Помехоустойчивость и чувствительность навигационных модулей (лабораторная работа) — различия между версиями
Korogodin (обсуждение | вклад) (→Схемы экспериментальных установок) |
Korogodin (обсуждение | вклад) (→Лабораторное задание) |
||
| Строка 131: | Строка 131: | ||
Для проведения экспериментального исследования помехоустойчивости модуля НП выполните подготовительные этапы 1, 2, а затем выполните пункты методики, соответствующие составленному плану экспериментальных исследований. Результаты фиксируйте в [[#Приложение А. Бланк протокола|протоколе]]. | Для проведения экспериментального исследования помехоустойчивости модуля НП выполните подготовительные этапы 1, 2, а затем выполните пункты методики, соответствующие составленному плану экспериментальных исследований. Результаты фиксируйте в [[#Приложение А. Бланк протокола|протоколе]]. | ||
| + | |||
=== 1 Определение коэффициентов передачи аттенюатора === | === 1 Определение коэффициентов передачи аттенюатора === | ||
Версия 19:12, 20 ноября 2011
Цели работы
- Ознакомиться с современными образцами навигационной аппаратуры потребителя, их интерфейсными программами;
- Освоить методику оценивания помехоустойчивости и чувствительности навигационной аппаратуры потребителей спутниковых радионавигационных систем;
- Развить навыки использования радиотехнических измерительных приборов.
Описание работы
Объектом проведения экспериментальных исследований является модуль навигационного приемника (далее по тексту ― модуль НП), работающий в составе навигационной аппаратуры потребителей (НАП).
Под помехоустойчивостью модуля НП понимается его способность работать в условиях воздействия внешних помех. В качестве характеристики помехоустойчивости принимается граничное (наибольшее) значение отношения мощности помехового сигнала к мощности полезного сигнала
(1)
на входе модуля НП, при котором модуль НП еще может решать целевую задачу с заданными характеристиками. Здесь 
— мощность полезного сигнала одного навигационного спутника на выходе антенны, 
— мощность помеховых сигналов на выходе антенны. Если мощности навигационных сигналов не равны, то - мощность самого слабого сигнала из участвующих в навигационном решении.
Под заданными характеристиками решения целевой задачи понимается выдача навигационного 3D-решения без перерывов, превышающих 10-секундный интервал.
Параметр 
, который называется коэффициентом подавления НП, удобно характеризовать в децибелах, т.е.
дБ. (2)
Схемы экспериментальных установок
На рис. 1 представлена схема экспериментальной установки, предназначенной для измерения характеристик аттенюатора, на рис. 2 - разветвителя с соединительными кабелями и отсечкой постоянного тока. На рис. 3 представлена основная схема проведения экспериментов по измерению помехоустойчивости и чувствительности навигационных модулей.
