Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2695537C1 - Method of processing signals of space radio navigation systems - Google Patents

Method of processing signals of space radio navigation systems Download PDF

Info

Publication number
RU2695537C1
RU2695537C1 RU2018140982A RU2018140982A RU2695537C1 RU 2695537 C1 RU2695537 C1 RU 2695537C1 RU 2018140982 A RU2018140982 A RU 2018140982A RU 2018140982 A RU2018140982 A RU 2018140982A RU 2695537 C1 RU2695537 C1 RU 2695537C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
code
frequency
phase correction
open
Prior art date
Application number
RU2018140982A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Александрович Лопин
Геннадий Иванович Смирнов
Дмитрий Аркадьевич Тимаков
Денис Александрович Храмичев
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Радиотехнические информационные системы Воздушно-космической обороны (ЗАО "РТИС ВКО")
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" (ВА ВКО)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Радиотехнические информационные системы Воздушно-космической обороны (ЗАО "РТИС ВКО"), Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" (ВА ВКО) filed Critical Закрытое акционерное общество "Радиотехнические информационные системы Воздушно-космической обороны (ЗАО "РТИС ВКО")
Priority to RU2018140982A priority Critical patent/RU2695537C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2695537C1 publication Critical patent/RU2695537C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/18—Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/38—Demodulator circuits; Receiver circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering and communications.
SUBSTANCE: invention relates to the field of radio engineering, in particular to the processing of signals of space radio navigation systems (SRNS), and is intended to increase the decoding accuracy of SRNS signals. Method comprises receiving and selecting at frequency fL1 unknown exact code GP(t)*GW(t) or P(Y) with known open code GC/A,k(t) or C/A in conditions of absence of data on initial phase of signal ϕI and Doppler frequency fDop. Further, the SRNS signal is converted at frequency fL1 in digital form SL1(n). Thereafter, Doppler frequency fDop signal at frequency fL1 and carrying the spectrum of the discrete real signal to zero frequency by digital heterodyning SGPS(n). Further, phase correction is measured ΔϕI and performing phase correction of the SRNS signal with isolation of quadratures containing only P(Y) code SIm(P(Y)) GPS and only C/A code SRe(C/A) GPS. Open code is then decoded and the navigation message Ns(h) is read. At the same time, the closed code D(h) is decoded and a closed range-finding code D*(h) by subtracting the navigation message and extracting from it a cryptographically secure data sequence W(h) for each navigation satellite. Spectrum transfer of discrete real signal SL1(n) to zero frequency is performed by digital heterodyning. Separation of codes C/A and P(Y) by separate quadratures – by phase correction of signal by value of measured phase correction. Decoding of the closed code is carried out by threshold processing of selected quadrature of signal with tracking of boundary values of change of signal level SIm(P(Y)) GPS. Cryptographically secure data sequence W(h) for each satellite is selected from convolution by multiplying modulo "2" of decoded sequence D(h), navigation message Ns(h) and open range-finding code P(h).
EFFECT: disclosed is a method of processing signals of space radio navigation systems.
5 cl, 6 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области радионавигации, конкретно к способам обработки сигналов космических радионавигационных систем.The invention relates to the field of radio navigation, specifically to methods for processing signals from space radio navigation systems.

Уровень техникиState of the art

Известны способы обработки сигналов космических радионавигационных систем /1-4/.Known methods for processing signals from space radio navigation systems / 1-4 /.

Наиболее близким (по назначению и технической сущности) к заявляемому изобретению относится способ обработки сигналов космических радионавигационных систем /4/.The closest (by purpose and technical nature) to the claimed invention relates to a method for processing signals from space radio navigation systems / 4 /.

Известный способ обработки сигналов космических радионавигационных систем (КРНС) /4/ включает прием и выделение на частоте fL1 неизвестного точного кода

Figure 00000001
*
Figure 00000002
 или P(Y) при известном открытом коде
Figure 00000003
 или С/А в условиях отсутствия данных о начальной фазе сигнала ϕН и частоте Доплера fдоп, преобразование сигнала на частоте fL1 в цифровой вид
Figure 00000004
, определение частоты Доплера fдоп сигнала на частоте fL1, перенос спектра дискретного вещественного сигнала на нулевую частоту методом цифрового гетеродинирования
Figure 00000005
 , измерение требуемой фазовой поправки ΔϕН и фазовая коррекция сигнала с выделением квадратур, содержащих только P(Y) код
Figure 00000006
 и только C/А код
Figure 00000007
, декодирование открытого кода и чтение навигационного сообщения Ns(h), декодирование закрытого кода D(h), выделение из него закрытого дальномерного кода D*(h) путем вычитания навигационного сообщения и выделение из него криптостойкой последовательности данных W(h) для каждого навигационного спутника.A known method of processing signals from space radio navigation systems (SRNS) / 4 / includes receiving and extracting at an frequency f L1 an unknown exact code
Figure 00000001
 *
Figure 00000002
 or P (Y) with known open source
Figure 00000003
 or C / A in the absence of data on the initial phase of the signal ϕ H and Doppler frequency f add , converting the signal at a frequency f L1 into digital form
Figure 00000004
 , determination of the Doppler frequency f additional signal at a frequency f L1 , transfer of the spectrum of a discrete material signal to zero frequency by digital heterodyning
Figure 00000005
 , measurement of the required phase correction Δϕ H and phase correction of the signal with the selection of quadratures containing only P (Y) code
Figure 00000006
 and only C / A code
Figure 00000007
 decoding the open code and reading the navigation message Ns (h), decoding the closed code D (h), extracting the closed ranging code D * (h) from it by subtracting the navigation message and extracting from it a cryptographic sequence of data W (h) for each navigation satellite.

