Чувствительность навигационных модулей (лабораторная работа) — различия между версиями

Материал из SRNS
Перейти к: навигация, поиск
(Основные понятия)
(Контрольные вопросы =)
 
(не показаны 37 промежуточных версий 2 участников)
Строка 1: Строка 1:
{{Заготовка}}
 
 
== Цели работы ==
 
== Цели работы ==
  
Строка 23: Строка 22:
 
Размерность количественной характеристики чувствительности, как следует из определения, совпадает с размерностью мощности. На практике применяют логарифмическую шкалу, выражая чувствительность в [дБВт] или [дБм] с помощью нелинейного преобразования (логарифма по основанию 10) отношения описываемой мощности к 1Вт или 1мВт соответственно:
 
Размерность количественной характеристики чувствительности, как следует из определения, совпадает с размерностью мощности. На практике применяют логарифмическую шкалу, выражая чувствительность в [дБВт] или [дБм] с помощью нелинейного преобразования (логарифма по основанию 10) отношения описываемой мощности к 1Вт или 1мВт соответственно:
  
<math>P_{[dBm]} = 10log_{10}\left( \frac{P_{[W]}}{0.001_{[W]}}\right)</math>.
+
<center><math>P_{[dBW]} = 10log_{10}\left( \frac{P_{[W]}}{1_{[W]}}\right)</math>,</center>
 +
 
 +
<center><math>P_{[dBm]} = 10log_{10}\left( \frac{P_{[W]}}{0.001_{[W]}}\right) = 10log_{10}\left( \frac{P_{[mW]}}{1_{[mW]}}\right) = P_{[dBW]} + 30</math>.</center>
  
 
Различают ''чувствительность слежения'' и ''чувствительность поиска''. Отличие заключается в состоянии приемника на момент ослабления сигнала с номинального уровня.  
 
Различают ''чувствительность слежения'' и ''чувствительность поиска''. Отличие заключается в состоянии приемника на момент ослабления сигнала с номинального уровня.  
Строка 33: Строка 34:
 
Задача поиска слабого сигнала требует значительных вычислительных ресурсов, время поиска существенно возрастает и может превысить требуемое. В методике в качестве максимального времени до выдачи навигационного 3D-решения выбрано значение в 300 секунд. Превышение ожидания неприемлемо для большинства потребителей.  
 
Задача поиска слабого сигнала требует значительных вычислительных ресурсов, время поиска существенно возрастает и может превысить требуемое. В методике в качестве максимального времени до выдачи навигационного 3D-решения выбрано значение в 300 секунд. Превышение ожидания неприемлемо для большинства потребителей.  
  
Помимо поиска сигналов, в режиме "холодного" старта приемнику необходимо выделить навигационную информацию. Низкая мощность входного сигнала приводит к низкому отношению сигнал/шум и возрастанию ошибок выделения передаваемых бит сообщения. Не выделив эфемеридную информацию, приемник не может решить навигационную задачу - она требует сведения о положении спутников. В современных навигационных модулях развитие блоков быстрого поиска привело к ситуации, в которой невозможность выделения навигационной информации стала главным ограничением чувствительности поиска. Чувствительность поиска современных навигационных модулей около -145 дБм.
+
Помимо поиска сигналов, в режиме "холодного" старта приемнику необходимо выделить навигационную информацию. Низкая мощность входного сигнала приводит к низкому отношению сигнал/шум и возрастанию ошибок выделения передаваемых бит сообщения. Не выделив эфемеридную информацию, приемник не может решить навигационную задачу - она требует сведения о положении спутников. В современных навигационных модулях развитие блоков быстрого поиска привело к ситуации, в которой невозможность выделения навигационной информации стала главным ограничением чувствительности поиска. Чувствительность поиска в режиме "холодного" старта современных навигационных модулей около -145 дБм.
  
 
Помимо режимов "холодного" старта, при котором приемник не содержит информации о состоянии спутникового созвездия, производители выделяют режим "теплого" и "горячего" старта. Отличаются они наличием той или иной вспомогательной информации, накопленной приемником - времени, эфемерид, альманахов и т.д.     
 
Помимо режимов "холодного" старта, при котором приемник не содержит информации о состоянии спутникового созвездия, производители выделяют режим "теплого" и "горячего" старта. Отличаются они наличием той или иной вспомогательной информации, накопленной приемником - времени, эфемерид, альманахов и т.д.     
Строка 45: Строка 46:
 
=== Схемы экспериментальных установок ===
 
=== Схемы экспериментальных установок ===
  
На [[#pic2|рис. 2]] представлена схема экспериментальной установки, предназначенной для измерения характеристик аттенюатора, на [[#pic3|рис. 3]] - разветвителя с соединительными кабелями и отсечкой постоянного тока. На [[#pic4|рис. 4]] представлена основная схема проведения экспериментов по измерению помехоустойчивости и чувствительности навигационных модулей.
+
На [[#pic2|рис. 2]] представлена схема экспериментальной установки, предназначенной для измерения коэффициента затухания сборного аттенюатора. На [[#pic3|рис. 3]] - основная схема проведения экспериментов по измерению чувствительности навигационных модулей.
 
+
 
+
<!-- Исходник - 20111120_Sxema_IzmRazvetvitelya.vsd -->
+
{{pic|20111120_Sxema_IzmRazvetvitelya.png{{!}}600px{{!}}|Рисунок 2 - Схема экспериментальной установки для измерения характеристик разветвителя|pic2}}
+
  
  
<!-- Исходник - 20111120_Sxema_IzmAtten.vsd -->
+
<!-- Исходник - 20111120_Sxema_IzmAtten_Sensiv.vsd -->
{{pic|20111120_Sxema_IzmAtten.png{{!}}600px{{!}}|Рисунок 3 - Схема экспериментальной установки для измерения характеристик аттенюатора|pic3}}
+
{{pic|20111120_Sxema_IzmAtten_Sensiv.png{{!}}330px{{!}}|Рисунок 2 - Схема экспериментальной установки для измерения характеристик аттенюатора|pic2}}
  
  
<!-- Исходник - 20111120_Sxema_Pomexoyst.vsd -->
+
<!-- Исходник - 20111120_Sxema_IzmSensiv.vsd -->
{{pic|20111120_Sxema_Pomexoyst.png{{!}}600px{{!}}|Рисунок 4 - Схема экспериментальной установки для измерения чувствительности и помехоустойчивости навигационных модулей|pic4}}
+
{{pic|20111120_Sxema_IzmSensiv.png{{!}}600px{{!}}|Рисунок 3 - Схема экспериментальной установки для измерения чувствительности навигационных модулей|pic3}}
  
  
Строка 78: Строка 75:
  
 
|-
 
|-
| 2
+
| 4
| Генератор помехового сигнала
+
| Аттенюаторы 30 дБ L-диапазона
| [[R&S SMBV (серия приборов)|R&S SMBV]], [[R&S SMU (серия приборов)|R&S SMU]], [[R&S SMC (серия приборов)|R&S SMC (только гармонические)]]  
+
| [http://www.minicircuits.com/pdfs/VAT-30+.pdf MiniCircuits VAT-30+]
| Генерация помеховых сигналов: гармонических, шумовых, сигналоподобных.
+
| Ослабление сигнала до уровня, соответствующему выходной мощности приемной антенны навигационной аппаратуры потребителей
| 1
+
 
+
|-
+
 
| 3
 
| 3
| Анализатор спектра
 
| [[R&S FSV (серия приборов)|R&S FSV]], [[R&S FSU (серия приборов)|R&S FSU]]
 
| Измерение мощности навигационного сигнала, помехи, калибровочных сигналов
 
| 1
 
  
 
|-  
 
|-  
| 4
+
| 3
| ВЧ-сумматор/разветвитель L-диапазона
+
| ВЧ-разветвитель L-диапазона
 
| [http://www.minicircuits.com/pdfs/ZAPD-2DC+.pdf MiniCircuits ZAPD-2DC-S+]
 
| [http://www.minicircuits.com/pdfs/ZAPD-2DC+.pdf MiniCircuits ZAPD-2DC-S+]
| Суммирование помехового и навигационного сигналов; разветвление суммарного сигнала к анализатору спектра и навигационному модулю
+
| Разветвление суммарного сигнала к анализатору спектра и навигационному модулю
| 2
+
| 1
  
 
|-
 
|-
| 5
+
| 4
| Аттенюатор 30 дБ L-диапазона
+
| [http://www.minicircuits.com/pdfs/VAT-30+.pdf MiniCircuits VAT-30+]
+
| Ослабление сигнала до уровня, соответствующему выходной мощности приемной антенны навигационной аппаратуры потребителей
+
| 2
+
 
+
|-
+
| 6
+
 
| Малошумящий усилитель (МШУ)
 
| Малошумящий усилитель (МШУ)
 
| [http://www.minicircuits.com/pdfs/ZRL-2400LN.pdf MiniCircuits ZRL-2400LN+]
 
| [http://www.minicircuits.com/pdfs/ZRL-2400LN.pdf MiniCircuits ZRL-2400LN+]
Строка 113: Строка 96:
  
 
|-
 
|-
| 7
+
| 5
 +
| Анализатор спектра
 +
| [[R&S FSV (серия приборов)|R&S FSV]], [[R&S FSU (серия приборов)|R&S FSU]]
 +
| Измерение мощности навигационного и калибровочного сигналов
 +
| 1
 +
|-
 +
 
