8.6. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ АП

Анализ помехоустойчивости АП показывает, что воздействию помех наиболее подвержены схемы слежения за несущей (ФАП и ЧАП), схема слежения за задержкой ФМ ПСП, схема поиска. В меньшей степени помехи влияют на схему выделения служебной информации. Поэтому основное внимание следует уделять помехоустойчивости схем слежения за несущей и задержкой.

Помехоустойчивость связана с такими характеристиками этих систем, как ширина шумовой полосы, отношение сигнал-помеха и погрешности слежения. Очевидно, чем уже полоса, тем меньше и шумовая погрешность. Однако вследствие специфики ССРНС, заключающейся в большой динамике измеряемых навигационных параметров, с уменьшением полосы возрастают динамические погрешности. Поэтому при проектировании ищется компромисс между динамическими характеристиками и характеристиками помехоустойчивости.

Основными методами повышения помехоустойчивости АП являются: уменьшение отношения помеха-сигнал применением пространственной селекции сигналов с помощью антенн с управляемой диаграммой направленности; уменьшение динамических воздействий для сужения полосы систем слежения путем использования данных о динамике движения объекта от датчиков, в частности инерциальных или других автономных систем навигации; применение адаптивной настройки контуров слежения; использование априорно известной служебной информации [186].

Охарактеризуем кратко указанные способы повышения помехоустойчивости.

Антенны АП ССРНС должны обеспечить равномерное перекрытие верхней полусферы, так как спутники отслеживаются повсюду от горизонта до зенита. Для повышения помехозащищенности можно использовать два варианта исполнения антенн: с наведением узконаправленных лучей (луча) на спутники и с адаптивным наведением минимума диаграммы направленности на источник помехи. Для образования узких лучей в диапазоне необходимы достаточно большие раскрывы антенной решетки, а поскольку положение лучей должно быть стабилизировано в пространстве, то управление антенной решеткой для объектов с высокой динамикой становится сложной задачей. Поэтому на практике применяют антенные решетки сравнительно малых размеров с адаптивным наведением минимума диаграммы направленности на помеху.

Так как уровень сигнала НИСЗ значительно ниже уровня собственных шумов приемника в полосе частот, равной ширине спектра), то любой другой сигнал, превосходящий уровень шума, является помехой. Поэтому в адаптивной антенной решетке выходные сигналы элементов антенны складываются так, чтобы минимизировать суммарную мощность помех на входе. Это позволяет подавить сильную помеху до уровня теплового шума, т. е. уменьшить отношение помеха-сигнал.

Использование информации о скорости и ускорении движения объекта, получаемой от инерциальной навигационной системы ИНС и пересчитанной в скорость изменения задержки и доплеровского сдвига частоты, позволяет уменьшить ширину полосы схем слежения за задержкой и за несущей и тем самым повысить помехоустойчивость, снизив пороговые значения отношения сигнал-помеха. Эффективность этой процедуры во многом определяется качеством самой ИНС, характеризуемым значением К относительной погрешности ИНС.

В предположении пренебрежимой малости запаздывания данных от ИНС были рассчитаны зависимости ширины полосы и ФАП от относительной погрешности ИНС (рис. 8.11). Анализ показал, что при вводе скорости с относительной погрешностью ширину полосы ФАП можно уменьшить с 20 до 2 Гц, а ширину полосы ССЗ - с 1 до 0,03 Гц. Относительная погрешность соответствует точности современных ИНС (без специальной калибровки), имеющих «уход» порядка На рис. 8.12 показаны зависимости погрешности измерения дальности ССЗ с шириной полосы Гц от отношения при различных значениях остаточной погрешности введения скорости.

Следует отметить, что при дальнейшем повышении качества ИНС не всегда повышается помехоустойчивость, так как

Рис. 8.11. Зависимость ширины полосы ССЗ и ФАП от относительной погрешности ИНС при Дтах

Рис. 8.12. Зависимости погрешности измерения дальности ССЗ от отношения сигнал-шум при различных значениях остаточной погрешности введения скорости при Гц

сужение полос ФАП и ССЗ ограничиваются другими факторами, такими как нестабильность опорного генератора АП, неприемлемо большие времена переходных процессов систем слежения и т. п.

Применение фильтрации Калмана с расширенным вектором состояния для измерения скорости в комплексированной системе АП и ИНС показало, что Гц будет устойчиво работать при погрешности ввода скорости порядка При этом пороговое отношение сигнал-помеха составляет около Сравнивая это значение с пороговым отношением характерным для некомплексированной системы, можно сделать вывод, что ввод скорости способен повысить помехоустойчивость на

В ряде случаев дополнительный выигрыш в помехоустойчивости можно получить, используя адаптивную настройку параметров следящих систем. К этим параметрам относят: коэффициенты усиления петель и отдельных узлов; постоянные времени корректирующих звеньев; изменение порядка астатизма и т. п. Суть адаптивной настройки заключается в том, что в каждый текущий момент времени оцениваются помеховая обстановка, т. е. значение отношения сигнал-шум а также динамические параметры (скорость, ускорение, рывки), на основании чего вычисляются оптимальные или квазиоптимальные значения параметров следящих систем. Существует несколько вариантов практической реализации адаптивной настройки параметров: адаптивная настройка ширины полосы (при постоянном усилении) с помощью полосового ограничителя; адаптивная настройка ширины полосы изменением усиления ФАП; применение адаптивной ЧАП.

Передача служебной информации в кадре сигналов ССРНС заставляет применять для когерентной демодуляции сигнала квадратурные схемы восстановления несущей, такие как схема Костаса. Если служебную информацию выделять не нужно (она известна потребителю или умышленно исключена из структуры сигнала на частоте системы «Навстар»), то сигнал можно отслеживать обычной системой ФАП или системами, в которых известная информация используется для демодуляции принимаемого сигнала в трактах ПЧ до преддекторных фильтров. Исследования показали, что здесь выигрыш в помехоустойчивости может достигать