Помехоустойчивость и чувствительность навигационных модулей (лабораторная работа) — различия между версиями

Материал из SRNS
Перейти к: навигация, поиск
(→‎Лабораторное задание)
(→‎Приложение А. Бланк протокола)
Строка 160: Строка 160:
  
 
== Приложение А. Бланк протокола ==
 
== Приложение А. Бланк протокола ==
 +
 +
'''Протокол экспериментальных исследований помехоустойчивости модуля НП _________________ в режиме поиска сигналов'''
 +
 +
{|border="2" cellspacing="0" cellpadding="4" width="100%"
 +
|Тип навигационных сигналов
 +
| 
 +
 +
|-
 +
|Тип помехи
 +
| 
 +
 +
|-
 +
|Сценарий движения потребителя
 +
| 
 +
 +
|}
 +
 +
1. Параметры:
 +
 +
Т1 =  60 сек
 +
 +
Т2 =  300 сек
 +
 +
2. Коэффициент ослабления аттенюатора
 +
 +
К<sub>att</sub> = <nowiki>+</nowiki>          дБ
 +
 +
Разность коэффициентов передачи  разветвителя (2 - 1)
 +
 +
[[Image:Protocol_Blank_01.png|none]]
 +
=                дБ
 +
 +
3. Мощность сигнала одного спутника по измерениям АС (второй выход разветвителя)
 +
 +
[[Image:Protocol_Blank_02.png|none]]
 +
=  -                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:
 +
 +
[[Image:Protocol_Blank_03.png|none]]
 +
= -            дБм,
 +
 +
5. Результаты косвенных измерений
 +
[[Image:Protocol_Blank_04.png|none]]
 +
 +
{|border="2" cellspacing="0" cellpadding="4" width="60%"
 +
|align = "center"|'''№ эксперимента, i'''
 +
|align = "center"|
 +
[[Image:Protocol_Blank_05.png|none]]
 +
''', дБм'''
 +
|align = "center"|
 +
[[Image:Protocol_Blank_06.png|none]]
 +
''', дБ'''
 +
 +
|-
 +
|1
 +
|&nbsp;
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|2
 +
|&nbsp;
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|3
 +
|&nbsp;
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|4
 +
|&nbsp;
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|5
 +
|&nbsp;
 +
|&nbsp;
 +
 +
|}
 +
 +
 +
{|border="2" cellspacing="0" cellpadding="4" width="100%"
 +
|align = "center"|'''Параметр'''
 +
|align = "center"|'''Значение'''
 +
 +
|-
 +
|Среднеарифметическое значение
 +
[[Image:Protocol_Blank_07.png|none]]
 +
,  дБ
 +
|&nbsp;
 +
 +
|}
 +
 +
'''Протокол экспериментальных исследований помехоустойчивости модуля НП _________________ в режиме слежения'''
 +
 +
{|border="2" cellspacing="0" cellpadding="4" width="100%"
 +
|Тип навигационных сигналов
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|Тип помехи
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|Сценарий движения потребителя
 +
|&nbsp;
 +
 +
|}
 +
 +
1. Временные параметры:
 +
 +
Т1 =
 +
 +
Т2 = 120 сек
 +
 +
2. Коэффициент ослабления аттенюатора
 +
 +
К<sub>att</sub> = <nowiki>+</nowiki>          дБ
 +
 +
Разность коэффициентов передачи  разветвителя (2 - 1)
 +
 +
[[Image:Protocol_Blank_08.png|none]]
 +
=                дБ
 +
 +
3. Мощность сигнала одного спутника по измерениям АС (второй выход разветвителя):
 +
 +
[[Image:Protocol_Blank_09.png|none]]
 +
=  -                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):
 +
 +
[[Image:Protocol_Blank_10.png|none]]
 +
= -            дБм,
 +
 +
5. Результаты набора статистики
 +
[[Image:Protocol_Blank_11.png|none]]
 +
 +
{|border="2" cellspacing="0" cellpadding="4" width="60%"
 +
|align = "center"|'''№ эксперимента, i'''
 +
|align = "center"|
 +
[[Image:Protocol_Blank_12.png|none]]
 +
''', дБм'''
 +
|align = "center"|
 +
[[Image:Protocol_Blank_13.png|none]]
 +
''',  дБ'''
 +
 +
|-
 +
|1
 +
|&nbsp;
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|2
 +
|&nbsp;
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|3
 +
|&nbsp;
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|4
 +
|&nbsp;
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|5
 +
|&nbsp;
 +
|&nbsp;
 +
 +
|}
 +
 +
 +
{|border="2" cellspacing="0" cellpadding="4" width="100%"
 +
|align = "center"|'''Параметр'''
 +
|align = "center"|'''Значение'''
 +
 +
|-
 +
|Среднеарифметическое значение
 +