 +
| 6
 
| DC-Block (отсечка постоянного тока)
 
| DC-Block (отсечка постоянного тока)
 
| [http://www.minicircuits.com/pdfs/BLK-89+.pdf MiniCircuits BLK-89-S+]
 
| [http://www.minicircuits.com/pdfs/BLK-89+.pdf MiniCircuits BLK-89-S+]
Строка 120: Строка 110:
  
 
|-
 
|-
| 8
+
| 7
 
| Модуль навигационного приемника
 
| Модуль навигационного приемника
 
|  
 
|  
Строка 127: Строка 117:
  
 
|-
 
|-
| 9
+
| 8
 
| Персональный компьютер с интерфейсными кабелями
 
| Персональный компьютер с интерфейсными кабелями
 
|
 
|
Строка 134: Строка 124:
  
 
|-
 
|-
| 10
+
| -
 
| Соединительные кабели L-диапазона
 
| Соединительные кабели L-диапазона
 
|  
 
|  
| Соединение генераторов и сумматора, соединение сумматоров, соединение аттенюатора и МШУ, соединение МШУ и навигационного модуля, соединение разветвителя и спектроанализатора.
+
| Соединение генератора и разветвителя, соединение аттенюатора и МШУ, соединение МШУ и навигационного модуля, соединение разветвителя и спектроанализатора.
| 6
+
| 4
  
 
|-
 
|-
| 11
+
| -
 
| Источник питания
 
| Источник питания
 
| [http://www.gwinstek.com/en/product/productdetail.aspx?pid=38&mid=53&id=131 GW Instek GPS-4303]
 
| [http://www.gwinstek.com/en/product/productdetail.aspx?pid=38&mid=53&id=131 GW Instek GPS-4303]
Строка 148: Строка 138:
 
|}
 
|}
  
== Лабораторное задание ==
+
== Домашнее 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 [[#Приложение А. Бланк протокола|протоколе]].
+
1 Письменно подготовить ответы на [[#Контрольные вопросы|контрольные вопросы]].
  
 +
2 Подготовить заготовку будущего отчета, включая бланки [[#Приложение А. Бланк протокола|протоколов]]. В качестве используемых навигационных сигналов предполагать GPS L1 C/A. Исследуемые приемники будут выбраны в лаборатории в зависимости от бригады.
  
=== 1 Определение коэффициента передачи аттенюатора ===
+
== Лабораторное задание ==
  
1.1 Собрать экспериментальную установку для измерения характеристик аттенюатора согласно [[#pic2|рис. 2]]. В качестве аттенюатора использовать сборный с номинальным коэффициентом ослабления 50-60 дБ.  
+
Для проведения экспериментального исследования чувствительности модуля НП выполните подготовительный этапы 1, а затем выполните пункты методики, соответствующие плану экспериментальных исследований. Результаты фиксируйте в [[#Приложение А. Бланк протокола|протоколе]].
  
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 Определение коэффициента передачи сборного аттенюатора ===
  
1.3 С помощью ГС и АС определить коэффициент ослабления аттенюатора <math>K_{att}</math>, 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, <math>P_{with}</math> = - 70 дБм. Исключить их схемы аттенюатор - соединить разветвитель и АС. Измерить мощность <math>P_{without}</math> синусоидального сигнала с помощью АС. Найти <math>K_{att} = P_{without}-P_{with}</math>. Занести значение <math>K_{att}</math> (положительное число) в протокол.
+
Коэффициент ослабления сборного аттенюатора может отличаться от суммы номиналов. На первом этапе проведем измерение этого коэффициента, заодно освоив управление генератором сигнала и анализатором спектра.  
  
<br>
+
1.1 Собрать экспериментальную установку для измерения характеристик аттенюатора согласно [[#pic2|рис. 2]], включив в схему аттенюатор как показано на рисунке. В качестве аттенюатора использовать сборный с номинальным коэффициентом ослабления 85-95 дБ.
  
=== 2 Определение разности коэффициентов передачи разветвителя ===
+
1.2 Включить генератор сигнала (далее ГС). Выключить модуляцию (''Mod off''). Установить выходную мощность, по шкале генератора, на значение 0 дБм. Установить частоту, равную центральной частоте рабочего диапазона (для GPS L1 1575,42 МГц).
  
2.1 Собрать экспериментальную установку для измерения характеристик разветвителя согласно [[#pic3|рис. 3]].  
+
1.3 Включить 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 сигнала.
  
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, <math>P_{g,1}</math> = - 60 дБм. Текущий выход разветвителя, соединенный с АС, считать ''первым''.
+
Несущая частота сигналов GPS частотного диапазона L1 составляет 1575.42 МГц, полоса гражданских сигналов с C/A кодом по первым нулям - 2.046 МГц. Для настройки АС необходимо указать центральную частоту анализа (''Central frequancy''), полосу анализа (''Span''), шаг анализа (''RBW'') и полосу сглаживающего фильтра (''VBW'').
  
2.3 Перекоммутировать выходы разветвителя (при возможности, вместе с соединительными кабелями). Измерить мощность сигнала <math>P_{g,2}</math> с помощью АС. Текущий выход разветвителя, соединенный с АС, считать ''вторым''.
+
1.4 С помощью ГС и АС определить коэффициент ослабления аттенюатора <math>K_{att}</math>, дБ:
  
2.4 Определить разность коэффициентов передачи разветвителя как <math>\Delta K = P_{g,2} - P_{g,1}</math>, зафиксировать полученное значение в протоколе. В дальнейшем второй выход использовать для подключения к АС, первый - к МШУ.
+
:1.4.1 Включить радиочастотный выход генератора (''RF on''), подав тем самым гармоническое колебание с выбранной частотой и амплитудой на его выход.  
  
<br>
+
:1.4.2 С помощью АС измерить мощность гармонического колебания после прохождения аттенюатора. Записать измеренное значение <math>P_{with}</math> в протокол.
  
=== 3 Определение помехоустойчивости навигационного модуля в условии холодного старта ===
+
:1.4.3 Исключить из схемы аттенюатор - соединить кабелем разветвитель и АС.
  
3.1 При необходимости выполнить пункты подготовки 1, 2, занести полученные значения <math>K_{att}</math>, <math>\Delta{K}</math>  в протокол.
+
:1.4.4 Измерить мощность <math>P_{without}</math> гармонического сигнала с помощью АС, занести значение в протокол.  
  
3.2 Занести в протокол параметры,  использующиеся при проведении экспериментов:
+
:1.4.5 Найти <math>K_{att} = P_{without}-P_{with}</math>. Занести значение <math>K_{att}</math> (положительное число) в протокол.
*Т1 = 60 сек;
+
*Т2 = 300 сек.
+
 
+
3.3 Собрать экспериментальную установку согласно [[#pic4|рис. 4]].
+
 
+
3.4 Включить ЭВМ и запустить ПО для отображения, сохранения и установки параметров модуля НП.
+
 
+
3.5 На ГНС запустить требуемый сценарий имитации. Установить уровень сигнала ГНС (далее навигационный сигнал) для каждого спутника равным <math>P_S</math> = -125 +  <math>\Delta{K}</math> + <math>K_{att}</math> ± 1 дБм по измерениям АС. Занести измеренное значение <math>P_S</math> в протокол.
+
 
+
3.6 Включить модуль НП.
+
 
+
3.7 Установить связь ЭВМ с модулем НП. Задать параметры работы в соответствии с планом проведения экспериментальных исследований:
+
* система (ГЛОНАСС или GPS);
+
* частотный диапазон (L1);
+
* тип сигналов (СТ или C/A).
+
 
+
3.8 Через 2 минуты убедиться, что модуль НП в течение 2 минут выдает навигационное 3D-решение без перерывов, превышающих 10 сек. Если условие не выполняется, проверить правильность выполнения пунктов 1, 2, 3.2-3.7. Если проверка не выявила нарушений пунктов методики, записать в качестве оценки параметра <math>J/S</math> = 0. Сообщить преподавателю. Перейти к следующему пункту плана экспериментальных исследований.
+
 
+
3.9 Выключить модуль НП и ВЧ выход ГНС.
+
 
+
3.10 Установить на генераторе помехового сигнала (далее ГПС) соответствующие экспериментальному исследованию тип и параметры выходных сигналов (далее помеховых сигналов) в соответствии с Приложением B.
+
 
+
3.11 Включить выход ГПС, контролируя значения по АС установить мощность помехового сигнала на втором выходе разветвителя  <math>P_{J} = P_{J,max}</math> = - 70 дБм + <math>K_{att}</math>. Полоса измерения АС должна быть согласованной с полосой соответствующего навигационного сигнала при каждом измерении.
+
 
+
3.12 Включить ВЧ выход ГНС, затем включить модуль НП. Установить связь ЭВМ с модулем НП и задать параметры работы как в п. 3.7.
+
 
+
3.13 С помощью общего регулятора мощности ГПС синхронно уменьшать мощность помехового сигнала <math>P_{J}</math> на 3 дБ (по показаниям ГПС или АС) через каждый интервал времени T1, контролируя отсутствие выдачи навигационного 3D-решения. Когда модуль НП начнет выдавать навигационное 3D-решение, выключить ВЧ выход ГНС. Измерить с помощью АС мощность помехового сигнала. Занести в протокол измеренную мощность помехового сигнала <math>P_{J,0}</math>.
+
 
+
3.14 Установить мощность помехового сигнала на втором выходе разветвителя <math>P_{J} = P_{J,0}</math> + 10 дБм по измерениям АС. Перезапустить сценарий имитации на ГНС, включить ВЧ выход ГНС.
+
 
+
3.15 Выключить и включить модуль НП, установить связь ЭВМ с модулем НП и задать параметры работы как в п. 3.7. Выждать время Т2, убедиться в отсутствии навигационного 3D-решения. Если навигационное 3D-решение всё же выдается, то повторить п.п. 3.14-3.15, увеличив мощность помехового сигнала на 3 дБ с помощью общего регулятора мощности ГПС.
+
 
+
3.16 Уменьшить мощность помехи на 1 дБ, выждать время Т2, проконтролировать наличие/отсутствие навигационного 3D-решения на выходе НП.
+
 
+
3.17 При отсутствии навигационного 3D-решения в течение 2 минут без перерывов, превышающих 10-секундный интервал, повторить пп. 3.15-3.17.
+
+
3.18 При наличии навигационного 3D-решения в течение 2 минут без перерывов, превышающих 10-секундный интервал, зафиксировать граничное значение мощности <math>P_{J,i} = P_{J}</math> дБм  помехового сигнала.
+
 
+
3.19 Рассчитать коэффициент подавления НП по формуле <math>J/S_i = P_{J,i} - P_S</math> (дБ). Зафиксировать рассчитанное значение в протоколе.
+
 
+
3.20 Набрать статистику значений <math>J/S_i</math> из 5 экспериментов повторяя выполнение пп. 3.14-3.18. Выполнение п. 3.14 допускается начинать с установки  <math>P_{J} = P_{J,i-1}</math> + 2 дБм, где <math>P_{J,i-1}</math> - граничное значение мощности помехового сигнала, полученное в предыдущем эксперименте по набору статистики.
+
 
+
3.20 Рассчитать среднеарифметическое значение <math>J/S</math> по полученным значениям <math>J/S_i</math>, <math>i = 1,..,5</math>. Зафиксировать рассчитанное значение <math>J/S</math> в протоколе.
+
  
 +
Помимо погрешности коэффициента затухания в аттенюаторе, на точность проводимых измерений влияет асимметрия разветвителя (~0.05 дБ) и разность потерь в кабелях от разветвителя до АС и аттенюаторов (до 2 дБ). Для упрощения методики измерение этих параметров пропустим.
 