Рисунок 1 - Схема экспериментальной установки для измерения характеристик разветвителя
Рисунок 2 - Схема экспериментальной установки для измерения характеристик аттенюатора
Рисунок 3 - Схема экспериментальной установки для измерения чувствительности и помехоустойчивости навигационных модулей
| На схемах | Прибор | Пример | Функция | Кол-во |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Генератор навигационного сигнала | R&S SMBV, R&S SMU | Имитация навигационных сигналов | 1 |
| 2 | Генератор помехового сигнала | R&S SMBV, R&S SMU, R&S SMC (только гармонические) | Генерация помеховых сигналов: гармонических, шумовых, сигналоподобных. | 1 |
| 3 | Анализатор спектра | R&S FSV, R&S FSU | Измерение мощности навигационного сигнала, помехи, калибровочных сигналов | 1 |
| 4 | ВЧ-сумматор/разветвитель L-диапазона | MiniCircuits ZAPD-2DC-S+ | Суммирование помехового и навигационного сигналов; разветвление суммарного сигнала к анализатору спектра и навигационному модулю | 2 |
| 5 | Аттенюатор 30 дБ L-диапазона | MiniCircuits VAT-30+ | Ослабление сигнала до уровня, соответствующему выходной мощности приемной антенны навигационной аппаратуры потребителей | 2 |
| 6 | Малошумящий усилитель (МШУ) | MiniCircuits ZRL-2400LN+ | Имитация МШУ навигационной аппаратуры потребителей | 1 |
| 7 | DC-Block (отсечка постоянного тока) | MiniCircuits BLK-89-S+ | Предотвращение подачи постоянного напряжения от навигационного модуля к аттенюаторам | 1 |
| 8 | Модуль навигационного приемника | Объект исследования | 1 | |
| 9 | Персональный компьютер с интерфейсными кабелями | Выполнение интерфейсной программы, обмен данными с навигационными модулями, питание навигационных модулей. | 1 | |
| 10 | Соединительные кабели L-диапазона | Соединение генераторов и сумматора, соединение сумматоров, соединение аттенюатора и МШУ, соединение МШУ и навигационного модуля, соединение разветвителя и спектроанализатора. | 6 | |
| 11 | Источник питания | GW Instek GPS-4303 | Питание МШУ, навигационных модулей | 1 |
Лабораторное задание
Для проведения экспериментального исследования помехоустойчивости модуля НП выполните подготовительные этапы 1, 2, а затем выполните пункты методики, соответствующие составленному плану экспериментальных исследований. Результаты фиксируйте в протоколе.
1 Определение коэффициентов передачи аттенюатора
1.1 Собрать экспериментальную установку для измерения характеристик аттенюатора согласно рис. 1. В качестве аттенюатора использовать сборный с номинальным коэффициентом ослабления 50-60 дБ.
1.2 Включить генератор навигационного сигнала (ГНС), анализатор спектра (далее АС). Перевести АС в режим измерения мощности в полосе равной полосе используемого навигационного сигнала. Дальнейшие измерения мощности с помощью АС проводить в этом режиме, устанавливая в качестве центральной частоты анализа центральную частоту навигационного или помехового сигнала.
1.3 С помощью ГС и АС определить коэффициент ослабления аттенюатора 
, дБ. При включенном в схему аттенюаторе установить на ГС формирование синусоидального сигнала с частотой, равной центральной частоте рабочего диапазона (для ГЛОНАСС L1 1602,0 МГц, для GPS L1 1575,42 МГц) и мощностью, измеряемой АС, 
= - 70 дБм. Исключить их схемы аттенюатор - соединить разветвитель и АС. Измерить мощность 
синусоидального сигнала с помощью АС. Найти 
. Занести значение (положительное число) в протокол.
2 Определение разности коэффициентов передачи разветвителя
2.1 Собрать экспериментальную установку для измерения характеристик разветвителя согласно рис. 2.
2.2 Установить на ГНС формирование синусоидального сигнала с частотой, равной центральной частоте рабочего диапазона (для ГЛОНАСС L1 1602,0 МГц, для GPS L1 1575,42 МГц) и мощностью, измеряемой АС, 
= - 60 дБм. Текущий выход разветвителя, соединенный с АС, считать первым.
2.3 Перекоммутировать выходы разветвителя (при возможности, вместе с соединительными кабелями). Измерить мощность сигнала 
с помощью АС. Текущий выход разветвителя, соединенный с АС, считать вторым.
2.4 Определить разность коэффициентов передачи разветвителя как 
, зафиксировать полученное значение в протоколе. В дальнейшем второй выход использовать для подключения к АС, первый - к МШУ.
3 Определение помехоустойчивости навигационного модуля в условии холодного старта
4 Определение помехоустойчивости навигационного модуля в условии слежения
5 Определение чувствительности навигационного модуля в условии холодного старта
6 Определение чувствительности навигационного модуля в условии слежения
Приложение А. Бланк протокола
Бланк протокола доступен к скачиванию.
