17.05.2011, Антенный коммутатор в угломере

Текущая версия на 11:30, 6 июля 2011

В угломере присутствует три аналоговые части, обрабатывающие сигналы от трех соответствующих антенн. На одном из преобразователей частоты (порядка 150 МГц), стоит ПАВ-фильтр. Задержка в ПАВ-фильтре порядка 400 нс. Естественно, фильтры не абсолютно идентичные. Разность же задержек даже на 10 нс - это расхождение фазы сигнала на полтора периода.

Вторая беда - в каждой аналоговой части стоит своя ФАП синтезатора радиочастоты для гетеродина. Её начальная фаза произвольна.

В итоге - от включения к включению первые разности фаз имеют произвольную добавку, которая, вдобавок, очень медленно дрейфует - прогреваются ПАВ и т.п.

При использовании сигналов GPS данная проблема отпадает - во вторых разностях фаз паразитное слагаемое компенсируется. При использовании сигналов ГЛОНАСС данный трюк не проходит из-за FDMA - на каждой литерной частоте паразитное слагаемое своё.

Вопрос - как бороться с этим слагаемым?

Высказанные идеи можно классифицировать на группы:

юстировка специальная предварительная (коммутация одной антенны на три аналоговые части и т.п.) или на-лету, не прекращая выдачу навигационного решения
юстировка с использованием тестового сигнала (тестовая синусоида или спецсигнал поверх основного сигнала) или без
юстировка с коммутацией антенн

В качестве основой версии сейчас разрабатывается юстировка с помощью антенного коммутатора: последовательное переключение между антеннами. Есть множество возможных вариантов использования данной возможности, на какой-то конкретной пока не остановились.

Содержание

1 17.05.2011 Фазовые измерения при коммутации с темпом 10 с
2 19.05.2011 Обработка файла измерений
3 20.05.2011 Различие задержек в антенном коммутаторе
4 20.05.2011 Обработка первых разностей фаз нескольких спутников
- 4.1 Результаты

[править] 17.05.2011 Фазовые измерения при коммутации с темпом 10 с

Используется прибор 848. На RF-разветвитель подается сигнал от одной антенны, находящийся на крыше. Разветвитель идет на коммутатор. Выходы коммутатора соединены с антенными входами угломера. В момент времени ноль 1 антенна соединена с 1 аналоговой частью и т.д. Далее начинается коммутация:

Время,c	Антенна 1	Антенна 2	Антенна 3
0	1	2	3
10	3	1	2
20	2	3	1
30	1	2	3

Файл полученных измерений тут.

[править] 19.05.2011 Обработка файла измерений

Из файла izm.csv выбираются измерения одного канала.

ВНИМАНИЕ Далее выяснилось, что начальное положение в циклограмме было 3-1-2. В данном разделе изложен верный подход, но результаты получены на порядок хуже. Если взять правильное начальное положение - итоговая точность при данном подходе около 0.01 цикла фазы (порядка 2 мм).

Далее, строим столбцы-разности фаз 2 и 1 антенного входа и 3 и 1 антенного входа:

Строим разности фаз 2 и 1 антенны и 3 и 1 антенны (путем последовательного перемешивания по известной начальной фазе, циклограмме и проверенным моментам смены)

Далее измеряем скачок при переходе от первой точки цикла ко второй:

для разности между 2 и 1 антенной

$d_{11}=-0.197 - 0.465 = -0.662$

для разности между 3 и 1 антенной

$d_{12}=-0.258 - 0.012 = -0.270$

Далее, ищем решение незамысловатой системы уравнений для паразитной разности фаз между 2_и_1 и 3_и_1 аналоговыми частями:

$\left\{ \begin{matrix} \left( \Delta \phi _{3}^{{}}-\Delta \phi _{2}^{{}} \right)-\left( \Delta \phi _{2}^{{}}-0 \right)=d_{11}^{{}} \\ \left( 0-\Delta \phi _{2}^{{}} \right)-\left( \Delta \phi _{3}^{{}}-0 \right)=d_{12}^{{}} \\ \end{matrix} \right.$ ,

которое в общем виде выглядит как

$\begin{align} & \Delta \phi _{2}^{{}}=\frac{-d_{11}^{{}}-d_{12}^{{}}}{3} \\ & \Delta \phi _{3}^{{}}=-\Delta \phi _{2}^{{}}-d_{12}^{{}} \\ \end{align}$ .