<br>
 
<br>
  
=== 4 Определение помехоустойчивости навигационного модуля в условии слежения ===
+
=== 2 Определение чувствительности навигационного модуля ===
  
 +
2.1 Записать в протокол название исследуемого навигационного модуля, тип используемых навигационных сигналов. При необходимости выполнить пункт подготовки 1, занести полученное значения <math>K_{att}</math>  в протокол.
  
4.1 При необходимости выполнить пункты подготовки 1, 2, занести полученные значения <math>K_{att}</math>, <math>\Delta{K}</math>  в протокол.
+
2.2 Собрать экспериментальную установку согласно [[#pic3|рис. 3]].
  
4.2 Занести в протокол параметры, использующиеся при испытаниях:
+
2.3 Включить ПК и запустить программное обеспечение (ПО) для отображения, сохранения и установки параметров модуля НП.
*Т1 = 30 секунд;
+
*Т2 = 120 секунд.
+
  
4.3 На ГНС запустить требуемый сценарий имитации. Установить уровень сигнала ГНС (далее навигационный сигнал) для каждого спутника равным <math>P_S</math> = -125 +  <math>\Delta{K}</math> + <math>K_{att}</math> ± 1 дБм по измерениям АС. Занести измеренное значение <math>P_S</math> в протокол.  
+
2.4 На ГС запустить требуемый сценарий имитации. Убедиться, что мощности всех имитируемых сигналов равны, а их число равно 4. Записать количество и тип имитируемых сигналов в протокол.  
  
4.4 Собрать экспериментальную установку согласно [[#pic4|рис. 4]]. Включить ЭВМ и запустить ПО для отображения, сохранения и установки параметров модуля НП.
+
2.Включить радиочастотный выход ГС (''RF on'') и модуляцию (''Mod on''). Изменением выходной мощности генератора добиться мощности сигнала ГС для каждого спутника на входе АС равным <math>P_{SA}</math> = -125 + <math>K_{att}</math> ± 2 дБм по измерениям АС (SA - spectrum analyser). С учетом аттенюатора данный уровень соответствует нормальному уровню сигнала на входе МШУ. Учесть при этом, что при использовании сигналов с кодовым разделением АС производит измерение сразу 4 имитируемых сигналов. Соответственно, чтобы получить измеренное значение мощности одного сигнала, необходимо из измеренной мощности 4 сигналов отнять 6 дБ (что примерно соответствует умножению на 1/4 в линейной шкале).
  
4.5 Включить модуль НП.
+
2.6 Включить модуль НП.
  
4.6 Установить связь ЭВМ с модулем НП. Задать параметры работы:
+
2.7 Установить связь интерфейсного ПО с модулем НП. Задать параметры работы в соответствии с планом проведения экспериментальных исследований:
* система (ГЛОНАСС или GPS);
+
* система (GPS);
 
* частотный диапазон (L1);
 
* частотный диапазон (L1);
* тип сигналов (СТ или C/A).
+
* тип сигналов (C/A).
  
4.7 Через 2 минуты убедиться, что модуль НП в течение 2 минут выдает навигационное 3D-решение без перерывов, превышающих 10 сек. Если условие не выполняется, проверить правильность выполнения пунктов 1, 2, 4.3-4.6. Если проверка не выявила нарушений пунктов методики, записать в качестве оценки параметра <math>J/S</math> = 0. Сообщить преподавателю. Перейти к следующему пункту плана экспериментальных исследований.
+
2.8 Через 2 минуты убедиться, что модуль НП функционирует нормально: в течение 2 минут выдает навигационное 3D-решение без перерывов, превышающих 10 сек. Если условие не выполняется, проверить правильность выполнения пунктов 1, 2.2-2.7. Если проверка не выявила нарушений пунктов методики, сообщить преподавателю.  
  
4.8 Выключить модуль НП и ВЧ выход ГНС.
+
2.9 Выключить модуль НП.
  
4.9 Установить на ГПС соответствующий экспериментальному исследованию тип и параметры выходного сигнала (далее помехового сигнала) в соответствии с Приложением B.  
+
2.10 На ГС перезапустить требуемый сценарий имитации. Установить уровень сигнала ГС на входе АС для каждого спутника равным <math>P_{SA}</math> = <math>P_{search, start}</math> + <math>K_{att}</math> ± 1 дБм по измерениям АС (не забыть о вычитании 6 дБ при имитации 4 сигналов с кодовым разделением). В качестве значения <math>P_{search, start}</math> для современных модулей (u-blox NEO-6Q, NAVIS NV08C) взять -144 дБм, для приемников предыдущих поколений (СН-4706) выбрать -133 дБм.  
  
4.10 Включить выход ГПС,  контролируя значения по АС установить мощность помехового сигнала на втором выходе разветвителя  <math>P_{J} = P_{J,min}</math> = - 110 дБм + <math>K_{att}</math>. Полоса измерения АС должна быть согласованной с полосой соответствующего навигационного сигнала при каждом измерении.
+
2.11 Включить модуль НП. Установить связь ЭВМ с модулем НП и задать параметры работы как в п. 2.7. При необходимости дать команду перезапуска в режиме холодного старта. При выбранной мощности навигационных сигналов навигационный модуль не должен осуществлять их захват.
+
4.11 Включить модуль НП, установить связь ЭВМ с модулем НП и задать параметры работы как в п. 4.6. Через 2 минуты убедиться, что модуль НП в течение 2 минут выдает навигационное 3D-решение без перерывов, превышающих 10 сек.
+
  
4.12 С помощью общего регулятора выходной мощности ГПС увеличивать мощность помехи на выходе ГС на 3 дБ через каждый интервал времени Т1 до тех пор, пока модуль НП не перестанет выдавать навигационное 3D-решение. Выключить ВЧ выход ГНС. Измерить с помощью АС мощность помехового сигнала. Занести в протокол измеренную мощность помехового сигнала <math>P_{J,0}</math>.
+
2.12 Увеличить мощность навигационного сигнала на 1 дБ, выждать 300 секунд, проконтролировать наличие/отсутствие навигационного 3D-решения на выходе НП.
  
4.13 Отключить ВЧ выход ГПС. Выключить модуль НП. Включить ВЧ выход ГНС. Перезапустить сценарий имитации на ИС.
+
2.13 Если за 300 секунд навигационный модуль не начал выдавать навигационное 3D-решение, повторить пп. 2.12-2.13.
 
+
4.14 Включить модуль НП, установить связь ЭВМ с модулем НП и задать параметры работы как в п. 4.6.
+
 
+
4.15 Через 2 минуты убедиться, что модуль НП в течение 2 минут выдает навигационное 3D-решение без перерывов, превышающих 10 сек.
+
 
+
4.16 При испытаниях на помехоустойчивость в некогерентном/когерентном режиме слежения, перевести модуль НП в некогерентный/когерентный режим с помощью интерфейсного ПО на ПК.
+
 
+
4.17 Контролируя значения по АС установить мощность помехового сигнала на втором выходе разветвителя <math>P_{J}</math> = <math>P_{J,0}</math> – 6 дБм. Включить выходной сигнал ГПС. Через 2 минуты убедиться, что модуль НП в течение 2 минут выдает навигационное 3D-решение без перерывов, превышающих 10 сек. Иначе, повторить выполнение п.п 4.13-4.17, уменьшив выходную мощность ГПС на 3 дБ.
+
 
+
4.18 Увеличить мощность помехи на 1 дБ. Проконтролировать, выдает ли модуль НП в течение 2 минут навигационное 3D-решение без перерывов, превышающих 10 сек. Если условие выполняется, повторить п. 4.18.
+
 
+
4.19 При нарушении условия п. 4.18: выключить ВЧ выход ИС, уменьшить выходную мощность помехи на 1 дБ, зафиксировать граничное значение мощности <math>P_{J,i}</math> = <math>P_{J}</math> помехового сигнала по измерениям АС.
+
 
+
4.20 Рассчитать коэффициент подавления НП по формуле <math>J/S_i = P_{J,i} - P_S</math> (дБ). Зафиксировать рассчитанное значение в протоколе.
+
 
+
4.21 Набрать статистику значений <math>J/S_i</math> из 5 экспериментов повторяя выполнение пп. 4.13-4.20. Выполнение п. 3.17 допускается начинать с установки  <math>P_{J} = P_{J,i-1}</math> - 3 дБм, где <math>P_{J,i-1}</math> - граничное значение мощности помехового сигнала, полученное в предыдущем эксперименте по набору статистики.
+
 
