8.2. СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПОИСКА РАДИОСИГНАЛОВ НИСЗ

Для обеспечения режима слежения в приемнике АП, структурная схема которого была рассмотрена в гл. 7, необходимо произвести первоначальную оценку радионавигационных параметров радиосигналов с точностью, определяемой областью захвата ФАП и ССЗ. Как правило, область захвата оказывается значительно меньше имеющейся области априорной неопределенности значений частоты и задержки радиосигнала. Это вызывает необходимость поиска параметров радиосигналов.

В условиях вероятностной постановки задача синтеза оптимальных алгоритмов и реализующих их устройств поиска решается методами статистической теории принятия решений. Актуальность этой задачи вызвала поток публикаций теоретического и прикладного характера. Приведем здесь лишь основные предпосылки для анализа задачи поиска применительно к АП, следуя [105, 128, 151, 170, 176].

При поиске с помощью операций обнаружения и распознавания сигналов производится оценка средней текущей частоты спектра и задержки огибающей. Вся двумерная частотно-временная область поиска (рис. 8.2) с интервалами неопределенности по задержке и частоте разбивается на элементарных участков со сторонами, равными интервалам корреляции по частоте и времени меньшими областей захвата систем слежения по частоте и задержке Это позволяет рассматривать поиск как задачу обнаружения одного из квазиортогональных сигналов число которых

Практически значение для АП может меняться в зависимости от условий, режимов и типов АП в пределах от нескольких единиц до Для достижения минимального времени поиска, определяемого выражением

где отношение мощности сигнала к спектральной плотности мощности шума, требуется корреляторов со временем интегрирования Тлтт что практически реализовать невозможно. Поэтому число корреляторов (каналов поиска) на практике уменьшают вплоть до одного в обмен на увеличение времени поиска.

Анализ размерности области неопределенности для АП показывает, что время поиска может меняться от десятков миллисекунд до десятков минут. Например, в условиях полной априорной неопределенности для неподвижной АП систем «Глонасс» и «Навстар» число элементарных участков поиска по задержке равно удвоенному числу символов ПСП кода С/А, т. е. 1022 или 2046 соответственно, число элементарных участков поиска по частоте равно отношению максимального доплеровского сдвига к полосе захвата частотной автоподстройки т. е. достигает 5. При времени наблюдения одного элементарного участка время поиска составит мин.

Оптимизация алгоритмов поиска, как правило, производится по критерию минимума среднего времени поиска при заданной вероятности обнаружения или по критерию максимальной вероятности обнаружения при заданном времени поиска. При этом оптимизация включает в себя оптимизацию порядка обзора области поиска, а также оптимизацию алгоритмов обработки выборок наблюдаемой смеси сигнала и шума.

По типу процедуры поиска, основанной на полноте априорных данных, различают слепой поиск, поиск с анализом промежуточных результатов и поиск с целеуказанием.

При слепом поиске, характерном для АП, в которой отсутствует информация об альманахах системы, обзор элементарных участков области неопределенности осуществляют путем регулярного или случайного сканирования. Оценка времени такого поиска для АП была приведена ранее. Поиск с анализом промежуточных результатов для АП предусматривает многоэтапные процедуры анализа и принятия решения на каждом этапе. Этот вид поиска позволяет за счет повышения апостериорной вероятности на каждом этапе получить выигрыш во времени поиска. При поиске с целеуказанием используется информация о наиболее вероятных значениях параметров сигнала, что сокращает область и время поиска. Последний вид поиска характерен для одноканальной АП, осуществляющей последовательный во времени прием сигналов НИСЗ рабочего созвездия. В установившемся режиме, когда потребитель достаточно точно знает свои координаты и время, расчет данных целеуказаний позволяет свести время поиска сигналов новых НИСЗ к минимуму.

В устройстве поиска (рис. 8.3) обнаружитель корреляционного или фильтрационного типа производит анализ поступающей на его вход смеси сигналов от НИСЗ и шума. Схема управления

Рис. 8.3. Структурная схема устройства поиска

под воздействием выходных сигналов обнаружителя в соответствии с реализуемой процедурой обзора частотно-временной области поиска вырабатывает сигналы управления задержкой ПСП и частотой управляемого генератора разомкнутых контуров ФАП и ССЗ. При обнаружении полезного сигнала формируется сигнал, разрешающий вывод из обнаружителя оценок

Алгоритм работы большинства обнаружителей основан на вычислении отношения правдоподобия (или функциональное однозначно связанных с ним величин) и сравнении этого отношения с порогами. При этом время наблюдения или формирования отношения может быть фиксированным или случайным. В последнем случае применение метода последовательного анализа Вальда позволяет сократить среднее время поиска.

Регулярный просмотр области поиска, характеризуемый как равномерным, так и неравномерным распределением поисковых усилий по пространству параметров радиосигнала, получил название циклического, различные модификации которого достаточно полно рассмотрены в [176].

Следует отметить, что из-за низкого энергетического потенциала радиолиний в ССРНС чаще всего в АП применяют фазовый метод обнаружения радиосигналов, который обеспечивает большую устойчивость характеристик обнаружения в условиях большого диапазона изменений отношения сигнал-шум.