При этом прием и обработку сигналов КРНС производят на двух частотах, а измерение доплеровских частот разных навигационных спутников (НС) проводят с помощью следящих контуров ФАПЧ.In this case, the reception and processing of the SRRC signals is performed at two frequencies, and the Doppler frequencies of different navigation satellites (NS) are measured using the PLL tracking circuits.

Недостатком известного способа обработки сигналов КРНС является относительно невысокая точность декодирования сигналов КРНС, связанная с необходимостью высокой точности измерения частоты Доплера fдоп и начальной фазы ϕН сигналов КНРС.The disadvantage of this method of processing signals of the SPSS is the relatively low accuracy of decoding SPSS signals, associated with the need for high accuracy in measuring the Doppler frequency f add and the initial phase ϕ H of the SPSS signals.

Задачей и техническим результатом изобретения является повышение точности декодирования сигналов КРНС.The objective and technical result of the invention is to increase the accuracy of decoding signals of the SRS.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Решение поставленной задачи и достижение заявленного технического результата обеспечивается тем, что способ обработки сигналов космических радионавигационных систем включает прием и выделение на частоте fL1 неизвестного точного кода

Figure 00000001
*
Figure 00000002
 или P(Y) при известном открытом коде
Figure 00000003
 или С/А в условиях отсутствия данных о начальной фазе сигнала ϕН и частоте Доплера fдоп . Далее производят преобразование сигнала КРНС на частоте fL1 в цифровой вид
Figure 00000004
. После этого определяют частоту Доплера fдоп сигнала на частоте fL1 и переносят спектр дискретного вещественного сигнала на нулевую частоту методом цифрового гетеродинирования
Figure 00000005
. Далее производят измерение фазовой поправки ΔϕН и проводят фазовую коррекцию сигнала КРНС с выделением квадратур, содержащих только P(Y) код
Figure 00000006
 и только C/А код
Figure 00000007
. Затем декодируют открытый код и читают навигационное сообщение Ns(h). Одновременно декодируют закрытый код D(h), и выделяют из него закрытый дальномерный кода D*(h) путем вычитания навигационного сообщения и выделения из него криптостойкой последовательности данных W(h) для каждого навигационного спутника.The solution of this problem and the achievement of the claimed technical result is ensured by the fact that the method of processing signals from space radio navigation systems includes receiving and extracting an unknown exact code at a frequency f L1
Figure 00000001
 *
Figure 00000002
 or P (Y) with known open source
Figure 00000003
 or C / A in the absence of data on the initial phase of the signal ϕ H and Doppler frequency f add. Next, the conversion of the SRRC signal at a frequency f L1 into digital form is performed.
Figure 00000004
 . After that, determine the Doppler frequency f additional signal at a frequency f L1 and transfer the spectrum of a discrete material signal to zero frequency by digital heterodyning
Figure 00000005
 . Next, the phase correction Δϕ H is measured and the phase correction of the SPSC signal is carried out with the selection of quadratures containing only the P (Y) code
Figure 00000006
 and only C / A code
Figure 00000007
 . Then, the open code is decoded and the navigation message Ns (h) is read. At the same time, the closed code D (h) is decoded, and the closed rangefinder code D * (h) is extracted from it by subtracting the navigation message and extracting from it a cryptographic sequence of data W (h) for each navigation satellite.

Согласно изобретению перенос спектра дискретного вещественного сигнала

Figure 00000004
на нулевую частоту выполняют методом цифрового гетеродинирования. Разделение кодов C/А и P(Y) по отдельным квадратурам – методом фазовой коррекции сигнала на величину измеряемой фазовой поправки. Декодирование закрытого кода осуществляют путем пороговой обработки выделенной квадратуры сигнала с отслеживанием граничных значений изменения уровня сигнала
Figure 00000006
. Криптостойкую последовательность данных W(h) для каждого НС выделяют из свертки путем умножения по модулю «2» декодированной последовательности D(h), навигационного сообщения Ns(h) и открытого дальномерного P код – P(h).According to the invention, the transfer of the spectrum of a discrete material signal
Figure 00000004
 at zero frequency is performed by digital heterodyning. Separation of codes C / A and P (Y) according to individual quadratures - by the method of phase correction of the signal by the value of the measured phase correction. The decoding of the closed code is carried out by threshold processing of the selected quadrature of the signal with tracking the boundary values of the change in signal level
Figure 00000006
 . The cryptographic sequence of data W (h) for each NS is extracted from the convolution by multiplying modulo “2” the decoded sequence D (h), the navigation message Ns (h) and the open rangefinder P code - P (h).