+
4.22 Рассчитать среднеарифметическое значение <math>J/S</math> по полученным значениям <math>J/S_i</math>, <math>i = 1,..,5</math>. Зафиксировать рассчитанное значение <math>J/S</math> в протоколе.
+
 
+
<br>
+
 
+
=== 5 Определение чувствительности навигационного модуля в условии холодного старта ===
+
 
+
5.1 При необходимости выполнить пункты подготовки 1, 2, занести полученные значения <math>K_{att}</math>, <math>\Delta{K}</math>  в протокол.
+
 
+
5.2 Занести в протокол параметры, использующиеся при проведении экспериментов:
+
*Т1 = 60 сек;
+
*Т2 = 300 сек.
+
 
+
5.3 Собрать экспериментальную установку согласно [[#pic4|рис. 4]]. Выключить ВЧ выход ГПС.
+
 
+
5.4 Включить ЭВМ и запустить ПО для отображения, сохранения и установки параметров модуля НП.
+
 
+
5.5 На ГНС запустить требуемый сценарий имитации. Установить уровень сигнала ГНС (далее навигационный сигнал) для каждого спутника равным <math>P_S</math> = -125 +  <math>\Delta{K}</math> + <math>K_{att}</math> ± 1 дБм по измерениям АС.
+
 
+
5.6 Включить модуль НП.
+
 
+
5.7 Установить связь ЭВМ с модулем НП. Задать параметры работы в соответствии с планом проведения экспериментальных исследований:
+
* система (ГЛОНАСС или GPS);
+
* частотный диапазон (L1);
+
* тип сигналов (СТ или C/A).
+
 
+
5.8 Через 2 минуты убедиться, что модуль НП в течение 2 минут выдает навигационное 3D-решение без перерывов, превышающих 10 сек. Если условие не выполняется, проверить правильность выполнения пунктов 1, 2, 5.2-5.7. Если проверка не выявила нарушений пунктов методики, записать в качестве оценки параметра <math>J/S</math> = 0. Сообщить преподавателю. Перейти к следующему пункту плана экспериментальных исследований.
+
 
+
5.9 Выключить модуль НП и ВЧ выход ГНС.
+
 
+
5.10 На ГНС перезапустить требуемый сценарий имитации. Установить уровень сигнала ГНС (далее навигационный сигнал) для каждого спутника равным <math>P_S</math> = -170 +  <math>\Delta{K}</math> + <math>K_{att}</math> ± 1 дБм по измерениям АС. Включить ВЧ выход ГНС.
+
 
+
5.11 Включить модуль НП. Установить связь ЭВМ с модулем НП и задать параметры работы как в п. 5.7.
+
 
+
5.12 С помощью регулятора мощности ГНС увеличивать мощность навигационного сигнала <math>P_{S}</math> на 3 дБ (по показаниям ГНС или АС) через каждый интервал времени T1, контролируя отсутствие выдачи навигационного 3D-решения. Когда модуль НП начнет выдавать навигационное 3D-решение, измерить с помощью АС мощность навигационного сигнала. Занести в протокол измеренную мощность помехового сигнала <math>P_{S,0}</math>.
+
 
+
5.13 Установить мощность навигационного сигнала на втором выходе разветвителя <math>P_{S} = P_{S,0}</math> - 5 дБм по измерениям АС. Перезапустить сценарий имитации на ГНС, включить ВЧ выход ГНС.
+
 
+
5.14 Выключить и включить модуль НП, установить связь ЭВМ с модулем НП и задать параметры работы как в п. 5.7. Выждать время Т2, убедиться в отсутствии навигационного 3D-решения. Если навигационное 3D-решение всё же выдается, то повторить п.п. 5.13-5.14, уменьшив мощность навигационного сигнала на 3 дБ с помощью регулятора мощности ГНС.
+
 
+
5.15 Увеличить мощность навигационного сигнала на 1 дБ, выждать время Т2, проконтролировать наличие/отсутствие навигационного 3D-решения на выходе НП.
+
 
+
5.16 При отсутствии навигационного 3D-решения в течение 2 минут без перерывов, превышающих 10-секундный интервал, повторить пп. 5.14-5.16, увеличивая мощность навигационного сигнала.
+
 
   
 
   
5.17 При наличии навигационного 3D-решения в течение 2 минут без перерывов, превышающих 10-секундный интервал, зафиксировать граничное значение мощности <math>P_{S,i} = P_{S}</math> дБм  навигационного сигнала.
+
2.14 Если за 300 секунд модуль начал выдавать навигационное 3D-решение, зафиксировать в протоколе граничное значение мощности одного навигационного сигнала на входе АС <math>P_{search, SA, i}</math> по измерениям АС, не забывая учесть число спутников. Здесь ''i'' - номер повторения эксперимента.
  
5.18 Набрать статистику значений <math>P_{S,i}</math> из 5 экспериментов повторяя выполнение пп. 5.13-5.17. Выполнение п. 5.13 допускается начинать с установки  <math>P_{S} = P_{S,i-1}</math> - 2 дБм, где <math>P_{S,i-1}</math> - граничное значение мощности навигационного сигнала, полученное в предыдущем эксперименте по набору статистики.
+
2.15 Рассчитать и занести в протокол мощность одного сигнала на входе МШУ <math>P_{search, i} = P_{search, SA, i} - K_{att}</math>. Рассчитанное значение соответствует чувствительности поиска навигационного модуля в режиме холодного старта в ''i''-ом эксперименте.
  
5.19 Рассчитать среднеарифметическое значение <math>P_{S}</math> по полученным значениям <math>P_{S,i}</math>, <math>i = 1,..,5</math>. Зафиксировать рассчитанное значение <math>P_{S}</math> в протоколе.
+
2.16 С помощью общего регулятора выходной мощности ГС уменьшать мощность навигационного сигнала на 1 дБ раз в минуту до тех пор, пока модуль НП не перестанет выдавать навигационное 3D-решение. Измерить с помощью АС мощность навигационного сигнала одного спутника <math>P_{track, SA, i}</math> на входе АС, занести значение в протокол.  
  
<br>
+
2.17 Рассчитать и занести в протокол мощность навигационного сигнала на входе МШУ <math>P_{track,i} = P_{track, SA, i} - K_{att}</math>. Рассчитанное значение соответствует чувствительности навигационного модуля в режиме слежения в ''i''-ом эксперименте.
=== 6 Определение чувствительности навигационного модуля в условии слежения ===
+
  
6.1 При необходимости выполнить пункты подготовки 1, 2, занести полученные значения <math>K_{att}</math>, <math>\Delta{K}</math> в протокол.
+
2.18 Повторить проведение эксперимента (п. 2.10-2.17) необходимое количество раз. В п. 2.10 в качестве <math>P_{search, start}</math> можно взять <math>P_{search, start} = P_{search,i-1}</math> - 2 дБм, где <math>P_{search,i-1}</math> - граничное значение чувствительности поиска, полученное в предыдущем эксперименте по набору статистики.
  
6.2 Занести в протокол параметры,  использующиеся при испытаниях:
+
2.19 Рассчитать среднее значение чувствительности модуля в режиме холодного старта <math>P_{search} = <P_{search,i}></math>. Занести результат в протокол.
*Т1 = 30 секунд;
+
*Т2 = 120 секунд.
+
  
6.3 Собрать экспериментальную установку согласно [[#pic4|рис. 4]]. На ГНС запустить требуемый сценарий имитации. Установить уровень сигнала ГНС (далее навигационный сигнал) для каждого спутника равным <math>P_S</math> = -125 +  <math>\Delta{K}</math> + <math>K_{att}</math> ± 1 дБм по измерениям АС.  
+
2.20 Рассчитать среднее значение чувствительности модуля в режиме слежения <math>P_{track} = <P_{track,i}></math>. Занести результат в протокол.
  
6.4 Включить ЭВМ и запустить ПО для отображения, сохранения и установки параметров модуля НП.
+
= Контрольные вопросы =
 
+
6.5 Включить модуль НП, выключить ГПС.
+
 
+
6.6 Установить связь ЭВМ с модулем НП. Задать параметры работы:
+
* система (ГЛОНАСС или GPS);
+
* частотный диапазон (L1);
+
* тип сигналов (СТ или C/A).
+
 
+
6.7 Через 2 минуты убедиться, что модуль НП в течение 2 минут выдает навигационное 3D-решение без перерывов, превышающих 10 сек. Если условие не выполняется, проверить правильность выполнения пунктов 1, 2, 6.3-6.6. Если проверка не выявила нарушений пунктов методики, сообщить преподавателю. Перейти к следующему пункту плана экспериментальных исследований.
+
 
+
6.8 С помощью общего регулятора выходной мощности ГНС уменьшать мощность навигационного сигнала на 3 дБ через каждый интервал времени Т1 до тех пор, пока модуль НП не перестанет выдавать навигационное 3D-решение. Измерить с помощью АС мощность навигационного сигнала одного спутника. Занести в протокол измеренную мощность навигационного сигнала <math>P_{S,0}</math>.
+
 
+
6.9 Перезапустить сценарий имитации на ИС.
+
 
+
6.10 Выключить и включить модуль НП, установить связь ЭВМ с модулем НП и задать параметры работы как в п. 6.6.
+
 
+
6.11 Через 2 минуты убедиться, что модуль НП в течение 2 минут выдает навигационное 3D-решение без перерывов, превышающих 10 сек.
+
 
+
6.12 При испытаниях на помехоустойчивость в некогерентном/когерентном режиме слежения, перевести модуль НП в некогерентный/когерентный режим с помощью интерфейсного ПО на ПК.
+
 