Для первого такта циклограммы мы ранее получили значения d₁₁ и d₁₂, для них:

$\begin{align} & \Delta \phi _{2}^{{}}= 0.3107 \\ & \Delta \phi _{3}^{{}}= -0.0407 \\ \end{align}$ .

Используем полученные значения для компенсации паразитной разности фаз в отсортированных первых разностях в соответствии с известной циклограммой. Получаем обработанные первые разности:

Если отбросить участки переходных процессов, то коридор сжался до 0.1 цикла. Не забываем, что мы использовали нефильтрованные оценки величин $\Delta \phi _{2}$ и $\Delta \phi _{3}$ .

Следует провести моделирование системы в Matlab с учетом фильтрации, а так же произвести подбор величин $\Delta \phi _{2}$ и $\Delta \phi _{3}$ , которые бы минимизировали СКО результата (вероятно, это будет потенциальная точность при данной методике измерений и коррекции).

Получившийся xls-файл.

[править] 20.05.2011 Различие задержек в антенном коммутаторе

Вскрытие показало, что коммутатор имеет существенную разность задержек прохождения сигнала в различных точках циклограммы. "Существенную" для нашей задачи - порядка 100 пс, что на несущей есть около 0.16 длины волны.

Аналоговики измерили ГВЗ, табличка приведена ниже:

Код позиции	Соединение Вход/Выход	ГВЗ, пс	Подобранное значение, пс
01	X1/X4	573	590,9352038769
10	X1/X5	672	669,333593019592
11	X1/X6	672	656,616856780512
11	X2/X4	676	673,317608869649
01	X2/X5	670	654,56978826263
10	X2/X6	693	711,229117429279
10	X3/X4	740	724,672175359185
11	X3/X5	736	754,081769889783
01	X3/X6	710	707,33653283001

Выданные нам значения улучшить результаты не позволили, зато ошибки сводятся практически в ноль при найденных численными методами значениях. Найденные оценки ГВЗ отличаются не сильно от измеренных, разница до ~20 пс.

Подобранные значения

$\begin{align} & \Delta \phi _{2}^{{}}= 0.252565 \\ & \Delta \phi _{3}^{{}}= -0.14949 \\ \end{align}$ .

Обработанные первые разности:

Файл на этом этапе выглядит так.

[править] 20.05.2011 Обработка первых разностей фаз нескольких спутников

Ранее на приборе с режектором получены занимательные графики дрейфа первой разности фаз при использовании сигналов ГЛОНАСС:

Больше всего напрягает разброс между ними в 1 см. Задача - обработать измерения с целью уничтожения этого разброса, сведения "всех графиков в один".

При этом, желательно варьировать только параметры $\Delta \phi _{2}$ и $\Delta \phi _{3}$ , а ГВЗ в коммутаторе получить общие.

[править] Результаты

ГВЗ - приведенные в таблице выше, соответствующие минимуму СКО по 8 спутнику.

Для остальных спутников варьируются только $\Delta \phi _{2}$ и $\Delta \phi _{3}$ .

Первые разности до обработки, ошибка порядка 0.05 цикла p2p:

После обработки ошибка peek2peek меньше 0.01 цикла:

Повторюсь, ГВЗ коммутатора использовались общие для всех литер.

Итоговый файл тут.

— Корогодин Илья • 16:27, 17 мая 2011 • нет комментариев

[ Хронологический вид ]Комментарии

http://www.webupd8.org/2010/12/install-virtualbox-40-stable-in-ubuntu.html

— Нагин Илья • 23 мая 2011 в 17:40

страница

Войдите, чтобы комментировать.

