04.06.2011, Лабораторная работа по многолучевости

Материал из SRNS
Перейти к: навигация, поиск
(→‎Исходные данные)
(→‎Исходные данные)
Строка 38: Строка 38:
 
\end{matrix}y=y_{E}^{{}};\begin{matrix}
 
\end{matrix}y=y_{E}^{{}};\begin{matrix}
 
   {}  \\
 
   {}  \\
−
\end{matrix}z=z_{E}^{{}}-R_{E}^{{}}</math>, {{ecno|1}}
+
\end{matrix}z=z_{E}^{{}}-R_{E}^{{}}</math>, {{eqno|1}}
 
:где  - средний радиус Земли, равный 6 371 км.
 
:где  - средний радиус Земли, равный 6 371 км.
  
Строка 46: Строка 46:
 
\end{matrix}a\ge x\ge b;\begin{matrix}
 
\end{matrix}a\ge x\ge b;\begin{matrix}
 
   {}  \\
 
   {}  \\
−
\end{matrix}c\ge z\ge 0.</math> {{ecno|2}}
+
\end{matrix}c\ge z\ge 0.</math> {{eqno|2}}
  
 
Пусть, на некотором расстоянии <math>l\ll R_{E}^{{}}</math> от экрана, значительно меньшем радиуса Земли, расположена приемная антенна, поднятая над поверхностью на высоту <math>h</math>. Тогда, в качестве модели фазового центра антенны в СК <math>xyzO_{}^{}</math> выступает точка <math>\{x_{a}^{{}},y_{a}^{{}},z_{a}^{{}}\}</math> или её радиус-вектор <math>\vec{r}_{a}^{{}}</math>, где
 
Пусть, на некотором расстоянии <math>l\ll R_{E}^{{}}</math> от экрана, значительно меньшем радиуса Земли, расположена приемная антенна, поднятая над поверхностью на высоту <math>h</math>. Тогда, в качестве модели фазового центра антенны в СК <math>xyzO_{}^{}</math> выступает точка <math>\{x_{a}^{{}},y_{a}^{{}},z_{a}^{{}}\}</math> или её радиус-вектор <math>\vec{r}_{a}^{{}}</math>, где
Строка 53: Строка 53:
 
\end{matrix}y_{a}^{{}}=l;\begin{matrix}
 
\end{matrix}y_{a}^{{}}=l;\begin{matrix}
 
   {}  \\
 
   {}  \\
−
\end{matrix}z_{a}^{{}}=h.</math> {{ecno|3}}
+
\end{matrix}z_{a}^{{}}=h.</math> {{eqno|3}}
 +
 
 +
Моделью фазового центра передающей антенны спутника выступает точка <math>\{x_{sv}^{{}}(t),y_{sv}^{{}}(t),z_{sv}^{{}}(t)\}</math>
 +
(или её радиус-вектор <math>\vec{r}_{sv}^{{}}</math>), движущаяся вокруг центра СК <math>x_{E}^{{}}y_{E}^{{}}z_{E}^{{}}O_{E}^{{}}</math> по соответствующему закону.
 +
 
 +
Если существует переотражённый от экрана сигнал, то точка его отражения имеет координаты <math>\{x_{o}^{{}}(t),y_{o}^{{}}(t),z_{o}^{{}}(t)\}</math> (радиус-вектор <math>\vec{r}_{o}^{{}}</math>).
 +
 
 +
Центр сферы расположен в точке <math>(0;0;0)</math> в СК <math>x_{E}^{{}}y_{E}^{{}}z_{E}^{{}}O_{E}^{{}}</math>, радиус сферы - <math>R_{E}^{{}}</math>.
 +
 
 +
Рассматриваемая модель рассматривает отражение сигнала только от вертикального экрана. Сигналы, отражённые от поверхности земли, достаточно хорошо подавляются специализированными антеннами.
  
 
== Домашняя подготовка ==
 
== Домашняя подготовка ==

Версия 15:56, 4 июня 2011

<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

Содержание

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)

Моделью фазового центра передающей антенны спутника выступает точка \{x_{sv}^{{}}(t),y_{sv}^{{}}(t),z_{sv}^{{}}(t)\} (или её радиус-вектор \vec{r}_{sv}^{{}}), движущаяся вокруг центра СК x_{E}^{{}}y_{E}^{{}}z_{E}^{{}}O_{E}^{{}} по соответствующему закону.

Если существует переотражённый от экрана сигнал, то точка его отражения имеет координаты \{x_{o}^{{}}(t),y_{o}^{{}}(t),z_{o}^{{}}(t)\} (радиус-вектор \vec{r}_{o}^{{}}).

Центр сферы расположен в точке (0;0;0) в СК x_{E}^{{}}y_{E}^{{}}z_{E}^{{}}O_{E}^{{}}, радиус сферы - R_{E}^{{}}.

Рассматриваемая модель рассматривает отражение сигнала только от вертикального экрана. Сигналы, отражённые от поверхности земли, достаточно хорошо подавляются специализированными антеннами.

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.

Источник — «https://www.srns.ru/index.php?title=Blog:Korogodin/04.06.2011,_Лабораторная_работа_по_многолучевости&oldid=1883»
Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
SRNS Wiki
Рабочие журналы
Приватный файлсервер
QNAP Сервер
Инструменты