+
6.13 Контролируя значения по АС установить мощность навигационного сигнала одного спутника на втором выходе разветвителя <math>P_{S}</math> = <math>P_{S,0}</math> + 6 дБм. Через 2 минуты убедиться, что модуль НП в течение 2 минут выдает навигационное 3D-решение без перерывов, превышающих 10 сек. Иначе, повторить выполнение п.п 6.9-6.13, увеличив выходную мощность ГНС на 3 дБ.
+
 
+
6.14 Уменьшить мощность навигационного сигнала на 1 дБ. Проконтролировать, выдает ли модуль НП в течение 2 минут навигационное 3D-решение без перерывов, превышающих 10 сек. Если условие выполняется, повторить п. 6.14.
+
 
+
6.15 При нарушении условия п. 6.14: увеличить выходную мощность навигационного сигнала на 1 дБ, зафиксировать граничное значение мощности <math>P_{S,i}</math> = <math>P_{S}</math> навигационного сигнала по измерениям АС.
+
 
+
6.16 Набрать статистику значений <math>P_{S,i}</math> из 5 экспериментов повторяя выполнение пп. 6.9-6.15. Выполнение п. 6.13 допускается начинать с установки  <math>P_{S} = P_{S,i-1}</math> + 3 дБм, где <math>P_{S,i-1}</math> - граничное значение мощности навигационного сигнала, полученное в предыдущем эксперименте по набору статистики.
+
 
+
6.17 Рассчитать среднеарифметическое значение <math>P_{S}</math> по полученным значениям <math>P_{S,i}</math>, <math>i = 1,..,5</math>. Зафиксировать рассчитанное значение <math>P_{S}</math> в протоколе.
+
 
+
== Контрольные вопросы ==
+
  
 +
# Каковы цель и содержание лабораторной работы?
 +
# Что такое чувствительность НАП?
 +
# Какая типичная чувствительность НАП в когерентном режиме слежения?
 +
# Какая типичная чувствительность НАП в некогерентном режиме слежения?
 +
# Какая типичная чувствительность НАП в режиме поиска?
 +
# В каком режиме работы НАП обеспечивает наивысшую чувствствительность?
 +
# Какой критерий работоспособности НАП использован в лабораторной работе?
 +
# Какие существуют методы повышения чувстствительности НАП?
 +
# Для чего в схеме проведения эксперимента нужен аттенюатор?
 +
# Как измеряется коэффициент подавления аттенюатора?
 +
# Как устанавливается мощность сигнала на входе МШУ в лабораторной установке?
 +
# Какие условия должны соблюдаться, чтобы НАП выдавал 3D-решение?
 +
# Какое типовое значение спектральной плотности шума в НАП?
 +
# Оцените отношение мощности сигнала к спектральной плотности шума при мощности сигнала, указанной в ИКД сигнала ГЛОНАСС L1 ПТ.
 +
# Чем определяется чувствительность режима выделения навигационных данных?
 +
# Какое отношение мощности сигнала к спектральной плотности шума соответствует уровню сигнала -160 дБм?
 +
# Что такое режим «холодного старта»?
 +
# Что такое режим «тёплого старта»?
 
# Какова мощность навигационного сигнала системы ГЛОНАСС, NAVSTAR GPS на выходе антенны в условиях прямой видимости согласно ИКД? В каких пределах может изменяться мощность навигационного сигнала одного спутника на выходе антенны НАП для каждой из систем?
 
# Какова мощность навигационного сигнала системы ГЛОНАСС, NAVSTAR GPS на выходе антенны в условиях прямой видимости согласно ИКД? В каких пределах может изменяться мощность навигационного сигнала одного спутника на выходе антенны НАП для каждой из систем?
 
+
# Оцените отношение сигнал/шум в канале обработки навигационного сигнала современного приемника, если мощность сигнала на входе МШУ (выходе пассивной антенны) составляет -160 дБм; -145 дБм.
 +
# Производится передача данных с помощью BPSK сигнала со скоростью 50 бит/с. Сигнал наблюдается на фоне АБГШ с односторонней спектральной плотностью мощности <math>N_0</math> = -200 дБВт/Гц. Какова вероятность ошибки при демодуляции одного бита при использовании оптимального алгоритма приема и мощности сигнала -145 дБм?
  
 
== Приложение А. Бланк протокола ==
 
== Приложение А. Бланк протокола ==
  
Бланк протокола доступен к [[Media:20111120_Protocol_Blank.doc|скачиванию]].
+
Бланк протокола доступен к [[Media:20111214_Protocol_Blank_Sens.doc|скачиванию]].
 
+
 
+
=== Помехоустойчивость поиска ===
+
  
  
'''Протокол экспериментальных исследований помехоустойчивости модуля НП _________________ в режиме поиска сигналов'''
+
'''Протокол экспериментальных исследований чувствительности модуля НП _________________'''
  
 
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="2" cellspacing="0"  
 
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="2" cellspacing="0"  
 
|Тип навигационных сигналов  
 
|Тип навигационных сигналов  
 
| style="width:400px" |&nbsp;
 
| style="width:400px" |&nbsp;
 
|-
 
|Тип помехи
 
|&nbsp;
 
  
 
|-
 
|-
Строка 396: Строка 261:
 
|}
 
|}
  
1. Параметры:
+
1. Измерение характеристик сборного аттенюатора
  
Т1 = 60 сек
+
Мощность сигнала на входе АС при использовании аттенюаторов:
 +
<math>P_{with}</math> = &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; dBm
  
Т2 = 300 сек
+
Мощность сигнала на выходе АС без аттенюаторов:
 +
<math>P_{without}</math> = &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; dBm
  
2. Коэффициент ослабления аттенюатора
+
Коэффициент ослабления аттенюатора:
 +
К<sub>att</sub> = <nowiki>+</nowiki> &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; dB
  
К<sub>att</sub> = <nowiki>+</nowiki> &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; дБ
+
2. Измерение чувствительности навигационного модуля
  
Разность коэффициентов передачи  разветвителя (2 - 1)
+
Тип навигационных сигналов и их количество: ____________________________________________
  
<math>\Delta{K}</math> = &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; дБ
 
 
3. Мощность сигнала одного спутника по измерениям АС (второй выход разветвителя)
 
 
<math>P_S</math> =  - &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 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:
 
 
<math>P_{J,0}</math> =  - &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; дБм.
 
 
5. Результаты косвенных измерений <math>J/S</math>
 
  
 +
Результаты измерений чувствительности поиска в режиме холодного старта:
 
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="2" cellspacing="0"  width="60%"
 
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="2" cellspacing="0"  width="60%"
!align = "center"| № эксперимента, i
+
!align = "center"| № эксперимента,<br>i
!align = "center"| <math>P_{J,i}</math>, дБм
+
!align = "center"| Мощность на входе АС<br><math>P_{search, SA, i}</math>, дБм
!align = "center"| <math>J/S_{i}</math>, дБ
+
!align = "center"| Мощность на входе МШУ<br><math>P_{search, i}</math>, дБм
 
+
 
|-
 
|-
 
|1
 
|1
Строка 449: Строка 306:
 
|&nbsp;
 
|&nbsp;
 
|&nbsp;
 
|&nbsp;
 
 
|}
 
|}
  
Строка 455: Строка 311:
 
!align = "center"|Параметр
 
!align = "center"|Параметр
 
!align = "center"|Значение
 
!align = "center"|Значение
 
 
|-
 
|-
|Среднеарифметическое значение <math>J/S</math>,  дБ
+
|Среднеарифметическое значение чувствительности поиска <math>P_{search}</math>,  дБм
 
|&nbsp;
 
|&nbsp;
 
 
|}
 
|}
  
  
=== Помехоустойчивость слежения ===
+
Результаты косвенных измерений чувствительности слежения:
 
+
'''Протокол экспериментальных исследований помехоустойчивости модуля НП _________________ в режиме слежения'''
+
 
+
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="2" cellspacing="0"
+
|Тип навигационных сигналов
+
| style="width:400px" |&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> &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; дБ
+
 
+
Разность коэффициентов передачи  разветвителя (2 - 1)
+
 
+
<math>\Delta{K}</math> = &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; дБ
+
 
+
3. Мощность сигнала одного спутника по измерениям АС (второй выход разветвителя)
+
 
+
<math>P_S</math> =  - &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 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):
+
 
+
<math>P_{J,0}</math> =  - &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; дБм,
+
 
+
5. Результаты косвенных измерений <math>J/S</math>
+
 
+
 
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="2" cellspacing="0"  width="60%"
 
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="2" cellspacing="0"  width="60%"
!align = "center"| № эксперимента, i
+
!align = "center"| № эксперимента,<br>i
!align = "center"| <math>P_{J,i}</math>, дБм
+
!align = "center"| Мощность на входе АС<br><math>P_{track, SA, i}</math>, дБм
!align = "center"| <math>J/S_{i}</math>, дБ
+
!align = "center"| Мощность на входе МШУ<br><math>P_{track, i}</math>, дБм
 
+
 
|-
 
|-
 
|1
 
|1
Строка 534: Строка 346:
 
|&nbsp;
 
|&nbsp;
 
|&nbsp;
 
|&nbsp;
 
 
|}
 
|}
  
Строка 540: Строка 351:
 
!align = "center"|Параметр
 
!align = "center"|Параметр
 
!align = "center"|Значение
 
!align = "center"|Значение
 
 
|-
 
|-
|Среднеарифметическое значение <math>J/S</math>,  дБ
+
|Среднеарифметическое значение чувствительности слежения <math>P_{track}</math>,  дБм
 
|&nbsp;
 
|&nbsp;
 
 
|}
 
|}
  
=== Чувствительность поиска ===
+
== Приложение B. Описание навигационных модулей ==
 
+
 
+
'''Протокол экспериментальных исследований чувствительности модуля НП _________________ в режиме поиска сигналов'''
+
 
+
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="2" cellspacing="0"
+
|Тип навигационных сигналов
+
| style="width:400px" |&nbsp;
+
 
