04.06.2011, Лабораторная работа по многолучевости

<accesscontrol>SuperUsers</accesscontrol> Задача: разработать методическое пособие и отработать выполнение лабораторной работы по многолучевому распространению сигналов СРНС на основе модели.

За образец оформления и стиля предлагается взять методическое пособие "МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В ПРОГРАММЕ SYSTEM VIEW. Лабораторная работа № 3" авторства Сизяковой А.Ю.

Заголовок: Моделирование многолучевого распространения сигнала СРНС в среде Matlab

Введение

Спутниковые навигационные системы и их приложения в современном мире играют огромную роль: они способствуют развитию экономики страны, улучшают условия жизни людей, укрепляют оборону страны. Развитие навигационных технологий не останавливается: совершенствуются и космический, и наземный, и потребительский сегменты. Одна из существующих задач – повышение точности навигационных определений, одна из существующих проблем на этом пути – многолучевое распространение сигналов. Данная проблема особо остро стоит при применении навигационной аппаратуры потребителей (НАП) в условиях городской застройки, в составе военных комплексов (бронетехника, суда), при высокоточных фазовых измерениях.

Для борьбы с влиянием многолучевого распространения необходимо изучить характер этого влияния. Антенну, фронтенд и корреляторы навигационного приемника можно считать, в некотором приближении, линейными устройствами. Прохождение через них навигационного сигнала хорошо изучено. Для составления адекватной модели процессов в этих элементах приемника достаточно определить запаздывание, ослабление и фазовый сдвиг отраженного сигнала относительно прямого. Тогда в качестве модели процессов можно принять суперпозицию откликов на прямой и отраженный сигнал.

В настоящей лабораторной работе студентам предлагается развить свои представления о многолучевом распространении сигнала и его влиянии на приемник на предельно простом, но практически ценном модельном примере: приеме сигналов неподвижным приемником в условиях переотражения от вертикального экрана конечных размеров, расположенном на некотором расстоянии от приемной антенны.

Лабораторный практикум включает в себя:

• ознакомление с математической моделью многолучевого распространения и его воздействия на навигационный приемник;
• самостоятельный численный расчет отдельных зависимостей с помощью приведенной математической модели;
• моделирование многолучевого распространения сигнала СРНС в программе, созданной в среде Matlab;
• обработку и сравнение полученных результатов.

Модель многолучевого распространения сигналов

Проведем логические рассуждения, на основе которых получены математические модели многолучевого распространения.

Исходные данные

Опишем Землю, отражающий экран, фазовый центр антенны навигационного спутника и фазовый центр приемной антенны НАП как сферу, ограниченный прямоугольником участок плоскости и две точки в трехмерном пространстве соответственно (см. рисунок 1).

Рис. 1 Многолучевое распространение сигнала с отражением от экрана конечных размеров

Для этого зададим две декартовы системы координат:

• СК $x_{E}^{{}}y_{E}^{{}}z_{E}^{{}}O_{E}^{{}}$, связанная с центом Земли (сферы);
• СК $xyzO$, связанная с СК преобразованием:

$x=x_{E}^{{}};\begin{matrix} {} \\ \end{matrix}y=y_{E}^{{}};\begin{matrix} {} \\ \end{matrix}z=z_{E}^{{}}-R_{E}^{{}}$,

(1)

где - средний радиус Земли, равный 6 371 км.

Пусть, известна высота экрана $c\ll R_{E}^{{}}$ и его ширина $\left( a+b \right)\ll R_{E}^{{}}$. Тогда, в СК $xyzO$ плоскость отражающего экрана описывается уравнением $y=0$, а его точки удовлетворяют соотношениям:

$y=0;\begin{matrix} {} \\ \end{matrix}a\ge x\ge b;\begin{matrix} {} \\ \end{matrix}c\ge z\ge 0.$

(2)

Пусть, на некотором расстоянии $l\ll R_{E}^{{}}$ от экрана, значительно меньшем радиуса Земли, расположена приемная антенна, поднятая над поверхностью на высоту $h$. Тогда, в качестве модели фазового центра антенны в СК $xyzO$ выступает точка $\{x_{a}^{{}},y_{a}^{{}},z_{a}^{{}}\}$ или её радиус-вектор $\vec{r}_{a}^{{}}$, где

$x_{a}^{{}}=0;\begin{matrix} {} \\ \end{matrix}y_{a}^{{}}=l;\begin{matrix} {} \\ \end{matrix}z_{a}^{{}}=h.$

(3)

Домашняя подготовка

Перед выполнением работ в лаборатории, обучающиеся проводят предварительную подготовку. Результаты студентами предоставляются индивидуально на бумажных носителях до начала выполнения лабораторной работы.

Лабораторное задание

— Корогодин Илья • 14:27, 4 июня 2011 • нет комментариев

[ Хронологический вид ]Комментарии

(нет элементов)

Войдите, чтобы комментировать.