[[Image:Protocol_Blank_14.png|none]]
 +
,  дБ
 +
|&nbsp;
 +
 +
|}
 +
 +
'''Протокол экспериментальных исследований чувствительности модуля НП _________________ в режиме поиска сигналов'''
 +
 +
{|border="2" cellspacing="0" cellpadding="4" width="100%"
 +
|Тип навигационных сигналов
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|Сценарий движения потребителя
 +
|&nbsp;
 +
 +
|}
 +
 +
1. Параметры:
 +
 +
Т1 =  60 сек
 +
 +
Т2 =  300 сек
 +
 +
2. Коэффициент ослабления аттенюатора
 +
 +
К<sub>att</sub> = <nowiki>+</nowiki>          дБ
 +
 +
Разность коэффициентов передачи  разветвителя (2 - 1)
 +
 +
[[Image:Protocol_Blank_15.png|none]]
 +
=                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:
 +
 +
[[Image:Protocol_Blank_16.png|none]]
 +
= -            дБм,
 +
 +
4. Результаты косвенных измерений граничной  мощности сигнала
 +
 +
{|border="2" cellspacing="0" cellpadding="4" width="44%"
 +
|align = "center"|'''№ эксперимента, i'''
 +
|align = "center"|
 +
[[Image:Protocol_Blank_17.png|none]]
 +
''', дБм'''
 +
 +
|-
 +
|1
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|2
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|3
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|4
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|5
 +
|&nbsp;
 +
 +
|}
 +
 +
 +
{|border="2" cellspacing="0" cellpadding="4" width="100%"
 +
|align = "center"|'''Параметр'''
 +
|align = "center"|'''Значение'''
 +
 +
|-
 +
|Среднеарифметическое значение
 +
[[Image:Protocol_Blank_18.png|none]]
 +
, дБм
 +
|&nbsp;
 +
 +
|}
 +
 +
'''Протокол экспериментальных исследований чувствительности модуля НП _________________ в режиме слежения'''
 +
 +
{|border="2" cellspacing="0" cellpadding="4" width="100%"
 +
|Тип навигационных сигналов
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|Тип помехи
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|Сценарий движения потребителя
 +
|&nbsp;
 +
 +
|}
 +
 +
1. Временные параметры:
 +
 +
Т1 =
 +
 +
Т2 = 120 сек
 +
 +
2. Коэффициент ослабления аттенюатора
 +
 +
К<sub>att</sub> = <nowiki>+</nowiki>          дБ
 +
 +
Разность коэффициентов передачи  разветвителя (2 - 1)
 +
 +
[[Image:Protocol_Blank_19.png|none]]
 +
=                дБ
 +
 +
3. Мощность сигнала одного спутника по измерениям АС (второй выход разветвителя):
 +
 +
[[Image:Protocol_Blank_20.png|none]]
 +
=  -                дБм.
 +
 +
4. 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):
 +
 +
[[Image:Protocol_Blank_21.png|none]]
 +
= -            дБм,
 +
 +
4. Результаты косвенных измерений граничной  мощности сигнала
 +
 +
{|border="2" cellspacing="0" cellpadding="4" width="44%"
 +
|align = "center"|'''№ эксперимента, i'''
 +
|align = "center"|
 +
[[Image:Protocol_Blank_22.png|none]]
 +
''', дБм'''
 +
 +
|-
 +
|1
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|2
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|3
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|4
 +
|&nbsp;
 +
 +
|-
 +
|5
 +
|&nbsp;
 +
 +
|}
 +
 +
 +
{|border="2" cellspacing="0" cellpadding="4" width="100%"
 +
|align = "center"|'''Параметр'''
 +
|align = "center"|'''Значение'''
 +
 +
|-
 +
|Среднеарифметическое значение
 +
[[Image:Protocol_Blank_23.png|none]]
 +
, дБм
 +
|&nbsp;
 +
 +
|}
  
 
== Контрольные вопросы ==
 
== Контрольные вопросы ==

Версия 18:36, 20 ноября 2011

Содержание

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

{{K}_{J/S}} =P_{J}/P_{S}
(1)

на входе модуля НП, при котором модуль НП еще может решать целевую задачу с заданными характеристиками. Здесь P_{S} — мощность полезного сигнала одного навигационного спутника на выходе антенны, P_{J} — мощность помеховых сигналов на выходе антенны. Если мощности навигационных сигналов не равны, то P_{S} - 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 {{K}_{J/S}}, который называется коэффициентом подавления НП, удобно характеризовать в децибелах, т.е.