+
|-
+
|Сценарий движения потребителя
+
|&nbsp;
+
 
+
|}
+
 
+
1. Параметры:
+
 
+
Т1 =  60 сек
+
 
+
Т2 =  300 сек
+
 
+
2. Коэффициент ослабления аттенюатора
+
 
+
К<sub>att</sub> = <nowiki>+</nowiki> &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; дБ
+
 
+
Разность коэффициентов передачи  разветвителя (2 - 1)
+
 
+
<math>\Delta{K}</math> = &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 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:
+
 
+
<math>P_{S,0}</math> =  - &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; дБм,
+
 
+
4. Результаты косвенных измерений граничной  мощности сигнала
+
 
+
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="2" cellspacing="0"  width="60%"
+
!align = "center"| № эксперимента, i
+
!align = "center"| <math>P_{S,i}</math>, дБм
+
 
+
|-
+
|1
+
|&nbsp;
+
 
+
|-
+
|2
+
|&nbsp;
+
 
+
|-
+
|3
+
|&nbsp;
+
 
+
|-
+
|4
+
|&nbsp;
+
 
+
|-
+
|5
+
|&nbsp;
+
 
+
|}
+
 
+
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="2" cellspacing="0"  width="60%"
+
!align = "center"|Параметр
+
!align = "center"|Значение
+
 
+
|-
+
|Среднеарифметическое значение <math>P_S</math>,  дБм
+
|&nbsp;
+
 
+
|}
+
 
+
 
+
=== Чувствительность слежения ===
+
 
+
'''Протокол экспериментальных исследований чувствительности модуля НП _________________ в режиме слежения'''
+
 
+
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="2" cellspacing="0"
+
|Тип навигационных сигналов
+
| style="width:400px" |&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> &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; дБ
+
 
+
Разность коэффициентов передачи  разветвителя (2 - 1)
+
 
+
<math>\Delta{K}</math> = &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 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):
+
 
+
<math>P_{S,0}</math> =  - &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; дБм,
+
 
+
4. Результаты косвенных измерений граничной  мощности сигнала
+
 
+
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="2" cellspacing="0"  width="60%"
+
!align = "center"| № эксперимента, i
+
!align = "center"| <math>P_{S,i}</math>, дБм
+
 
+
|-
+
|1
+
|&nbsp;
+
 
+
|-
+
|2
+
|&nbsp;
+
 
+
|-
+
|3
+
|&nbsp;
+
 
+
|-
+
|4
+
|&nbsp;
+
 
+
|-
+
|5
+
|&nbsp;
+
 
+
|}
+
 
+
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="2" cellspacing="0"  width="60%"
+
!align = "center"|Параметр
+
!align = "center"|Значение
+
 
+
|-
+
|Среднеарифметическое значение <math>P_S</math>,  дБм
+
|&nbsp;
+
 
+
|}
+
 
+
 
+
== Приложение B. Характеристики помех ==
+
 
+
== Приложение C. Описание навигационных модулей ==
+
  
 
=== НАВИС NV-08C ===
 
=== НАВИС NV-08C ===
Строка 704: Строка 364:
 
Навигационный модуль [[CH-4706]] - одноплатный 24-х канальный навигационный приемник, предназначен для интегрирования в различные системы в качестве навигационного датчика. СН-4706 обеспечивает определения текущих значений координат (широты, долготы, высоты), вектора скорости потребителя, а также текущего времени по сигналам СНС ГЛОНАСС, GPS и SBAS.
 
Навигационный модуль [[CH-4706]] - одноплатный 24-х канальный навигационный приемник, предназначен для интегрирования в различные системы в качестве навигационного датчика. СН-4706 обеспечивает определения текущих значений координат (широты, долготы, высоты), вектора скорости потребителя, а также текущего времени по сигналам СНС ГЛОНАСС, GPS и SBAS.
  
Основные заявленные характеристики модуля СН-4706 приведены в [[#tablC1|табл. C.1]]. Фотография модуля представлена на [[#picC1|рис. C.1]].
+
Основные заявленные характеристики модуля СН-4706 приведены в [[#tablC1|табл. B.1]]. Фотография модуля представлена на [[#picC1|рис. B.1]].
  
{{pic|20110522_SN-4706_385x300_coin.jpg|Рисунок C.1 - Фотография модуля СН-4706|picC1}}
+
{{pic|20110522_SN-4706_385x300_coin.jpg|Рисунок B.1 - Фотография модуля СН-4706|picB1}}
  
  
  
  
{{Якорь|tablC1}}
+
<center>
 +
{{Якорь|tablB1}}
 
{|class="wikitable" border="1"
 
{|class="wikitable" border="1"
|+Таблица C.1. Основные характеристики модуля СН-4706
+
|+Таблица B.1. Основные характеристики модуля СН-4706
 
!align = "center"|Характеристика
 
!align = "center"|Характеристика
 
!align = "center"|Значение
 
!align = "center"|Значение
Строка 719: Строка 380:
 
|-
 
|-
 
|Год начала серийного производства
 
|Год начала серийного производства
|2009
+
|2008
  
 
|-
 
|-
Строка 731: Строка 392:
 
|-
 
|-
 
|Чувствительность:
 
|Чувствительность:
|- 165 дБВт
+
|- -165 дБВт
  
 
|-
 
|-
Строка 746: Строка 407:
  
 
|}
 
|}
 +
</center>
  
 
=== u-blox NEO-6Q ===
 
=== u-blox NEO-6Q ===
  
== Приложение D. Описание постановщиков помех ==
+
== Приложение C. Описание интерфейсных программ навигационных модулей ==
 
+
== Приложение E. Описание интерфейсных программ навигационных модулей ==
+
  
 
=== u-center ===
 
=== u-center ===
Строка 759: Строка 419:
 
Взаимодействие между программой u-center и модулем НП организуется посредством USB-интерфейса. Опосредованно от программы распространяется [http://www.u-blox.com/en/usb-drivers.html драйвер] модуля НП, предназначенный для использования в операционных системах семейства Windows.
 
Взаимодействие между программой u-center и модулем НП организуется посредством USB-интерфейса. Опосредованно от программы распространяется [http://www.u-blox.com/en/usb-drivers.html драйвер] модуля НП, предназначенный для использования в операционных системах семейства Windows.
  
Основное окно программы представлено на [[#pic_E1|рис. E.1]].
+
Основное окно программы представлено на [[#pic_C1|рис. C.1]].
  
{{pic|20111121_U-center.jpg{{!}}800px{{!}}|Рисунок E.1 - Основное окно программы u-center 6.10 |pic_E1}}
+
{{pic|20111121_U-center.jpg{{!}}800px{{!}}|Рисунок C.1 - Основное окно программы u-center 6.10 |pic_C1}}
  
  
Для установки соединения между программой и модулем НП необходимо подключить приемник к компьютеру и в пункте меню ''Receiver'' выбрать соответствующий порт (см. [[#pic_E2|рис. E.2]])
+
Для установки соединения между программой и модулем НП необходимо подключить приемник к компьютеру и в пункте меню ''Receiver'' выбрать соответствующий порт (см. [[#pic_C2|рис. C.2]])
  
{{pic|20111121_u-center_port.png|Рисунок E.2 - Выбор порта в программе u-center 6.10|pic_E2}}
+
{{pic|20111121_u-center_port.png|Рисунок C.2 - Выбор порта в программе u-center 6.10|pic_C2}}
  
  
Отображение флага выдачи 3D решения в программе u-center производится в окне ''Data View'' (см. [[#pic_E3|рис. E.3]]).
+
Отображение флага выдачи 3D решения в программе u-center производится в окне ''Data View'' (см. [[#pic_C3|рис. C.3]]).
  
{{pic|20111121_U-center-3D.png|Рисунок E.3 - Окно Data View программы u-center 6.10|pic_E3}}
+
{{pic|20111121_U-center-3D.png|Рисунок C.3 - Окно Data View программы u-center 6.10|pic_C3}}
  
  
Программа позволяет осуществить перезапуск приемника с помощью команды ''Coldstart'' через соответствующий пункт меню ''Receiver'' (см. [[#pic_E4|рис. E.4]])
+
Программа позволяет осуществить перезапуск приемника с помощью команды ''Coldstart'' через соответствующий пункт меню ''Receiver'' (см. [[#pic_C4|рис. C.4]])
  
{{pic|20111121_u-center_coldstart.png|Рисунок E.4 - Передача команды на холодный старт|pic_E4}}
+
{{pic|20111121_u-center_coldstart.png|Рисунок C.4 - Передача команды на холодный старт|pic_C4}}
  
 
=== BM Control ===
 
=== BM Control ===
  
 
+
== Приложение D. Примеры установки параметров генератора сигналов и анализатора спектра ==
== Приложение F. Примеры установки параметров генератора сигналов и анализатора спектра ==
+
  
 
=== Имитация навигационных сигналов системы NAVSTAR GPS с помощью векторного генератора сигналов [[R&S SMJ (серия приборов)|R&S SMJ100A]] ===
 
=== Имитация навигационных сигналов системы NAVSTAR GPS с помощью векторного генератора сигналов [[R&S SMJ (серия приборов)|R&S SMJ100A]] ===

Текущая версия на 11:40, 2 ноября 2015

Содержание

[править] Цели работы

  • Ознакомиться с современными образцами навигационной аппаратуры потребителей, их интерфейсными программами;
  • Развить представления об основных характеристиках навигационной аппаратуры в общем, отечественного и зарубежного производства в частности;
  • Освоить методику оценивания чувствительности навигационной аппаратуры потребителей спутниковых радионавигационных систем;
  • Развить навыки использования радиотехнических измерительных приборов.

