фазой помехи второй вход пятого перемножителя объединен с выходом схемы слежения за задержкой помехи, а вход пятого перемножителя является входом устройства, (см. патент RU 2713429, С1, МПК Н04В 1/10 (2006.01), опубликован 05.02.2020 Бюл. №4).

Недостатком данного компенсатора является низкая вероятность обнаружения помехи сигнала с модуляцией на двух поднесущих частотах.

Техническим результатом изобретения является повышение вероятности обнаружения помехи сигнала с модуляцией на двух поднесущих частотах, и за счет воспроизведения «копии» этой помехи, с учетом времени задержки и последующем вычитании «копии» помехи из входной смеси сигнал + помеха уменьшение уровня мощности сигналоподобной DuoBOC помехи, что приводит к увеличению отношения сигнал/помеха на ВЫХОДЕ компенсатора.

Технический результат изобретения достигается тем, что в компенсатор сигналоподобной помехи навигационного приемника состоящий из вычитающего устройствам каналов формирования копии помехи, где i=1…N, имеющих первый перемножитель, второй перемножитель, третий перемножитель, четвертый перемножитель, системы слежения за фазой и задержкой помехи, измеритель амплитуды, обнаружитель помехи, формирователь копии помехи, сумматор, схема слежения за меандром сигналоподобной помехи, пятый перемножитель, шестой перемножитель, дополнительно введены седьмой перемножитель, схема слежения за вторым меандром сигналоподобной помехи, восьмой перемножитель, девятый перемножитель, десятый перемножитель соединенные между собой в последовательности: вход i-го канала формирования копии помехи соединен с входом навигационного приемника, вход обнаружителя помехи, первый вход вычитающего устройства и первые входы первого, пятого и седьмого перемножителей соединены со входом навигационного приемника, первый вход схемы слежения за задержкой помехи, и вторые входы схем слежения за задержкой первого и второго меандра помехи объединены и соединены с выходом обнаружителя помехи, первые входы формирователя копии помехи и второго перемножителя, и вторые входы пятого и седьмого перемножителей объединены и соединены с выходом системы слежения за задержкой помехи, первый вход четвертого перемножителя и второй вход второго перемножителя объединены и соединены с выходом первого перемножителя, второй вход системы слежения за задержкой помехи и вход системы слежения за фазой помехи объединены и соединены с выходом четвертого перемножителя, последовательно соединенные второй перемножитель и измеритель амплитуды, при этом выход измерителя амплитуды является первым входом третьего и вторыми входами четвертого, шестого и восьмого перемножителей, выход схемы слежения за фазой помехи соединен со вторым входом третьего перемножителя, последовательно соединенные пятый перемножитель, первые входы шестого перемножителя и схемы слежения за задержкой первого меандра помехи, при этом выход схемы слежения за задержкой первого меандра помехи является первым входом девятого и вторым входом первого перемножителей, последовательно соединенные седьмой перемножитель, первые входы восьмого перемножителя и схемы слежения за задержкой второго меандра помехи, и второй вход девятого перемножителя, при этом выход девятого перемножителя является вторым входом десятого перемножителя, последовательно соединенные третий перемножитель, второй вход формирователя копии помехи и первый вход десятого перемножителя, при этом выход десятого перемножителя является выходом i-го канала формирования копии помехи и входом сумматора, выход сумматора является вторым входом вычитающего устройства, а выход вычитающего устройства является выходом устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что в компенсатор сигналоподобной помехи дополнительно введены седьмой перемножитель, схема слежения за вторым меандром сигналоподобной помехи, восьмой перемножитель, девятый перемножитель и десятый перемножитель. Компенсатор принимает входную реализацию сигнала и помехи, после обнаружения помехи формируется ее копия и происходит вычитание копии помехи из принимаемой входной реализации, тем самым увеличивается вероятность правильного обнаружения навигационного сигнала при функционировании навигационного приемника в условиях воздействия сигналоподобных помех.

Структурная схема варианта построения компенсатора помехи приведена на фигуре 1, где обозначены 1 - перемножители, 2 - измеритель амплитуды (ИА), 3 - формирователь копии помехи (ФКП), 4 - схема слежения за фазой помехи (ССФ), 5 - схема слежения за задержкой помехи (ССЗ), 6 - обнаружитель помехи (ОП), 7 - сумматор, 8 - вычитающее устройство, 9 - схема слежения за задержкой первого и второго меандра помехи (ССЗ МП 1, ССЗ МП 2). Назначение элементов схемы ясны из их названий, они могут быть выполнены с использованием известных и промышленно выпускаемых радиотехнических элементов.

Компенсатор сигналоподобной помехи функционирует следующим образом: на вход ОП (6), первый вход ВУ (8), первый вход первого перемножителя (1-1) и первый вход пятого перемножителя (1-5), первый вход седьмого перемножителя (1-7) поступает аддитивная смесь навигационного сигнала и помех. Если в аддитивной смеси навигационного сигнала и помех присутствует сигналоподобная DuoBOC 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 первый вход ССЗ МП 1 (9-1) и первый вход ССЗ МП 2 (9-2).

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

На второй вход ССЗ (5) с выхода четвертого перемножителя (1-4) 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 второго перемножителя (1-2), второй вход пятого перемножителя (1-5), на второй вход седьмого перемножителя (1-7) и на второй вход ФКП (3).

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 первый вход ССЗ МП 1 (9-1) и первый вход ССЗ МП 2 (9-2).

