Способ устранения влияния узкополосной и импульсной помех на результаты измерений энергетических характеристик радионавигационных сигналов
Владельцы патента RU 2724620:
Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (РОССТАНДАРТ) (RU)
Изобретение относится к технике навигации и может использоваться в спутниковой системе ГЛОНАСС. Технический результат состоит в обеспечении учета воздействия узкополосной и импульсной помех при измерениях мощности навигационных сигналов навигационных космических аппаратов глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС в поддиапазонах L1, L2 и L3. Для этого измерения мощности сигналов производятся одновременно в трех полосах различной ширины с центрами на несущей частоте навигационного сигнала, в результате анализа отношений этих полосовых мощностей определяется действие помехи.
Изобретение относится к области радиотехники и в частности радионавигации. Оно может применяться для повышения качества измерений энергетических характеристик (в частности, мощности) радионавигационных сигналов навигационных космических аппаратов (НКА) глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) с использованием крупноапертурных антенных систем, обеспечивающим превышение мощности принимаемых сигналов над шумами измерительной аппаратуры. Одним из факторов, влияющих на погрешность измерений мощности сигнала, является наличие помех в полосе приема.
Существует множество способов устранения влияния помех при работе с навигационными сигналами, однако большинство из них рассчитаны на работу со слабонаправленными антеннами, поэтому подразумевают корреляционную обработку сигнала. Также существуют методы учета помех для станций, работающих со связными сигналами. Например, в патенте RU 2519041 предложен способ борьбы с импульсными помехами на основе их локализации с применением min-max порога в адаптивных системах приема радиосигналов, в котором для локализации импульсной помехи формируют огибающую сигнала наблюдения путем алгоритмической обработки исходных данных и интерполяции. Такой способ не учитывает структуру спектра сигнала и алгоритмически сложен. Еще одним методом отбрасывания помех является использование спектральных масок, выставленных по уровню. Однако для применения такого метода средний уровень сигнала должен оставаться неизменным, что накладывает существенные ограничения.
Задачей изобретения является создание алгоритма отбраковки результатов измерений мощности радионавигационных сигналов НКА ГНСС ГЛОНАСС в диапазонах частот L1, L2 и L3, результаты измерений мощности которых искажены действием узкополосной или импульсной помех.
Поставленная задача решается путем совместного анализа результатов измерений мощности сигналов в трех различных полосах, центральная частота которых совпадает с несущей частотой радионавигационного сигнала. В процессе анализа происходит сравнение отношения измеренных мощностей с пороговыми значениями, рассчитанными исходя из теоретического ожидания формы спектра, и принимается решение о наличии помехи. Измерения выполняются в три этапа.
На первом этапе методом прямых измерений при помощи анализатора спектра измеряются значения мощность радионавигационных сигналов НКА ГНСС ГЛОНАСС в трех полосах для каждой несущей частоты диапазонов L1, L2 и L3.
Номинальные значения несущих частот навигационных радиосигналов НКА ГЛОНАСС в частотных поддиапазонах L1 и L2 определяются следующими выражениями в соответствии с ИКД ГЛОНАСС:
где k - номер литеры сигнала с частотным разделением, излучаемых НКА в частотных поддиапазонах L1 и L2, соответственно;
ƒ01=1602 МГц; Δƒ1=562,5 кГц, для поддиапазона L1;
ƒ02=1246 МГц; Δƒ2=437,5 кГц, для поддиапазона L2.
Полосы измерения мощности выбираются соответствующим образом:
- для поддиапазона L1: ПL1,1=20,44 МГц, ПL1,2=10,22 МГц, ПL1,3=1,022 МГц;
- для поддиапазона L2: ПL2,1=20,44 МГц, ПL2,2=10,22 МГц, ПL2,3=1,022 МГц;
- для поддиапазона L3: ПL3,1=40,88 МГц, ПL3,2=20,44 МГц, ПL3,3=2,044 МГц.
На втором этапе осуществляется попарное сравнение полосовых мощностей с порогом. При превышении заданного порога считается, что в спектре действовала помеха.
где 
- пороги принятия решения о наличия помехи (в дБ);
PL1/2,i, PL3,i - измеренные мощности в i-й полосе для L1, L2 или L3 поддиапазонов соответственно, дБм.
Сигналы НКА ГНСС ГЛОНАСС в диапазонах частот L1 и L2 делятся на два вида: сигнал стандартной точности и сигнал высокой точности, спектр которых представляет собой функцию вида sin(x)/х разного периода. Можно рассчитать теоретические значения порогов 
(в дБ). Полосы измерения мощности выбраны таким образом, что для поддиапазонов L1 и L2 ГЛОНАСС обеспечивается теоретическое соотношение мощности в анализируемой полосе к суммарной мощности спектра следующим образом:
Эмпирическим путем были установлены следующие пороги: 
дБ, 
дБ, 
дБ, 
дБ. Отличие от теоретически рассчитанных объясняется погрешностями измерений мощности приемной аппаратурой в каждой полосе, наличием теплового шума и другие процессы, протекающие в высокочастотном тракте в измеряемых диапазонах частот.
На третьем этапе производится отбраковка результатов измерений мощности, для которых условия (2-4) не выполняются.
Предложенный способ позволяет выбрать результаты измерений мощности, искаженные действием узкополосной или импульсной помехи, отстроенной по частоте от несущей радионавигационного сигнала не менее чем на половину полосы Пi,3, имеющей уровень мощности, соразмерный с навигационным сигналом, либо более мощной помехи, проявляющейся в результатах измерений вследствие приема по боковым лепесткам антенной системы.
Способ устранения влияния узкополосной и импульсной помех на результаты измерений энергетических характеристик радионавигационных сигналов навигационных космических аппаратов ГНСС ГЛОНАСС, заключающийся в измерении мощности радионавигационных сигналов, анализе результатов измерений путем сравнения отношения измеренной мощности с пороговыми значениями, отличающийся тем, что измерения мощности радионавигационных сигналов осуществляют одновременно в трех полосах, центральная частота которых совпадает с несущей частотой радионавигационного сигнала, полосы частот выбирают для диапазонов частот L1, L2, L3, эмпирическим путем с учетом погрешностей приемной аппаратуры и полосы частот, в которой измеряют мощности сигналов, устанавливают пороги измерения мощности сигналов, осуществляют попарное сравнение измеренных мощностей в каждой из полос диапазонов L1, L2, L3 с порогом, при превышении установленного порога измерения считают, что в спектре действовала помеха, осуществляют отбраковку результатов измерений мощности, для которых установлено, что в соответствующем спектре действует помеха.