[править] Общая информация

[править] Основные понятия

20111121 modul NP.png
Рисунок 1 - Структурный состав НАП

Объектом проведения экспериментальных исследований является модуль навигационного приемника (далее по тексту ― модуль НП, навигационный модуль), работающий в составе навигационной аппаратуры потребителей (НАП) (см. рис. 1).

Под чувствительностью модуля НП понимается его способность работать в условиях приема слабых сигналов. В качестве характеристики чувствительности принимается граничное наименьшее значение мощности P_{s,min} полезного сигнала (одного типа и одного спутника) на выходе пассивной антенны, при котором модуль НП еще может решать целевую задачу с заданными характеристиками.

Под заданными характеристиками решения целевой задачи понимается выдача навигационного 3D-решения без перерывов, превышающих 10-секундный интервал.

Чувствительность навигационного модуля - одна из его важнейших характеристик. Обеспечение номинальной мощности сигнала гарантируется навигационной системой в случае прямой видимости спутника на открытой местности. В городских условиях, под листвой деревьев, внутри транспортных средств и помещений сигнал может быть значительно ослаблен. В таких условиях от приемника требуется максимальная чувствительность.

Размерность количественной характеристики чувствительности, как следует из определения, совпадает с размерностью мощности. На практике применяют логарифмическую шкалу, выражая чувствительность в [дБВт] или [дБм] с помощью нелинейного преобразования (логарифма по основанию 10) отношения описываемой мощности к 1Вт или 1мВт соответственно:

P_{[dBW]} = 10log_{10}\left( \frac{P_{[W]}}{1_{[W]}}\right),
P_{[dBm]} = 10log_{10}\left( \frac{P_{[W]}}{0.001_{[W]}}\right) = 10log_{10}\left( \frac{P_{[mW]}}{1_{[mW]}}\right) = P_{[dBW]} + 30.

Различают чувствительность слежения и чувствительность поиска. Отличие заключается в состоянии приемника на момент ослабления сигнала с номинального уровня.

Если к моменту ослабления сигнала навигационный модуль успел произвести поиск и захват сигналов всех видимых спутников, выделил навигационную информацию и производит выдачу навигационного решения - приемник находится в режиме слежения. В таких условиях его чувствительность максимальна. Уровень чувствительности современных навигационных модулей в режиме слежения - около -160 дБм (или -190 дБВт).

Если к моменту включения приемника сигнал уже был ослаблен, говорят о чувствительности поиска.

Задача поиска слабого сигнала требует значительных вычислительных ресурсов, время поиска существенно возрастает и может превысить требуемое. В методике в качестве максимального времени до выдачи навигационного 3D-решения выбрано значение в 300 секунд. Превышение ожидания неприемлемо для большинства потребителей.

Помимо поиска сигналов, в режиме "холодного" старта приемнику необходимо выделить навигационную информацию. Низкая мощность входного сигнала приводит к низкому отношению сигнал/шум и возрастанию ошибок выделения передаваемых бит сообщения. Не выделив эфемеридную информацию, приемник не может решить навигационную задачу - она требует сведения о положении спутников. В современных навигационных модулях развитие блоков быстрого поиска привело к ситуации, в которой невозможность выделения навигационной информации стала главным ограничением чувствительности поиска. Чувствительность поиска в режиме "холодного" старта современных навигационных модулей около -145 дБм.

Помимо режимов "холодного" старта, при котором приемник не содержит информации о состоянии спутникового созвездия, производители выделяют режим "теплого" и "горячего" старта. Отличаются они наличием той или иной вспомогательной информации, накопленной приемником - времени, эфемерид, альманахов и т.д.

Основными путями повышения чувствительности НАП являются:

  • оптимизация алгоритмов обработки сигналов в НАП;
  • прием и обработка перспективных двухкомпонентных (пилот и данных) сигналов ГНСС;
  • использование высококачественных комплектующих и элементной базы;
  • получение дополнительной информации извне навигационной системы, например, по каналам сотовой связи (A-GPS).

[править] Схемы экспериментальных установок

На рис. 2 представлена схема экспериментальной установки, предназначенной для измерения коэффициента затухания сборного аттенюатора. На рис. 3 - основная схема проведения экспериментов по измерению чувствительности навигационных модулей.


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


20111120 Sxema IzmSensiv.png
Рисунок 3 - Схема экспериментальной установки для измерения чувствительности навигационных модулей


Таблица 1. 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
4 Аттенюаторы 30 дБ L-диапазона MiniCircuits VAT-30+ Ослабление сигнала до уровня, соответствующему выходной мощности приемной антенны навигационной аппаратуры потребителей 3
3 ВЧ-разветвитель L-диапазона MiniCircuits ZAPD-2DC-S+ Разветвление суммарного сигнала к анализатору спектра и навигационному модулю 1
4 Малошумящий усилитель (МШУ) MiniCircuits ZRL-2400LN+ Имитация МШУ навигационной аппаратуры потребителей 1
5 Анализатор спектра R&S FSV, R&S FSU Измерение мощности навигационного и калибровочного сигналов 1
6 DC-Block (отсечка постоянного тока) MiniCircuits BLK-89-S+ Предотвращение подачи постоянного напряжения от навигационного модуля к аттенюаторам 1
7 Модуль навигационного приемника Объект исследования 1
8 Персональный компьютер с интерфейсными кабелями Выполнение интерфейсной программы, обмен данными с навигационными модулями, питание навигационных модулей. 1
- Соединительные кабели L-диапазона Соединение генератора и разветвителя, соединение аттенюатора и МШУ, соединение МШУ и навигационного модуля, соединение разветвителя и спектроанализатора. 4
- Источник питания GW Instek GPS-4303 Питание МШУ, навигационных модулей 1

[править] Домашнее задание

1 Письменно подготовить ответы на контрольные вопросы.

2 Подготовить заготовку будущего отчета, включая бланки протоколов. В качестве используемых навигационных сигналов предполагать GPS L1 C/A. Исследуемые приемники будут выбраны в лаборатории в зависимости от бригады.

[править] Лабораторное задание

Для проведения экспериментального исследования чувствительности модуля НП выполните подготовительный этапы 1, а затем выполните пункты методики, соответствующие плану экспериментальных исследований. Результаты фиксируйте в протоколе.

[править] 1 Определение коэффициента передачи сборного аттенюатора

Коэффициент ослабления сборного аттенюатора может отличаться от суммы номиналов. На первом этапе проведем измерение этого коэффициента, заодно освоив управление генератором сигнала и анализатором спектра.

1.1 Собрать экспериментальную установку для измерения характеристик аттенюатора согласно рис. 2, включив в схему аттенюатор как показано на рисунке. В качестве аттенюатора использовать сборный с номинальным коэффициентом ослабления 85-95 дБ.

1.2 Включить генератор сигнала (далее ГС). Выключить модуляцию (Mod off). Установить выходную мощность, по шкале генератора, на значение 0 дБм. Установить частоту, равную центральной частоте рабочего диапазона (для GPS L1 1575,42 МГц).

1.3 Включить 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 сигнала.

Несущая частота сигналов GPS частотного диапазона L1 составляет 1575.42 МГц, полоса гражданских сигналов с C/A кодом по первым нулям - 2.046 МГц. Для настройки АС необходимо указать центральную частоту анализа (Central frequancy), полосу анализа (Span), шаг анализа (RBW) и полосу сглаживающего фильтра (VBW).

1.4 С помощью ГС и АС определить коэффициент ослабления аттенюатора K_{att}, дБ:

1.4.1 Включить радиочастотный выход генератора (RF on), подав тем самым гармоническое колебание с выбранной частотой и амплитудой на его выход.
1.4.2 С помощью АС измерить мощность гармонического колебания после прохождения аттенюатора. Записать измеренное значение P_{with} в протокол.
1.4.3 Исключить из схемы аттенюатор - соединить кабелем разветвитель и АС.
1.4.4 Измерить мощность P_{without} гармонического сигнала с помощью АС, занести значение в протокол.
1.4.5 Найти K_{att} = P_{without}-P_{with}. Занести значение K_{att} (положительное число) в протокол.

Помимо погрешности коэффициента затухания в аттенюаторе, на точность проводимых измерений влияет асимметрия разветвителя (~0.05 дБ) и разность потерь в кабелях от разветвителя до АС и аттенюаторов (до 2 дБ). Для упрощения методики измерение этих параметров пропустим.

[править] 2 Определение чувствительности навигационного модуля

2.1 Записать в протокол название исследуемого навигационного модуля, тип используемых навигационных сигналов. При необходимости выполнить пункт подготовки 1, занести полученное значения K_{att} в протокол.

2.2 Собрать экспериментальную установку согласно рис. 3.

2.3 Включить ПК и запустить программное обеспечение (ПО) для отображения, сохранения и установки параметров модуля НП.

2.4 На ГС запустить требуемый сценарий имитации. Убедиться, что мощности всех имитируемых сигналов равны, а их число равно 4. Записать количество и тип имитируемых сигналов в протокол.

2.5 Включить радиочастотный выход ГС (RF on) и модуляцию (Mod on). Изменением выходной мощности генератора добиться мощности сигнала ГС для каждого спутника на входе АС равным P_{SA} = -125 + K_{att} ± 2 дБм по измерениям АС (SA - spectrum analyser). С учетом аттенюатора данный уровень соответствует нормальному уровню сигнала на входе МШУ. Учесть при этом, что при использовании сигналов с кодовым разделением АС производит измерение сразу 4 имитируемых сигналов. Соответственно, чтобы получить измеренное значение мощности одного сигнала, необходимо из измеренной мощности 4 сигналов отнять 6 дБ (что примерно соответствует умножению на 1/4 в линейной шкале).

2.6 Включить модуль НП.

2.7 Установить связь интерфейсного ПО с модулем НП. Задать параметры работы в соответствии с планом проведения экспериментальных исследований:

  • система (GPS);
  • частотный диапазон (L1);
  • тип сигналов (C/A).

