04.06.2011, Лабораторная работа по многолучевости
Korogodin (обсуждение | вклад) (→Исходные данные) |
Korogodin (обсуждение | вклад) (→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>, {{ | + | \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> {{ | + | \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> {{ | + | \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).
Для этого зададим две декартовы системы координат:
- СК , связанная с центом Земли (сферы);
- СК , связанная с СК преобразованием:
- , (1)
- ,
- где - средний радиус Земли, равный 6 371 км.
Пусть, известна высота экрана и его ширина . Тогда, в СК плоскость отражающего экрана описывается уравнением , а его точки удовлетворяют соотношениям:
- (2)
-
Пусть, на некотором расстоянии от экрана, значительно меньшем радиуса Земли, расположена приемная антенна, поднятая над поверхностью на высоту . Тогда, в качестве модели фазового центра антенны в СК выступает точка или её радиус-вектор , где
- (3)
-
Моделью фазового центра передающей антенны спутника выступает точка (или её радиус-вектор ), движущаяся вокруг центра СК по соответствующему закону.
Если существует переотражённый от экрана сигнал, то точка его отражения имеет координаты (радиус-вектор ).
Центр сферы расположен в точке в СК , радиус сферы - .
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.
[ Хронологический вид ]Комментарии
Войдите, чтобы комментировать.