Введение указанных отличий позволяет выделить криптостойкую последовательность данных W(h) для каждого НС без использования двухчастотной обработки сигналов КРНС и не требует применения следящих контуров ФАПЧ для точного измерения частоты Доплера fдоп сигналов КРНС.The introduction of these differences makes it possible to distinguish a cryptographic sequence of data W (h) for each NS without using dual-frequency processing of the SPSC signals and does not require the use of PLL tracking loops to accurately measure the Doppler frequency f of additional SPSS signals.

Этим обеспечивается повышение точности декодирования сигналов КРНС с одновременным сокращением времени на чтение навигационного сообщения.This provides an increase in the accuracy of decoding signals of the SRRC with a simultaneous reduction in the time for reading a navigation message.

Сущность изобретения поясняется чертежами, представленными на фиг. 1- фиг. 6.The invention is illustrated by the drawings presented in FIG. 1- FIG. 6.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ обработки сигналов КРНС; на фиг. 2- вид сигнала КРНС во временной (фиг. 2а) и спектральной (фиг. 2б) форме; на фиг. 3- схема цифрового гетеродинирования сигналов КРНС; на фиг. 4- временная диаграмма сигналов P(Y) и C(A) на выбранном участке после цифрового гетеродинирования и фазовой коррекции сигнала; на фиг. 5- временная диаграмма сигналов P(Y) и результатов их декодирования D(h); на фиг 6-сравнительная оценка результатов декодирования по предложенному и известному способу обработки сигналов КРНС, как функция вероятности (Рд) точного декодирования сигналов КНРС от отношения сигнал/шум (С/Ш).In FIG. 1 presents a functional diagram of a device that implements the proposed method for processing signals of the SRS; in FIG. 2 is a view of the SRRC signal in the time (Fig. 2a) and spectral (Fig. 2b) form; in FIG. 3- scheme of digital heterodyne signals of the SRRC; in FIG. 4-time diagram of the signals P (Y) and C (A) in the selected area after digital heterodyning and phase correction of the signal; in FIG. 5-time diagram of the signals P (Y) and the results of their decoding D (h); Fig. 6 is a comparative assessment of decoding results by the proposed and known method of processing the SRNS signals as a function of the probability (P d ) of the exact decoding of the LDL signals from the signal-to-noise (S / N) ratio.

На фиг. 1-6 обозначены:In FIG. 1-6 are indicated:

1 – аналоговый канал приема сигналов частоты L1 в полосе 20 МГц.1 - analog channel for receiving L1 frequency signals in the 20 MHz band.

2 – модуль аналого-цифрового преобразования АЦП.2 - module analog-to-digital conversion of the ADC.

3 – модуль расчета частоты Доплера.3 - Doppler frequency calculation module.

4 – модуль цифрового гетеродинирования4 - digital heterodyning module

5 – модуль генерации открытого грубого дальномерного кода С/А5 - module generating open coarse rangefinder code C / A

6 – модуль поиска начала периода открытого дальномерного кода6 - module search the beginning of the period of the open rangefinder code

7 – модуль измерения фазовой поправки7 - phase correction measurement module

8 – модуль фазовой коррекции и разделения открытого и закрытого кода по квадратурам8 - module phase correction and separation of open and closed code by quadrature

9 – модуль чтения навигационного сообщения9 - module reading the navigation message

10 – модуль декодирования закрытого кода путем пороговой обработки выделенной квадратуры сигнала с отслеживанием граничных значений изменения уровня сигнала;10 - module decoding of closed code by threshold processing of the selected quadrature of the signal with tracking the boundary values of the signal level;

11 – модуль генерации открытого точного дальномерного кода Р11 - module generating open accurate rangefinder code P

12 – модуль выделения криптостойкой последовательности данных W(h)12 - module allocation cryptographic data sequence W (h)

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Способ обработки сигналов космических радионавигационных систем включает прием и выделение на частоте fL1 неизвестного точного кода