2.8 Через 2 минуты убедиться, что модуль НП функционирует нормально: в течение 2 минут выдает навигационное 3D-решение без перерывов, превышающих 10 сек. Если условие не выполняется, проверить правильность выполнения пунктов 1, 2.2-2.7. Если проверка не выявила нарушений пунктов методики, сообщить преподавателю.

2.9 Выключить модуль НП.

2.10 На ГС перезапустить требуемый сценарий имитации. Установить уровень сигнала ГС на входе АС для каждого спутника равным P_{SA} = P_{search, start} + K_{att} ± 1 дБм по измерениям АС (не забыть о вычитании 6 дБ при имитации 4 сигналов с кодовым разделением). В качестве значения P_{search, start} для современных модулей (u-blox NEO-6Q, NAVIS NV08C) взять -144 дБм, для приемников предыдущих поколений (СН-4706) выбрать -133 дБм.

2.11 Включить модуль НП. Установить связь ЭВМ с модулем НП и задать параметры работы как в п. 2.7. При необходимости дать команду перезапуска в режиме холодного старта. При выбранной мощности навигационных сигналов навигационный модуль не должен осуществлять их захват.

2.12 Увеличить мощность навигационного сигнала на 1 дБ, выждать 300 секунд, проконтролировать наличие/отсутствие навигационного 3D-решения на выходе НП.

2.13 Если за 300 секунд навигационный модуль не начал выдавать навигационное 3D-решение, повторить пп. 2.12-2.13.

2.14 Если за 300 секунд модуль начал выдавать навигационное 3D-решение, зафиксировать в протоколе граничное значение мощности одного навигационного сигнала на входе АС P_{search, SA, i} по измерениям АС, не забывая учесть число спутников. Здесь i - номер повторения эксперимента.

2.15 Рассчитать и занести в протокол мощность одного сигнала на входе МШУ P_{search, i} = P_{search, SA, i} - K_{att}. Рассчитанное значение соответствует чувствительности поиска навигационного модуля в режиме холодного старта в i-ом эксперименте.

2.16 С помощью общего регулятора выходной мощности ГС уменьшать мощность навигационного сигнала на 1 дБ раз в минуту до тех пор, пока модуль НП не перестанет выдавать навигационное 3D-решение. Измерить с помощью АС мощность навигационного сигнала одного спутника P_{track, SA, i} на входе АС, занести значение в протокол.

2.17 Рассчитать и занести в протокол мощность навигационного сигнала на входе МШУ P_{track,i} = P_{track, SA, i} - K_{att}. Рассчитанное значение соответствует чувствительности навигационного модуля в режиме слежения в i-ом эксперименте.

2.18 Повторить проведение эксперимента (п. 2.10-2.17) необходимое количество раз. В п. 2.10 в качестве P_{search, start} можно взять P_{search, start} = P_{search,i-1} - 2 дБм, где P_{search,i-1} - граничное значение чувствительности поиска, полученное в предыдущем эксперименте по набору статистики.

2.19 Рассчитать среднее значение чувствительности модуля в режиме холодного старта P_{search} = <P_{search,i}>. Занести результат в протокол.

2.20 Рассчитать среднее значение чувствительности модуля в режиме слежения P_{track} = <P_{track,i}>. Занести результат в протокол.

[править] Контрольные вопросы

  1. Каковы цель и содержание лабораторной работы?
  2. Что такое чувствительность НАП?
  3. Какая типичная чувствительность НАП в когерентном режиме слежения?
  4. Какая типичная чувствительность НАП в некогерентном режиме слежения?
  5. Какая типичная чувствительность НАП в режиме поиска?
  6. В каком режиме работы НАП обеспечивает наивысшую чувствствительность?
  7. Какой критерий работоспособности НАП использован в лабораторной работе?
  8. Какие существуют методы повышения чувстствительности НАП?
  9. Для чего в схеме проведения эксперимента нужен аттенюатор?
  10. Как измеряется коэффициент подавления аттенюатора?
  11. Как устанавливается мощность сигнала на входе МШУ в лабораторной установке?
  12. Какие условия должны соблюдаться, чтобы НАП выдавал 3D-решение?
  13. Какое типовое значение спектральной плотности шума в НАП?
  14. Оцените отношение мощности сигнала к спектральной плотности шума при мощности сигнала, указанной в ИКД сигнала ГЛОНАСС L1 ПТ.
  15. Чем определяется чувствительность режима выделения навигационных данных?
  16. Какое отношение мощности сигнала к спектральной плотности шума соответствует уровню сигнала -160 дБм?
  17. Что такое режим «холодного старта»?
  18. Что такое режим «тёплого старта»?
  19. Какова мощность навигационного сигнала системы ГЛОНАСС, NAVSTAR GPS на выходе антенны в условиях прямой видимости согласно ИКД? В каких пределах может изменяться мощность навигационного сигнала одного спутника на выходе антенны НАП для каждой из систем?
  20. Оцените отношение сигнал/шум в канале обработки навигационного сигнала современного приемника, если мощность сигнала на входе МШУ (выходе пассивной антенны) составляет -160 дБм; -145 дБм.
  21. Производится передача данных с помощью BPSK сигнала со скоростью 50 бит/с. Сигнал наблюдается на фоне АБГШ с односторонней спектральной плотностью мощности N_0 = -200 дБВт/Гц. Какова вероятность ошибки при демодуляции одного бита при использовании оптимального алгоритма приема и мощности сигнала -145 дБм?

[править] Приложение А. Бланк протокола

Бланк протокола доступен к скачиванию.


Протокол экспериментальных исследований чувствительности модуля НП _________________

Тип навигационных сигналов  
Сценарий движения потребителя  

1. Измерение характеристик сборного аттенюатора

Мощность сигнала на входе АС при использовании аттенюаторов: P_{with} =          dBm

Мощность сигнала на выходе АС без аттенюаторов: P_{without} =          dBm

Коэффициент ослабления аттенюатора: Кatt = +          dB

2. Измерение чувствительности навигационного модуля

Тип навигационных сигналов и их количество: ____________________________________________


Результаты измерений чувствительности поиска в режиме холодного старта:

№ эксперимента,
i
Мощность на входе АС
P_{search, SA, i}, дБм
Мощность на входе МШУ
P_{search, i}, дБм
1    
2    
3    
4    
5    
Параметр Значение
Среднеарифметическое значение чувствительности поиска P_{search}, дБм  


Результаты косвенных измерений чувствительности слежения:

№ эксперимента,
i
Мощность на входе АС
P_{track, SA, i}, дБм
Мощность на входе МШУ
P_{track, i}, дБм
1    
2    
3    
4    
5    
Параметр Значение
Среднеарифметическое значение чувствительности слежения P_{track}, дБм  

[править] Приложение B. Описание навигационных модулей

[править] НАВИС NV-08C

[править] НАВИС СН-4706

Навигационный модуль CH-4706 - одноплатный 24-х канальный навигационный приемник, предназначен для интегрирования в различные системы в качестве навигационного датчика. СН-4706 обеспечивает определения текущих значений координат (широты, долготы, высоты), вектора скорости потребителя, а также текущего времени по сигналам СНС ГЛОНАСС, GPS и SBAS.

Основные заявленные характеристики модуля СН-4706 приведены в табл. B.1. Фотография модуля представлена на рис. B.1.

20110522 SN-4706 385x300 coin.jpg
Рисунок B.1 - Фотография модуля СН-4706



Таблица B.1. Основные характеристики модуля СН-4706
Характеристика Значение
Год начала серийного производства 2008
Используемые навигационные сигналы
Время выдачи первого навигационного решения:
 - «холодный старт» (отсутствие альманахов СНС)
 - «теплый старт» (наличие альманахов СНС, координат и времени)
 - «горячий старт» (наличие альманахов СНС, координат, эфемерид и времени)

90 c
60 c
15 c
Чувствительность:
Потребляемая мощность 0.9 Вт
Масса 20 г
Габаритные размеры 35х35х6мм

[править] u-blox NEO-6Q

[править] Приложение C. Описание интерфейсных программ навигационных модулей

[править] u-center

В качестве одного из исследуемых выступает модуль НП u-blox NEO-6Q производства швейцарской компании u-blox Holding AG. Компания предоставляет специальную интерфейсную программу для управления модулем НП, получения и обработки результатов его работы - u-center.

Взаимодействие между программой u-center и модулем НП организуется посредством USB-интерфейса. Опосредованно от программы распространяется драйвер модуля НП, предназначенный для использования в операционных системах семейства Windows.

Основное окно программы представлено на рис. C.1.

20111121 U-center.jpg
Рисунок C.1 - Основное окно программы u-center 6.10


Для установки соединения между программой и модулем НП необходимо подключить приемник к компьютеру и в пункте меню Receiver выбрать соответствующий порт (см. рис. C.2)

20111121 u-center port.png
Рисунок C.2 - Выбор порта в программе u-center 6.10


Отображение флага выдачи 3D решения в программе u-center производится в окне Data View (см. рис. C.3).

20111121 U-center-3D.png
Рисунок C.3 - Окно Data View программы u-center 6.10


Программа позволяет осуществить перезапуск приемника с помощью команды Coldstart через соответствующий пункт меню Receiver (см. рис. C.4)

20111121 u-center coldstart.png
Рисунок C.4 - Передача команды на холодный старт

[править] BM Control

[править] Приложение D. Примеры установки параметров генератора сигналов и анализатора спектра

[править] Имитация навигационных сигналов системы NAVSTAR GPS с помощью векторного генератора сигналов R&S SMJ100A

[править] Генерирование шумовой помехи с помощью векторного генератора сигналов R&S SMJ100A

[править] Измерение мощности навигационного сигнала с помощью анализатора спектра R&S FSU3

Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
SRNS Wiki
Рабочие журналы
Приватный файлсервер
QNAP Сервер
Инструменты