Дипломный проект на тему:

«Разработка программно-математических средств для обнаружения сигнала системы спутникового

позиционирования»

Студент: Внуковский Дмитрий Борисович

Руководитель проекта: Мельников Алексей Олегович

Кафедра: ИТ-6

Цель дипломного проекта

Разработка детектора сигналов спутника системы GPS

Задачи

Провести анализ алгоритмов порогового детектирования

Разработать алгоритм определения порога

Разработать алгоритм оценки шумаРеализовать алгоритм Тонга обнаружения сигналаРазработать программное обеспечение для обнаружения сигнала спутникаПровести анализ эффективности разработанных программных средств

2

Структура системы GPSСегмент пользователей

Космический сегмент

Сегмент управления33

Технология расширения спектраРасширение спектра методом прямой последовательности (ПРС) (англ. DSSS — Direct Sequence Spread Spectrum)

Расширение спектра методом линейной частотной модуляции (ЛЧМ) (англ. CSS — Chirp Spread Spectrum).

Псевдослучайная перестройка рабочей частоты (ППРЧ) (англ. FHSS — Frequency Hopping Spread Spectrum)

4

Математическая модель сигнала GPS

)(sin2cos2 tnttptdPttctdPts Q

PI и PQ – мощности синфазнойи квадратурной компонент

d(t) – цифровой потоксо скоростью 50 бит/с

с(t) – расширяющий C/A-код

p(t) – расширяющий P-код

– несущая частота L1 врадианах в секунду

– общий сдвиг фаз в радианах

0

1 2 3 4 5 6 7 17 18 19 20

1 бит ( 20 мс)

1 мс

1 чип ( 0.9775 мск)

t

t

t

t

55

n(t) – шумовая составляющая

Типовая структура модуля обнаружения

6

dttStSZT

a 0

)()(

ГКС – Генератор Копии Сигнала

ПУ – Пороговое Устройство

Параллельная корреляция

7

Выход коррелятора

Корреляции для спутника PRN=15

88

Сеть детектора Тонга

9

Алгоритм детектора Тонга

10

Выбор порога детектирования

fant PV ln2

σn - мощность шума

Pa – вероятность ложного обнаружения

11

Оценка шума при помощи коррелятора

12

222 Sx

Nh

Sy

22222

22222

)1(ˆˆˆ

hyhx N

N

22222 1hyhx N

N

- алгоритм оценки шума

-на выходе коррелятора в точке синхронизации

2222

222222

22222h

hhhS

hhShxy NN

- полная энергия сигнала на входе коррелятора

Адаптивная схема коррелятора

13

Структура разработанных программных средств

14

Детектор Тонга

Генератор сигнала

Оценка шума

КорреляторРеальный

сигнал

Определение порога

15

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 50.5

1

1.5

2

SNR,dB

n

Теоретическая мощность шумаОценка мощности шума

Результаты моделирования

Организационно-экономический раздел

16

17

Выводы

Разработанный алгоритм оценки шума позволяет организовать адаптивную процедуру выбора порога детектирования

Разработанные программные средства могут использоваться для построения эффективной процедуры детектирования сигнала с расширенным спектром в широком диапазоне изменения отношения сигнал/шум

Благодарю за внимание!