Figure 00000001
*
Figure 00000002
 или P(Y) при известном открытом коде
Figure 00000003
 или С/А в условиях отсутствия данных о начальной фазе сигнала ϕН и частоте Доплера fдоп. Далее производят преобразование сигнала КРНС на частоте fL1 в цифровой вид
Figure 00000004
. После этого определяют частоту Доплера fдоп сигнала на частоте fL1 и переносят спектр дискретного вещественного сигнала на нулевую частоту методом цифрового гетеродинирования
Figure 00000005
. Далее производят измерение фазовой поправки ΔϕН и проводят фазовую коррекцию сигнала КРНС с выделением квадратур, содержащих только P(Y) код
Figure 00000006
 и только C/А код
Figure 00000007
. Затем декодируют открытый код и читают навигационное сообщение Ns(h). Одновременно декодируют закрытый код D(h), и выделяют из него закрытый дальномерный кода D*(h) путем вычитания навигационного сообщения и выделения из него криптостойкой последовательности данных W(h) для каждого навигационного спутника. Согласно изобретению перенос спектра дискретного вещественного сигнала
Figure 00000004
 на нулевую частоту выполняют методом цифрового гетеродинирования. Разделение кодов C/А и P(Y) по отдельным квадратурам – методом фазовой коррекции сигнала на величину измеряемой фазовой поправки. Декодирование закрытого кода осуществляют путем пороговой обработки выделенной квадратуры сигнала с отслеживанием граничных значений изменения уровня сигнала
Figure 00000006
. Криптостойкую последовательность данных W(h) для каждого НС выделяют из свертки путем умножения по модулю «2» декодированной последовательности D(h), навигационного сообщения Ns(h) и открытого дальномерного P код – P(h).A method of processing signals from space radio navigation systems includes receiving and extracting at an frequency f L1 an unknown exact code
Figure 00000001
 *
Figure 00000002
 or P (Y) with known open source
Figure 00000003
 or C / A in the absence of data on the initial phase of the signal ϕ H and Doppler frequency f add. Next, the conversion of the SRRC signal at a frequency f L1 into digital form is performed.
Figure 00000004
 . After that, determine the Doppler frequency f additional signal at a frequency f L1 and transfer the spectrum of a discrete material signal to zero frequency by digital heterodyning
Figure 00000005
 . Next, the phase correction Δϕ H is measured and the phase correction of the SPSC signal is carried out with the selection of quadratures containing only the P (Y) code
Figure 00000006
 and only C / A code
Figure 00000007
 . Then, the open code is decoded and the navigation message Ns (h) is read. At the same time, the closed code D (h) is decoded, and the closed rangefinder code D * (h) is extracted from it by subtracting the navigation message and extracting from it a cryptographic sequence of data W (h) for each navigation satellite. According to the invention, the transfer of the spectrum of a discrete material signal
Figure 00000004
 at zero frequency is performed by digital heterodyning. Separation of codes C / A and P (Y) according to individual quadratures - by the method of phase correction of the signal by the value of the measured phase correction. The decoding of the closed code is carried out by threshold processing of the selected quadrature of the signal with tracking the boundary values of the change in signal level
Figure 00000006
 . The cryptographic sequence of data W (h) for each NS is extracted from the convolution by multiplying modulo “2” the decoded sequence D (h), the navigation message Ns (h) and the open rangefinder P code - P (h).

При этом цифровое гетеродинирование сигнала

Figure 00000008
производят путем умножения преобразуемого сигнала
Figure 00000004
 на комплексный гармонический сигнал
Figure 00000009
 в соответствии с выражением In this case, digital signal heterodyning
Figure 00000008
 produced by multiplying the converted signal
Figure 00000004
 complex harmonic signal
Figure 00000009
 according to the expression

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
(1)
Figure 00000011
 (one)

где:Where:

Figure 00000012
и
Figure 00000013
 - реальная и мнимая составляющие квадратурного сигнала; fдоп – частота Доплера, обусловленная движением КА по известной траектории относительно точки приема сигнала;
Figure 00000012
 and
Figure 00000013
 - real and imaginary components of the quadrature signal; f add - Doppler frequency due to the motion of the spacecraft along a known path relative to the signal receiving point;

ϕН – случайная начальная фаза принятого сигнала, обусловленная неопределенностью длинны трасы его прохождения;ϕ H - random initial phase of the received signal, due to the uncertainty of the length of the path of its passage;

Figure 00000014
- принятый и оцифрованный сигнал на частоте fL1;
Figure 00000014
 - received and digitized signal at a frequency f L1 ;

fПЧ – промежуточная частота на выходе аналогового модуля приема, равная разности fL1 и частоты гетеродина приемного модуля fГ;f IF - the intermediate frequency at the output of the analog reception module, equal to the difference f L1 and the local oscillator frequency of the receiving module f G ;

fД – частота дискретизации.f D - sampling rate.

Фазовую коррекцию сигнала

Figure 00000015
на измеряемую по известному открытому коду величину фазовой поправки ϕН проводят из условий:Signal Phase Correction
Figure 00000015
 the phase correction value ϕ N measured by a known open code is carried out from the conditions:

Figure 00000016
(2)
Figure 00000016
 (2)

Figure 00000017
(3)
Figure 00000017
 (3)

Figure 00000018
(4)
Figure 00000018
 (four)

Figure 00000019
(5)
Figure 00000019
 (five)

Figure 00000020
(6)
Figure 00000020
 (6)

где:Where:

k* – номер отсчета сигнала, соответствующий началу периода открытого дальномерного кода С/А;k * is the signal reference number corresponding to the beginning of the period of the open range-measuring code C / A;

N – количество отсчетов, соответствующее длине открытого дальномерного кода С/А;N is the number of samples corresponding to the length of the open range-finding code C / A;

Figure 00000021
– поправка, учитывающая четверть комплексной плоскости, в которой располагается комплексное число
Figure 00000022
 и вычисляемая в зависимости от знаков компонент
Figure 00000023
.
Figure 00000021
 - correction taking into account a quarter of the complex plane in which the complex number is located
Figure 00000022
 and computed depending on the signs of the component
Figure 00000023
 .