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 четвертого перемножителя (1-4) поступает огибающая ПСП сигналоподобной DuoBOC 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 DuoBOC помехи.

На второй вход ССЗ МП 1 (9-1) с выхода шестого перемножителя (1-6) поступает огибающая меандра помехи. На выходе ССЗ МП 1 (9-1) получается копия огибающей меандра помехи, синхронная по времени задержки с огибающей меандра помехи на входе. С выхода ССЗ МП 1 (9-1) копия огибающей меандра помехи поступает на второй вход первого перемножителя (1-1) и первый вход девятого перемножителя (1-9). 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 первый вход четвертого перемножителя (1-4). При этом в четвертом перемножителе (1-4) в результате перемножения происходит свертка сигналоподобной помехи в гармоническую помеху, которая поступает на вход ССФ (4). В системе слежения за фазой ССФ (4) после захвата входногосигнала на ее выходе формируется гармонический сигнал, синхронный по фазе с обнаруженной помехой. Сигнал с выхода ССФ(4) поступает на второй вход третьего перемножителя (1-3).

На выходе четвертого перемножителя (1-4) 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 (2) формируется напряжение соответствующее значению амплитуды обнаруженной помехи, которое с выхода ИА (2) поступает на первый 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 десятого перемножителя (1-10). В результате перемножения на выходе десятого перемножителя (1-10) 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 (1-10) поступает на первый вход сумматора (7). В сумматора (7) происходит сложение L обнаруженных копий сигналоподобных DuoBOC помех, поступающих с выходов соответсвущих каналов формирования копий помех. С выхода сумматора (7) сумма L копий обнаруженных сигналоподобных DuoBOC помех поступает на второй вход ВУ (8), где из входной аддитивной смеси навигационного сигнала и суммы L сигналоподобных DuoBOC помех происходит вычитание суммы соответствующих копий 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. Техническим результатом изобретения является повышение вероятности обнаружения помехи сигнала с модуляцией на двух поднесущих частотах и уменьшение уровня мощности сигналоподобной помехи, приводящее к увеличению отношения сигнал/помеха, за счет воспроизведения «копии» этой помехи, с учетом времени задержки и последующим вычитанием «копии» помехи. Технический результат достигается тем, что в каналы формирования копии помехи компенсатора сигналоподобной помехи дополнительно введены схема слежения за вторым меандром сигналоподобной помехи и седьмой, восьмой, девятый и десятый перемножители. В результате перемножения в десятом перемножителе сформированная копия помехи дополнительно модулируется меандром, синхронным по времени с меандром обнаруженной помехи. Сформированная копия помехи поступает на сумматор, в котором складываются обнаруженные копии сигналоподобных помех. Сумма копий сигналоподобных помех поступает на вычитающее устройство, где из входной аддитивной смеси навигационного сигнала и суммы сигналоподобных помех происходит вычитание суммы соответствующих копий помех. 1 ил.

Компенсатор сигналоподобной помехи навигационного приемника, состоящий из вычитающего устройства, каналов формирования копии помехи, где i=1…N, имеющих первый перемножитель, второй перемножитель, третий перемножитель, четвертый перемножитель, системы слежения за фазой и задержкой помехи, измеритель амплитуды, обнаружитель помехи, формирователь копии помехи, сумматор, схему слежения за меандром сигналоподобной помехи, пятый перемножитель, шестой перемножитель, отличающийся тем, что дополнительно введены седьмой перемножитель, схема слежения за вторым меандром сигналоподобной помехи, восьмой перемножитель, девятый перемножитель, десятый перемножитель, соединенные между собой в последовательности: вход i-гo канала формирования копии помехи соединен с входом навигационного приемника, вход обнаружителя помехи, первый вход вычитающего устройства и первые входы первого, пятого и седьмого перемножителей соединены с входом навигационного приемника, первый вход схемы слежения за задержкой помехи, и вторые входы схем слежения за задержкой первого и второго меандра помехи объединены и соединены с выходом обнаружителя помехи, первые входы формирователя копии помехи и второго перемножителя, и вторые входы пятого и седьмого перемножителей объединены и соединены с выходом системы слежения за задержкой помехи, первый вход четвертого перемножителя и второй вход второго перемножителя объединены и соединены с выходом первого перемножителя, второй вход системы слежения за задержкой помехи и вход системы слежения за фазой помехи объединены и соединены с выходом четвертого перемножителя, последовательно соединенные второй перемножитель и измеритель амплитуды, при этом выход измерителя амплитуды является первым входом третьего и вторыми входами четвертого, шестого и восьмого перемножителей, выход схемы слежения за фазой помехи соединен со вторым входом третьего перемножителя, последовательно соединенные пятый перемножитель, первые входы шестого перемножителя и схемы слежения за задержкой первого меандра помехи, при этом выход схемы слежения за задержкой первого меандра помехи является первым входом девятого и вторым входом первого перемножителей, последовательно соединенные седьмой перемножитель, первые входы восьмого перемножителя и схемы слежения за задержкой второго меандра помехи, и второй вход девятого перемножителя, при этом выход девятого перемножителя является вторым входом десятого перемножителя, последовательно соединенные третий перемножитель, второй вход формирователя копии помехи и первый вход десятого перемножителя, при этом выход десятого перемножителя является выходом i-го канала формирования копии помехи и входом сумматора, выход сумматора является вторым входом вычитающего устройства, а выход вычитающего устройства является выходом устройства.