А.А. Черкасова1, А.Ю. Шатилов2

1,2 Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва, Россия)

1 PotrikeevaAA@mpei.ru; 2 ShatilovAY@mpei.ru

Постановка проблемы. Классические оптимальные системы слежения за фазой (ССФ) предполагают неизменность мощности сигнала и используют модель ускорения вдоль линии визирования в виде стационарного гауссовского процесса. На практике мощность сигнала изменяется в широком диапазоне, а ускорение - скачкообразно в случайные моменты времени вдоль линии визирования. Вследствие этого существующие алгоритмы ССФ в таких условиях становятся не оптимальными по критерию минимума дисперсии ошибки.

Цель. Синтезировать ССФ сигнала глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС), приспосабливающуюся к динамике изменения фазы и отношению сигнал/шум (ОСШ) для сохранения слежения за фазой в как можно более широком диапазоне условий работы.

Результаты. Предложен новый подход к решению задачи слежения за фазой сигнала ГНСС при меняющихся параметрах мощности сигнала и интенсивности динамики изменения фазы и разработан многоканальный алгоритм слежения за фазой сигнала для работы в данных условиях. Синтезирована самоподстраиваемая многоканальная ССФ (СМССФ) сигналов ГНСС. Показано, что представленный алгоритм способен отрабатывать скачок ОСШ с 50 до 9 дБГц и обратно без потери слежения за фазой (в условиях низкой динамики), сохранять слежение за фазой при скачкообразных переходах динамики между низкой (обусловленной только динамикой опорного генератора) и высокой (синусоидальное ускорение с амплитудой 10g и периодом 6,3 с при ОСШ=24 дБГц.

Практическая значимость. В реальных условиях, когда динамика изменения фазы и ОСШ принимаемых сигналов меняются непредсказуемым образом, синтезированная СМССФ сохраняет слежение за фазой в гораздо более широком диапазоне условий, чем стандартная ССФ.

Черкасова А.А., Шатилов А.А. Алгоритм слежения за фазой навигационного сигнала при меняющихся параметрах мощности и динамики изменения фазы сигнала // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 9. С. 21-35. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202409-02

1. Перов А.И. Статистическая теория радиотехнических систем. Учеб. пособие. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Радиотехника. 2022. 840 с.
2. Черкасова А.А., Шатилов А.Ю. Адаптивная система слежения за фазой сигнала (подробный вывод и результаты моделирования) [Электронный ресурс]. URL: https://srns.ru/images/5/56/Черкасова_Шатилов_Адаптивная_ССФ_Радиотехника4_под-робно_.pdf (дата обращения 06.05.2024).
3. Перов А.И., Замолодчиков В.Н., Чиликин В.М. Радиоавтоматика: Учеб. для вузов. М.: Радиотехника. 2014. 320 с.
4. Understanding GPS: Principles and Applications/ Ed. by E.D. Kaplan. Artech House, Inc. Norwoodю Massachusetts. 1996. Р. 86-92.
5. Шатилов А.Ю. Использование критерия срыва слежения при оценке помехоустойчивости следящих систем // Радиотехника. 2010. Т. 74. № 11. С. 25-33.
6. Шатилов А.Ю. Исследование кратковременных нестабильностей кварцевых опорных генераторов для применения в НАП // Радиотехника. 2013. Т. 77. № 3. С. 86-92.
7. Jong-Hoon Won, Bernd Eissfeller. A Tuning method based on signal-to-noise power ratio for adaptive PLL and its relationship with equivalent noise bandwidth // IEEE Communications Letters. February 2013. V. 17. № 2. Р. 393-396.
8. Jong-Hoon Won. A novel adaptive digital phase-lock-loop for modern digital GNSS receivers // IEEE Communications Letters. January 2014. V. 18. № 1. Р. 46-49.
9. Dah-Jing Jwo, Sheng-Hung Wang. Adaptive fuzzy strong tracking extended Kalman filtering for GPS navigation // IEEE Sensors Journal. May 2007. V. 7. № 5. Р. 778-789.
10. Jordi Vilà-Valls, Pau Closas, Carles Fernández-Prades, Jose A. López-Salcedo, Gonzalo Seco-Granados. Adaptive GNSS Carrier Tracking Under Ionospheric Scintillation: Estimation vs. Mitigation // IEEE Communications letters. June 2015. V. 19. № 6. Р. 961-964.
11. Emanuela Falletti, Marco Pini, Letizia Lo Presti. Low complexity carrier-to-noise ratio estimators for GNSS digital receivers // IEEE Transactions on aerospace and electronic systems. January 2011. V. 47. № 1. Р. 420-437.