@@ Строка 1: / Строка 1: @@
-<accesscontrol>SuperUsers</accesscontrol>
 <summary> В угломере присутствует три аналоговые части, обрабатывающие сигналы от трех соответствующих антенн. На одном из преобразователей частоты (порядка 150 МГц), стоит ПАВ-фильтр. Задержка в ПАВ-фильтре порядка 400 нс. Естественно, фильтры не абсолютно идентичные. Разность же задержек даже на 10 нс - это расхождение фазы сигнала на полтора периода.
@@ Строка 39: / Строка 37: @@
 Файл полученных измерений [[Media:20110517_Ant_kommutator.xls|тут]].
-[[Категория:Фазовые измерения]]
+== 19.05.2011 Обработка файла измерений ==
+Из файла izm.csv выбираются измерения одного канала.
+'''ВНИМАНИЕ''' Далее выяснилось, что начальное положение в циклограмме было 3-1-2. В данном разделе изложен верный подход, но результаты получены на порядок хуже. Если взять правильное начальное положение - итоговая точность при данном подходе около 0.01 цикла фазы (порядка 2 мм).
+Далее, строим столбцы-разности фаз 2 и 1 антенного входа и 3 и 1 антенного входа:
+[[File:20110519_1.png|600px|center]]
+Строим разности фаз 2 и 1 антенны и 3 и 1 антенны (путем последовательного перемешивания по известной начальной фазе, циклограмме и проверенным моментам смены)
+[[File:20110519_2.png|600px|center]]
+Далее измеряем скачок при переходе от первой точки цикла ко второй:
+* для разности между 2 и 1 антенной
+:<math>d_{11}=-0.197 - 0.465 = -0.662</math>
+* для разности между 3 и 1 антенной
+:<math>d_{12}=-0.258 - 0.012 = -0.270</math>
+Далее, ищем решение незамысловатой системы уравнений для паразитной разности фаз между 2_и_1  и 3_и_1 аналоговыми частями:
+:<math>\left\{ \begin{matrix}
+   \left( \Delta \phi _{3}^{{}}-\Delta \phi _{2}^{{}} \right)-\left( \Delta \phi _{2}^{{}}-0 \right)=d_{11}^{{}}  \\
+   \left( 0-\Delta \phi _{2}^{{}} \right)-\left( \Delta \phi _{3}^{{}}-0 \right)=d_{12}^{{}}  \\
+\end{matrix} \right.</math>,
+которое в общем виде выглядит как
+:<math>\begin{align}
+  & \Delta \phi _{2}^{{}}=\frac{-d_{11}^{{}}-d_{12}^{{}}}{3} \\
+ & \Delta \phi _{3}^{{}}=-\Delta \phi _{2}^{{}}-d_{12}^{{}} \\
+\end{align}</math>.
+Для первого такта циклограммы мы ранее получили значения d<sub>11</sub> и d<sub>12</sub>, для них:
+:<math>\begin{align}
+  & \Delta \phi _{2}^{{}}= 0.3107 \\
+ & \Delta \phi _{3}^{{}}= -0.0407 \\
+\end{align}</math>.
+Используем полученные значения для компенсации паразитной разности фаз в отсортированных первых разностях в соответствии с известной циклограммой.
+Получаем обработанные первые разности:
+[[File:20110519_3.png|600px|center]]
+Если отбросить участки переходных процессов, то коридор сжался до 0.1 цикла. Не забываем, что мы использовали нефильтрованные оценки величин <math>\Delta \phi _{2}</math> и <math>\Delta \phi _{3}</math>.
+Следует провести моделирование системы в Matlab с учетом фильтрации, а так же произвести подбор величин <math>\Delta \phi _{2}</math> и <math>\Delta \phi _{3}</math>, которые бы минимизировали СКО результата (вероятно, это будет потенциальная точность при данной методике измерений и коррекции).
+Получившийся [[Media:20110519_Ant_kommutator.xls|xls-файл]].
+== 20.05.2011 Различие задержек в антенном коммутаторе ==