Помехоустойчивость поиска
Протокол экспериментальных исследований помехоустойчивости модуля НП _________________ в режиме поиска сигналов
| Тип навигационных сигналов | |
| Тип помехи | |
| Сценарий движения потребителя |
1. Параметры:
Т1 = 60 сек
Т2 = 300 сек
2. Коэффициент ослабления аттенюатора
Кatt = + дБ
Разность коэффициентов передачи разветвителя (2 - 1)
= дБ
3. Мощность сигнала одного спутника по измерениям АС (второй выход разветвителя)
= - дБм.
4. Мощность помехового сигнала по измерениям АС, при котором модуль НП захватил сигналы не менее чем 4 НС и выдавал навигационное 3D-решение в течение 2 минут без перерывов более 10 сек:
= - дБм.
5. Результаты косвенных измерений 
| № эксперимента, i |  , дБм
|
 , дБ
|
|---|---|---|
| 1 | ||
| 2 | ||
| 3 | ||
| 4 | ||
| 5 |
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Среднеарифметическое значение , дБ
|
Помехоустойчивость слежения
Протокол экспериментальных исследований помехоустойчивости модуля НП _________________ в режиме слежения
| Тип навигационных сигналов | |
| Тип помехи | |
| Сценарий движения потребителя |
1. Временные параметры:
Т1 =
Т2 = 120 сек
2. Коэффициент ослабления аттенюатора
Кatt = + дБ
Разность коэффициентов передачи разветвителя (2 - 1)
= дБ
3. Мощность сигнала одного спутника по измерениям АС (второй выход разветвителя)
= - дБм.
4. Приближенное значение мощности помехового сигнала по измерениям АС, при котором модуль НП прекращает выдачу навигационного 3D-решения (в течение 2 минут без перерывов более 10 сек):
= - дБм,
5. Результаты косвенных измерений
| № эксперимента, i | , дБм
|
, дБ
|
|---|---|---|
| 1 | ||
| 2 | ||
| 3 | ||
| 4 | ||
| 5 |
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Среднеарифметическое значение , дБ
|
Чувствительность поиска
Протокол экспериментальных исследований чувствительности модуля НП _________________ в режиме поиска сигналов
| Тип навигационных сигналов | |
| Сценарий движения потребителя |
1. Параметры:
Т1 = 60 сек
Т2 = 300 сек
2. Коэффициент ослабления аттенюатора
Кatt = + дБ
Разность коэффициентов передачи разветвителя (2 - 1)
= дБ
3. Мощность навигационного сигнала одного спутника по измерениям АС, при котором модуль НП захватил сигналы не менее чем 4 НС и выдавал навигационное 3D-решение в течение 2 минут без перерывов более 10 сек:
= - дБм,
4. Результаты косвенных измерений граничной мощности сигнала
| № эксперимента, i |  , дБм
|
|---|---|
| 1 | |
| 2 | |
| 3 | |
| 4 | |
| 5 |
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Среднеарифметическое значение , дБм
|
Чувствительность слежения
Протокол экспериментальных исследований чувствительности модуля НП _________________ в режиме слежения
| Тип навигационных сигналов | |
| Тип помехи | |
| Сценарий движения потребителя |
1. Временные параметры:
Т1 =
Т2 = 120 сек
2. Коэффициент ослабления аттенюатора
Кatt = + дБ
Разность коэффициентов передачи разветвителя (2 - 1)
= дБ
3. Приближенное значение мощности навигационного сигнала одного спутника по измерениям АС, при котором модуль НП прекращает выдачу навигационного 3D-решения (в течение 2 минут без перерывов более 10 сек):
= - дБм,
4. Результаты косвенных измерений граничной мощности сигнала
| № эксперимента, i | , дБм
|
|---|---|
| 1 | |
| 2 | |
| 3 | |
| 4 | |
| 5 |
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Среднеарифметическое значение , дБм
|