Пороговую обработку выделенной квадратуры сигнала осуществляют из условия:The threshold processing of the selected quadrature signal is carried out from the condition:

Figure 00000024
(7)
Figure 00000024
 (7)

Figure 00000025
(8)
Figure 00000025
 (eight)

где:Where:

Figure 00000026
= (Vmax+Vmin)/2 –порог принятия решения, равный среднему значению границ изменения сигнала;
Figure 00000026
 = (V max + V min ) / 2 –threshold of decision making equal to the average value of the boundaries of the signal change;

Figure 00000027
– свертка внутри одного бита кода;
Figure 00000027
 - convolution inside one bit of code;

M – количество отсчетов сигнала, равное по длительности одному биту кода;M is the number of signal samples equal in duration to one bit of the code;

h – номер анализируемого бита кода;h is the number of the analyzed code bit;

L – общее количество бит в анализируемой выборке.L is the total number of bits in the analyzed sample.

Устройство, реализующее предложенный способ обработки сигналов космических радионавигационных систем (КРНС), содержит последовательно соединенные аналоговый канал 1 приема сигналов частоты L1 в полосе 20 МГц, модуль 2 аналого-цифрового преобразования (АЦП) сигналов КРНС, модуль 4 цифрового гетеродинирования сигналов КРНС. Второй вход модуля 4 соединен с выходом модуля 3 расчета частоты Доплера. Первый выход модуля 4 цифрового гетеродинирования соединен через модуль 9 чтения навигационного сообщения с первым входом модуля 12 выделения криптостойкой последовательности данных W(h). Второй выход модуля 4 цифрового гетеродинирования соединен через модуль 6 поиска начала периода открытого дальномерного кода, через модуль 8 фазовой коррекции и разделения открытого и закрытого кода по квадратурам, через модуль 10 декодирования закрытого кода путем пороговой обработки выделенной квадратуры сигнала с отслеживанием граничных значений изменения уровня сигнала со вторым входом модуля 12 выделения криптостойкой последовательности данных W(h), третий вход которого соединен с выходом модуля 11 генерации открытого точного дальномерного кода Р. Второй вход модуля 6 соединен с выходом модуля 5 генерации открытого грубого дальномерного кода С/А, а его выход через модуль 7 измерения фазовой поправки соединен со вторым входом модуля 8.A device that implements the proposed method for processing signals from space radio navigation systems (SRNS), contains a serially connected analog channel 1 for receiving L1 frequency signals in the 20 MHz band, module 2 for analog-to-digital conversion (ADC) of SRNS signals, module 4 for digital heterodyning of SRNS signals. The second input of module 4 is connected to the output of module 3 for calculating the Doppler frequency. The first output of digital heterodyning module 4 is connected through the navigation message reading module 9 to the first input of the cryptographic data sequence extraction module 12 (W (h). The second output of digital heterodyning module 4 is connected through module 6 for searching for the beginning of the open ranging code period, through module 8 for phase correction and separation of open and closed code by quadrature, through module 10 for decoding the closed code by threshold processing of the selected square of the signal with monitoring of boundary values of signal level changes with the second input of the module 12 allocation cryptographic sequence of data W (h), the third input of which is connected to the output of the module 11 generating an open accurate range dimensional code R. The second input unit 6 connected to the output unit 5 generate open coarse ranging code C / A, and the output unit 7 through the measurement of the phase correction is coupled to the second input unit 8.

Устройство, реализующее предложенный способ обработки сигналов КРНС, работает следующим образом.A device that implements the proposed method for processing signals of the SRS, works as follows.

Канал 1 принимает сигналы КРНС на частоте L1 в полосе частот 20 МГц. Принятые сигналы КРНС в канале 1 усиливаются и передаются на модуль 2 АЦП. В модуле 2 аналоговые сигналы КРНС преобразуются в цифровую форму и передаются на модуль 4 цифрового гетеродинирования. В модуле 4 цифровое гетеродинирование сигнала