{}^{J}\!\!\diagup\!\!{}_{S}\;=10\log 10\left( {{K}_{J/S}} \right) 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.


20111120 Sxema IzmRazvetvitelya.png
Рисунок 1 - Схема экспериментальной установки для измерения характеристик разветвителя


20111120 Sxema IzmAtten.png
Рисунок 2 - Схема экспериментальной установки для измерения характеристик аттенюатора


20111120 Sxema Pomexoyst.png
Рисунок 3 - Схема экспериментальной установки для измерения чувствительности и помехоустойчивости навигационных модулей


Используемое в работе оборудование
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 K_{att}, 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, P_{with} = - 70 дБм. Исключить их схемы аттенюатор - соединить разветвитель и АС. Измерить мощность P_{without} синусоидального сигнала с помощью АС. Найти K_{att} = P_{without}-P_{with}. Занести значение K_{att} (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, P_{g,1} = - 60 дБм. Текущий выход разветвителя, соединенный с АС, считать первым.

2.3 Перекоммутировать выходы разветвителя (при возможности, вместе с соединительными кабелями). Измерить мощность сигнала P_{g,2} с помощью АС. Текущий выход разветвителя, соединенный с АС, считать вторым.

2.4 Определить разность коэффициентов передачи разветвителя как \Delta K = P_{g,2} - P_{g,1}, 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

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)

Файл:Protocol Blank 01.png

= дБ

3. Мощность сигнала одного спутника по измерениям АС (второй выход разветвителя)

Файл:Protocol Blank 02.png

= - 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:

Файл:Protocol Blank 03.png

= - дБм,

5. Результаты косвенных измерений

Файл:Protocol Blank 04.png
№ эксперимента, i
Файл:Protocol Blank 05.png

, дБм

Файл:Protocol Blank 06.png

, дБ

1    
2    
3    
4    
5    


Параметр Значение
Среднеарифметическое значение
Файл:Protocol Blank 07.png

, дБ

 

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)

Файл:Protocol Blank 08.png

= дБ

3. Мощность сигнала одного спутника по измерениям АС (второй выход разветвителя):

Файл:Protocol Blank 09.png

= - 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):

Файл:Protocol Blank 10.png

= - дБм,

5. Результаты набора статистики

Файл:Protocol Blank 11.png
№ эксперимента, i
Файл:Protocol Blank 12.png

, дБм

Файл:Protocol Blank 13.png

, дБ

1    
2    
3    
4    
5    


Параметр Значение
Среднеарифметическое значение
Файл:Protocol Blank 14.png

, дБ

 

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)

Файл:Protocol Blank 15.png

= 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:

Файл:Protocol Blank 16.png

= - дБм,

4. Результаты косвенных измерений граничной мощности сигнала

№ эксперимента, i
Файл:Protocol Blank 17.png

, дБм

1  
2  
3  
4  
5  


Параметр Значение
Среднеарифметическое значение
Файл:Protocol Blank 18.png

, дБм

 

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)

Файл:Protocol Blank 19.png

= дБ

3. Мощность сигнала одного спутника по измерениям АС (второй выход разветвителя):

Файл:Protocol Blank 20.png

= - дБм.

4. 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):

Файл:Protocol Blank 21.png

= - дБм,

4. Результаты косвенных измерений граничной мощности сигнала

№ эксперимента, i
Файл:Protocol Blank 22.png

, дБм

1  
2  
3  
4  
5  


Параметр Значение
Среднеарифметическое значение
Файл:Protocol Blank 23.png

, дБм

 

Контрольные вопросы

Источник — «https://server.srns.ru/index.php?title=Помехоустойчивость_и_чувствительность_навигационных_модулей_(лабораторная_работа)&oldid=5337»
Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
SRNS Wiki
Рабочие журналы
Приватный файлсервер
QNAP Сервер
Инструменты