Алгоритмы первичной обработки сигналов и извлечения информации

Целью обработки сигналов и извлечения информации аппаратурой потребителя является выбор оптимального рабочего созвездия спутников и решение навигационной задачи. В общем случае, результатом решения навигационной задачи является опреде­ ление вектора потребителя, состоящего из мгновенных координат и векторов их изменения по времени. Задача упрощается, если объект неподвижен или условно неподвижен на интервале времени наблюдения. Пространственное ускорение и линейная скорость объекта могут быть очевидным образом вычислены путем сравне­ ния мгновенных координат объекта в моменты двух или большего числа измерений.

Высокие требования к нахождению пространственных координат объекта определяют необходимость в методах оптимальной обработки сигналов СНС. Синтез оптимальных систем оценивания координат базируется на теории оптимальной фильтрации.

Параметры навигационного сигнала разделяют на информационные, из которых можно извлечь навигационную информацию; дополнительные, несущие дополнительную навигационную информацию и неинформационные. К информационным параметрам сигнала СНС относятся задержка сигнала t и доплеровское смещение частоты fd. Эти параметры непосредственно зависят от вектора потребителя. Неинформационными параметрами являются, например, амплитуда сигнала и плоскость поляризации излучения передающей антенны спутника.

Прием сигнала на фоне помехи по сути своей является фильтрацией информационных параметров сигнала на фоне помехи и неинформационных параметров. Синтез оптимальной системы фильтрации заключается в построении такой системы, которая в результате наблюдений за входной реализацией в каждый текущий момент времени t формирует оценку вектора потребителя с минимальной дисперсией ошибки оценивания.

Существующие алгоритмы оптимальной фильтрации чрезмерно сложны для прямой обработки сигнала, поэтому процесс получения оценки вектора потребителя разбивают на два этапа первичный и вторичный. На этапе первичной обработки решается задача фильтрации радионавигационных параметров сигнала, а на этапе вторичной обработки вычисляются оценки вектора потребителя с использованием полученных на первом этапе оценок радионавигационных параметров и соответствующих навигационных функций.

Из теории оптимального приема известно, что разность между истинным значением выделяемого параметра и его оценкой должна быть достаточно мала. Это означает, что существует необходимость захвата принимаемого сигнала и вхождение в режим слежения за фильтруемым параметром. В радионавигационных системах, как и в ряде других радиотехнических систем, практикуется реализация двух режимов: поиск сигнала и измерение (фильтрация) параметров. В режиме поиска осуществляется предварительная, грубая оценка параметров сигнала на уровне, достаточном для дальнейшего захвата и слежения. В режиме фильтрации осуществляется точное измерение параметров сигнала.