Figure 00000008
производится (фиг. 3) путем умножения преобразуемого сигнала
Figure 00000004
 модуля 3, на комплексный гармонический сигнал
Figure 00000009
 в соответствии с выражением (1). Результаты цифрового гетеродинирования
Figure 00000008
 по первому выходу модуля 4 передаются в модуль 6, а по второму выходу - на модуль 9 чтения навигационного сообщения
Figure 00000008
. Прочитанное в модуле 9 сообщение в сигнале КРНС на частоте L1 передается на первый вход модуля 12 для выделения криптостойкой последовательности данных W(h). Одновременно в модуле 6 производится поиск начала периода открытого дальномерного кода С/А на основе генерации открытого грубого дальномерного кода С/А в модуле 6. Найденное в модуле 6 начало кода С/А передается по первому выходу в модуль 8 фазовой коррекции и разделения открытого и закрытого кода по квадратурам, а по второму выходу в модуль 7 измерения фазовой поправки ΔϕН. Далее в модуле 8 проводят фазовую коррекцию сигнала
Figure 00000015
 из условий (2) – (6) на величину фазовой поправки ϕН. Откорректированный в блоке 8 сигнал
Figure 00000015
 передается на модуль 10. В модуле 10 производится декодирование закрытого кода путем пороговой обработки выделенной квадратуры сигнала с отслеживанием граничных значений изменения уровня сигнала КРНС. Пороговая обработка выделенной квадратуры сигнала производится из условий (7) – (8). Результаты пороговой обработки в модуле 10 передаются на второй вход модуля 12 выделения криптостойкой последовательности данных W(h). Одновременно в модуле 11 производится генерация открытого точного дальномерного кода Р и передача его на третий вход указанного выше модуля 12. На основе входных данных в модуле 12 производится корреляционная обработка принятых сигналов КНРС и выделение из них криптостойкой последовательности данных W(h) и декодирование информационных сообщений спутниковых систем связи.Channel 1 receives SRNS signals at a frequency of L1 in the frequency band of 20 MHz. The received signals of the SRRC in channel 1 are amplified and transmitted to module 2 of the ADC. In module 2, the analog signals of the SRRC are converted to digital form and transmitted to module 4 of digital heterodyning. In module 4, digital signal heterodyning
Figure 00000008
 produced (Fig. 3) by multiplying the converted signal
Figure 00000004
 module 3, on a complex harmonic signal
Figure 00000009
 in accordance with the expression (1). Digital heterodyning results
Figure 00000008
 on the first output of module 4 are transferred to module 6, and on the second output - to module 9 of reading the navigation message
Figure 00000008
 . The message read in module 9 in the SPSC signal at the frequency L1 is transmitted to the first input of module 12 to highlight the cryptographic sequence of data W (h). At the same time, in module 6, a search is made for the beginning of the period of the open C / A ranging code based on the generation of the open coarse C / A ranging code in module 6. The beginning of the C / A code found in module 6 is transmitted via the first output to phase correction module 8 and separating the open closed code by quadrature, and by the second output to the module 7 measuring phase correction Δϕ N. Then, in module 8, phase correction of the signal is carried out
Figure 00000015
 from conditions (2) - (6) by the value of the phase correction ϕ Н. Signal corrected in block 8
Figure 00000015
 transmitted to module 10. In module 10, the decoding of the closed code is performed by threshold processing of the selected quadrature of the signal with monitoring of the boundary values of the level change of the SRS signal. The threshold processing of the selected quadrature of the signal is performed from conditions (7) - (8). The results of threshold processing in module 10 are transmitted to the second input of module 12 for extracting a cryptographic data sequence W (h). At the same time, module 11 generates an open exact range-finder code P and transfers it to the third input of the above module 12. Based on the input data in module 12, the received signals of the SSCC are correlated and a cryptographic sequence of data W (h) is extracted from them and information messages are decoded satellite communication systems.

Промышленная применимость.Industrial applicability.

Изобретение разработано на уровне технического предложения, математической модели и программного обеспечения обработки сигналов КРНС.The invention was developed at the level of technical proposal, mathematical model and software for signal processing of the SRSN.

Результаты математического моделирования (фиг. 6) показали возможность повышения точности декодирования сигналов КРНС на 5-15% и, как следствие, достичь заявленного технического результата изобретения.The results of mathematical modeling (Fig. 6) showed the possibility of increasing the accuracy of decoding signals from 5 to 15% and, as a result, to achieve the claimed technical result of the invention.

Источники информацииInformation sources

1. OPTIMUM SEMI-CODELESS CARRIER PHASE TRACKING OF L2 К. Т. Woo NavCom Technology, Inc., Redondo Beach, California (Presented at the 12th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, Nashville, Tennesee, September 14-17, 1999).1. OPTIMUM SEMI-CODELESS CARRIER PHASE TRACKING OF L2 K. T. Woo NavCom Technology, Inc., Redondo Beach, California (Presented at the 12th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, Nashville, Tennesee, September 14 -17, 1999).

2. US 3047660 John P. Costas "Means for Obtaining Character Time in a Radio Communication System Receiver".2. US 3047660 John P. Costas "Means for Obtaining Character Time in a Radio Communication System Receiver".

3. Цифровые радиоприемные системы: Справочник / М.И.Жодзишский, Р.Б Мазепа и др. / Под редакцией М.И.Жодзишского. - М.: Радио и связь, 1990, 208 с.3. Digital radio receiving systems: Handbook / M.I.Zhodzishsky, R. B. Mazepa and others / Edited by M.I. Zhodzishsky. - M .: Radio and communications, 1990, 208 p.