+Вскрытие показало, что коммутатор имеет существенную разность задержек прохождения сигнала в различных точках циклограммы. "Существенную" для нашей задачи - порядка 100 пс, что на несущей есть около 0.16 длины волны.
+Аналоговики измерили ГВЗ, табличка приведена ниже:
+{| class="wikitable" align="center"
+|-
+! Код<br>позиции || Соединение<br>Вход/Выход || ГВЗ, пс || Подобранное значение, пс
+|- align="center"
+| 01 || X1/X4 || 573 || 590,9352038769
+|- align="center"
+| 10 || X1/X5 || 672 || 669,333593019592
+|- align="center"
+| 11 || X1/X6 || 672 || 656,616856780512
+|- align="center"
+| 11 || X2/X4 || 676 || 673,317608869649
+|- align="center"
+| 01 || X2/X5 || 670 || 654,56978826263
+|- align="center"
+| 10 || X2/X6 || 693 || 711,229117429279
+|- align="center"
+| 10 || X3/X4 || 740 || 724,672175359185
+|- align="center"
+| 11 || X3/X5 || 736 || 754,081769889783
+|- align="center"
+| 01 || X3/X6 || 710 || 707,33653283001
+|}
+Выданные нам значения улучшить результаты не позволили, зато ошибки сводятся практически в ноль при найденных численными методами значениях. Найденные оценки ГВЗ отличаются не сильно от измеренных, разница до ~20 пс.
+Подобранные значения
+:<math>\begin{align}
+  & \Delta \phi _{2}^{{}}= 0.252565 \\
+ & \Delta \phi _{3}^{{}}= -0.14949 \\
+\end{align}</math>.
+Обработанные первые разности:
+[[File:20110520_4.png|600px|center]]
+Файл на этом этапе выглядит [[Media:20110520_Ant_kommutator.xls|так]].
+== 20.05.2011 Обработка первых разностей фаз нескольких спутников ==
+Ранее на приборе с режектором получены занимательные графики дрейфа первой разности фаз при использовании сигналов ГЛОНАСС:
+[[File:20110520_5.png|600px|center]]
+Больше всего напрягает разброс между ними в 1 см. '''Задача''' - обработать измерения с целью уничтожения этого разброса, сведения "всех графиков в один".
+При этом, желательно варьировать только параметры <math>\Delta \phi _{2}</math> и <math>\Delta \phi _{3}</math>, а ГВЗ в коммутаторе получить общие.
+=== Результаты ===
+ГВЗ - приведенные в таблице выше, соответствующие минимуму СКО по 8 спутнику.
+Для остальных спутников варьируются только <math>\Delta \phi _{2}</math> и <math>\Delta \phi _{3}</math>.
+Первые разности до обработки, ошибка порядка 0.05 цикла p2p:
+[[File:20110520_6.png|600px|center]]<br>
+[[File:20110520_7.png|600px|center]]
+После обработки ошибка peek2peek меньше 0.01 цикла:
+[[File:20110520_8.png|600px|center]]<br>
+[[File:20110520_9.png|600px|center]]
+Повторюсь, ГВЗ коммутатора использовались общие для всех литер.
+Итоговый файл [[Media:20110520_Ant_kommutator_2.xls|тут]].
 [[Категория:ГЛОНАСС]]
 [[Категория:НИИ КП]]
-[[Категория:Угломер]]
+[[Категория:Угломер_(коммутатор)]]
 {{wl-publish: 2011-05-17 16:27:01 +0400 | Korogodin }}

17.05.2011, Антенный коммутатор в угломере

Текущая версия на 11:30, 6 июля 2011

Содержание

[править] 17.05.2011 Фазовые измерения при коммутации с темпом 10 с

[править] 19.05.2011 Обработка файла измерений

[править] 20.05.2011 Различие задержек в антенном коммутаторе

[править] 20.05.2011 Обработка первых разностей фаз нескольких спутников

[править] Результаты

[ Хронологический вид ]Комментарии

Персональные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

SRNS Wiki

Рабочие журналы

Приватный файлсервер

QNAP Сервер

Инструменты