4. RU 2363099, 20.09.2008.4. RU 2363099, 09/20/2008.

Claims (30)

1. Способ обработки сигналов космических радионавигационных систем, включающий прием и выделение на частоте fL1 неизвестного точного кода
Figure 00000028
*
Figure 00000029
 или P(Y) при известном открытом коде
Figure 00000030
 или С/А в условиях отсутствия данных о начальной фазе сигнала ϕН и частоте Доплера fдоп, преобразование сигнала на частоте fL1 в цифровой вид
Figure 00000031
, определение частоты Доплера fдоп сигнала на частоте fL1, перенос спектра дискретного вещественного сигнала на нулевую частоту методом цифрового гетеродинирования
Figure 00000032
 , измерение требуемой фазовой поправки ϕН и фазовая коррекция сигнала с выделением квадратур, содержащих только P(Y) код
Figure 00000033
 и только C/А код
Figure 00000034
, декодирование открытого кода и чтение навигационного сообщения Ns(h), декодирование закрытого кода D(h), выделение из него закрытого дальномерного кода D*(h) путем вычитания навигационного сообщения и выделение из него криптостойкой последовательности данных W(h) для каждого навигационного спутника, отличающийся тем, что перенос спектра дискретного вещественного сигнала
Figure 00000031
 на нулевую частоту выполняют методом цифрового гетеродинирования, разделение кодов C/А и P(Y) по отдельным квадратурам - методом фазовой коррекции сигнала на величину измеряемой фазовой поправки, декодирование закрытого кода осуществляют путем пороговой обработки выделенной квадратуры сигнала с отслеживанием граничных значений изменения уровня сигнала
Figure 00000033
, а криптостойкую последовательность данных W(h) для каждого НС выделяют из свертки путем умножения по модулю «2» декодированной последовательности D(h), навигационного сообщения Ns(h) и открытого дальномерного P кода – P(h).1. A method of processing signals from space radio navigation systems, comprising receiving and extracting at an frequency f L1 an unknown exact code
Figure 00000028
 *
Figure 00000029
 or P (Y) with known open source
Figure 00000030
 or C / A in the absence of data on the initial phase of the signal ϕ H and Doppler frequency f add , converting the signal at a frequency f L1 into digital form
Figure 00000031
 , determination of the Doppler frequency f additional signal at a frequency f L1 , transfer of the spectrum of a discrete material signal to zero frequency by digital heterodyning
Figure 00000032
 , measurement of the required phase correction ϕ H and phase correction of the signal with the selection of quadratures containing only P (Y) code
Figure 00000033
 and only C / A code
Figure 00000034
 decoding the open code and reading the navigation message Ns (h), decoding the closed code D (h), extracting the closed ranging code D * (h) from it by subtracting the navigation message and extracting from it a cryptographic sequence of data W (h) for each navigation satellite, characterized in that the transfer of the spectrum of a discrete material signal
Figure 00000031
 zero frequency is performed by digital heterodyning, the C / A and P (Y) codes are separated into separate quadratures - by the phase correction of the signal by the measured phase correction value, the closed code is decoded by threshold processing of the selected signal quadrature with monitoring of boundary values of signal level changes
Figure 00000033
 and the cryptographic sequence of data W (h) for each NS is extracted from the convolution by multiplying modulo “2” the decoded sequence D (h), the navigation message Ns (h), and the open ranging P code - P (h). 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что цифровое гетеродинирование сигнала
Figure 00000035
 производят путем умножения преобразуемого сигнала
Figure 00000031
 на комплексный гармонический сигнал
Figure 00000036
.2. The method according to p. 1, characterized in that the digital heterodyning signal
Figure 00000035
 produced by multiplying the converted signal
Figure 00000031
 complex harmonic signal
Figure 00000036
 . 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что умножение сигналов проводят в соответствии с выражением3. The method according to p. 2, characterized in that the multiplication of signals is carried out in accordance with the expression
Figure 00000037
Figure 00000037
Figure 00000038
Figure 00000038
 гдеWhere
Figure 00000039
 и
Figure 00000040
 - реальная и мнимая составляющие квадратурного сигнала; fдоп – частота Доплера, обусловленная движением КА по известной траектории относительно точки приема сигнала;
Figure 00000039
 and
Figure 00000040
 - real and imaginary components of the quadrature signal; f add - Doppler frequency due to the motion of the spacecraft along a known path relative to the signal receiving point; ϕН – случайная начальная фаза принятого сигнала, обусловленная неопределенностью длинны трасы его прохождения;ϕ H - random initial phase of the received signal, due to the uncertainty of the length of the path of its passage;
Figure 00000041
 - принятый и оцифрованный сигнал на частоте fL1;
Figure 00000041
 - received and digitized signal at a frequency f L1 ; Fпч – промежуточная частота на выходе аналогового модуля приема, равная разности fL1 и частоты гетеродина приемного модуля fГ;F PCH - the intermediate frequency at the output of the analog reception module, equal to the difference f L1 and the local oscillator frequency of the receiving module f G ; fД – частота дискретизации.f D - sampling rate. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фазовую коррекцию сигнала
Figure 00000042
 на измеряемую по известному открытому коду величину фазовой поправки ΔϕН проводят из условий:4. The method according to p. 1, characterized in that the phase correction of the signal
Figure 00000042
 the phase correction value Δϕ N measured by the known open code is carried out from the conditions:
Figure 00000043
Figure 00000043
Figure 00000044
Figure 00000044
Figure 00000045
Figure 00000045
Figure 00000046
Figure 00000046
Figure 00000047
Figure 00000047
 гдеWhere k* – номер отсчета сигнала, соответствующий началу периода открытого дальномерного кода С/А;k * is the signal reference number corresponding to the beginning of the period of the open range-measuring code C / A; N – количество отсчетов, соответствующее длине открытого дальномерного кода С/А;N is the number of samples corresponding to the length of the open range-finding code C / A;
Figure 00000048
 – поправка, учитывающая четверть комплексной плоскости, в которой располагается комплексное число
Figure 00000049
, и вычисляемая в зависимости от знаков компонент
Figure 00000050
.
Figure 00000048
 - correction taking into account a quarter of the complex plane in which the complex number is located
Figure 00000049
 , and calculated depending on the signs of the component
Figure 00000050
 . 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пороговую обработку выделенной квадратуры сигнала осуществляют из условия:5. The method according to p. 1, characterized in that the threshold processing of the selected quadrature signal is carried out from the condition:
Figure 00000051
Figure 00000051
Figure 00000052
Figure 00000052
 гдеWhere
Figure 00000053
= (Vmax+Vmin)/2 - порог принятия решения, равный среднему значению границ изменения сигнала;
Figure 00000053
 = (V max + V min ) / 2 - decision threshold equal to the average value of the signal change boundaries;
Figure 00000054
 – свертка внутри одного бита кода;
Figure 00000054
 - convolution inside one bit of code; M – количество отсчетов сигнала, равное по длительности одному биту кода;M is the number of signal samples equal in duration to one bit of the code; h – номер анализируемого бита кода;h is the number of the analyzed code bit; L – общее количество бит в анализируемой выборке.L is the total number of bits in the analyzed sample.
RU2018140982A 2018-11-21 2018-11-21 Method of processing signals of space radio navigation systems RU2695537C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018140982A RU2695537C1 (en) 2018-11-21 2018-11-21 Method of processing signals of space radio navigation systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018140982A RU2695537C1 (en) 2018-11-21 2018-11-21 Method of processing signals of space radio navigation systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2695537C1 true RU2695537C1 (en) 2019-07-24

Family

ID=67512405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018140982A RU2695537C1 (en) 2018-11-21 2018-11-21 Method of processing signals of space radio navigation systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2695537C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3047660A (en) * 1960-01-06 1962-07-31 Gen Electric Means for obtaining character time in a radio communication system receiver
US4291275A (en) * 1979-06-13 1981-09-22 Rca Corporation Frequency demodulation system
RU2363099C2 (en) * 2007-03-12 2009-07-27 Закрытое акционерное общество "Конструкторское бюро навигационных систем" (ЗАО "КБ НАВИС") Method and device of un-coded signals of satellite navigation system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3047660A (en) * 1960-01-06 1962-07-31 Gen Electric Means for obtaining character time in a radio communication system receiver
US4291275A (en) * 1979-06-13 1981-09-22 Rca Corporation Frequency demodulation system
RU2363099C2 (en) * 2007-03-12 2009-07-27 Закрытое акционерное общество "Конструкторское бюро навигационных систем" (ЗАО "КБ НАВИС") Method and device of un-coded signals of satellite navigation system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7124047B2 (en) System and method for time-of-flight detection
EP1052786A1 (en) Receiver for pseudo-noise signals from satellite radio-navigation systems
JP4498841B2 (en) GPS correlation peak signal search method and system therefor.
KR102228715B1 (en) Method and apparatus for frame synchronization in a positioning system
JP5965765B2 (en) Satellite positioning signal receiving method and apparatus
JP2013518260A (en) Navigation data bit synchronization system, method and computer program for GNSS receiver
CN106918822B (en) Calculate the GNSS receiver of the non-fuzzy discriminator for parsing subcarrier tracking fuzziness
JP2020512560A (en) Global Navigation Satellite System (GNSS) signal tracking
KR20110060734A (en) Apparatus and method for adaptive acquiring satellite navigation signal
EP3032279B1 (en) Pseudorange determinator, method for providing a pseudorange information and computer program
JP4777353B2 (en) GPS positioning method and GPS positioning device
RU2695537C1 (en) Method of processing signals of space radio navigation systems
KR100713661B1 (en) A receiver for a spread spectrum system
KR100884705B1 (en) Bit synchronization in a communications device
CN108169773B (en) Satellite navigation signal tracking method based on maximum likelihood coherent integration
Xu et al. Algorithms and results of tracking BeiDou signals during strong ionospheric scintillation over Ascension Island
JP4160969B2 (en) Satellite positioning method
RU2570837C2 (en) Apparatus and method
RU189301U1 (en) A device for processing signals of space radio navigation systems
JP6860971B2 (en) Signal processing device and receiving device and code tracking method
Divya et al. Evaluating the performance of GPS signals acquisition and tracking
Elhandaoui et al. Implementation of a robust intelligent GNSS receiver based on BOC modulation approach: An overview
RU2205417C2 (en) Multichannel receiver-indicator of satellite radio navigation systems
JP7524223B2 (en) System and method for determining time flight using both code and phase classification of received signals - Patents.com
Wu et al. Performance analysis of typical Kalman filter based GPS tracking loop