Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 2

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 

Литература

1. Метеорологические автоматизированные радиолокационные сети (коллективная монография ИРАМа). СПб, Гидрометеоиздат, 2002, с. 332.

2. Автоматизированные метеорологические радиолокационные комплексы «Метео­ячейка». (Коллективная монография ИРАМа), СПб, Гидрометеоиздат, 2007, с. 238.

3. O'Hara F. and Bech J. Operational use of pulse compression in weather radar. 32 Conf. on radar met., 2005, American meteorological society.

4. Weber M. Advances in operational weather radar technology. USA, MIT, Lincoln laboratory journal, v. 16, No. 1, 2006, p. 9-30.

5. Zrnic D.C., Kimpel J.F. et al. Agile-beam phased array radar for weather observations. BAMS, 2007, p. 1753-1766.

СРРСН'2008

I-ч.І - 13

УЧЕТ СОВРЕМЕННЫХ ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ GNSS-ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ И ПРОИЗВОДСТВЕ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ АППАРАТУРЫ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ СПУТНИКОВЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Лукьяненко Н.В.

ГП Оризон-Навигация, ул. Мазура 24, г. Смела, Черкасская обл. Украина. Тел.+380473345210, e-mail: mykolalukianenko@orizon-navigation.com The given work is devoted to the GPS/GLONASS receiver features and the Orizon-Navigation/Navis-Ukraine experience in this field. Beacause GLONASS differ from GPS, the two-system receiver design should take account those differences.

В последнее время, в связи с развитием ГЛОНАСС и планами по созданию евро­пейской спутниковой навигационной системы Galileo, в мире возрос интерес к много­системным навигационным приемникам. Действительно, такие приемники обеспечивают за счет большего числа видимых спутников лучшую доступность, облегчают контроль целостности, улучшают точность при значительных затенениях радиовидимости.

Специалисты предприятий «Оризон-Навигация» и «Навис-Украина» достаточно давно занимаются разработкой двухсистемных приемников GPS/ГЛОНАСС и аппарату­ры на их базе, на этих предприятиях накоплен большой практический опыт совместного использования сигналов двух разных систем для целей навигации, геодезии и синхрони­зации времени. Приведенные в докладе данные получены в результате исследовательских и опытно-конструкторских работ, проведенных специалистами наших предприятий.

Преимущества двухсистемного приемника GPS/ГЛОНАСС

Доступность, точность, целостность. Полностью развернутые глобальные навига­ционные спутниковые системы являются совершенным средством для определения ме­стоположения, скорости и времени. Наиболее полно их возможности проявляются при работе на открытой площадке, когда в поле зрения находится максимальное число спут­ников и отсутствуют отраженные сигналы. При этом имеются все условия для обеспече­ния точности, доступности и достоверности, поскольку имеется достаточное количество видимых спутников для получения решения, обеспечивается хорошая геометрия разме­щения спутников относительно потребителя и обеспечивается избыточность измерений для работы алгоритмов RAIM. Тем не менее одна система не может обеспечить 100% доступность и целостность.

При наличии частичных затенений радиовидимости, которые характерны для усло­вий применения на наземном транспорте, возможности точного позиционирования ухуд­шаются. При этом количество видимых спутников одной системы может быть недоста­точным не только для получения точного и достоверного решения, но и возможность са­мого решения часто становится проблематичной. Использование двух навигационных систем существенно улучшает возможности потребителя.

В качестве примера преимуществ двухситемногоприемника в таблице и на рис. 1.. .3 приведены результаты работы приемника GPS/ГЛОНАСС вблизи вертикальной сте­ны, затеняющей половину небосвода. Все результаты получены на одно и то же время и для одинаковой конфигурации созвездия спутников.

 

открытая площадка

затенение

затенение

затенение юж-

 

 

восточной стороны

западной стороны

ной стороны

количество определений координат ГЛОНАСС+GPS

І

77б3

9254

7514

процент относительно от­крытой площадки (GPS)

100%

49%

90%

8%

процент относительно от­крытой площадки (ГЛОНАСС+GPS)

100%

84%

100%

81%

СРРСН'2008

I-чЛ - 14

-STOREGIS V4.0®

40m-

statistic

Date: 00.00.00 B: 49*12.1001N L: 031*51.ЭЭ60Е H: +155.5 m N: 9254 rms2D: 0.95 nn rms_H: 0.65 nn deltaMy: 0.01 m deltaMh: 0.02 m

Рис. 1. ГЛОНАСС +GPS

Открытая площадка

Рис. 2. ГЛОНАСС +GPS

Затенение с восточной стороны

STOREGISV4.0©

statistic

Date: 00.00.00 В: 49*12.1007N L: 031*51.9941E H: +157.1 m N: 4555 rms2D: 12.84 m rms_H: 8.24 m deltaMx: 2.50 m deltaMh: 1.60 m

Рис. 3. GPS Затенение с восточной стороны

Помехоустойчивость. Поскольку GPS и ГЛОНАСС работают на отличающихся частотах, совмещенный приемник должен быть многочастотным. В простейшем случае это двухчастотный приемник, принимающий в диапазоне L1 сигналы L1 C/A GPS и G1 СТ ГЛОНАСС. Технически возможно объединить обработку этих сигналов в одном ра­диоприемном тракте и в одном сигнальном процессоре. Но если объединение сигнальной обработки в одном чипе имеет только плюсы (универсальность каналов, лучшая согласо­ванность каналов экономия места и потребляемой мощности, то объединенный радио­приемный тракт порождает существенный недостаток, перечеркивающий в эксплуатации все достоинства двухсистемного приемника: радиопомеха в диапазоне GPS или ГЛОНАСС одинаково мешает приему обеих сигналов. Разделив приемные тракты полу­чаем дополнительное преимущество: помеха GPS не мешает ГЛОНАСС и наоборот.

По отношению к помехе такой приемник (рис. 4) ведет себя, как два раздельных приемника GPS и ГЛОНАСС (см. рис. 5).

Рис. 4. Пример реализации двухсистемного приемника с раздельными радиоприемными трактами GPS и ГЛОНАСС

СРРСН'2008

I-чЛ - 15

Рис. 5. Пороговые значения гармонической помехи для двухсистемного приемника при приеме сигналов GPS и ГЛОНАСС

Особенности ГЛОНАСС и их отражение на построении приемника Калибровка радиоприемного тракта. ГЛОНАСС является системой с частотным разделением сигналов спутников в отличие от GPS с кодовым разделением сигналов. Это порождает необходимость учитывать неравномерность группового времени задержки (ГВЗ) сигналов в полосе радиоприемного тракта. С учетом необходимости обеспечения совместимости с наземными терминалами системы мобильной спутниковой связи Global-star в радиоприемном тракте ГЛОНАСС неравномерность ГВЗ (см. рис.6) может дости­гать несколько десятков наносекунд (до 30 метров). При использовании фильтров ПАВ (см. рис. 7), характеристики которых существенно зависят от температуры, без калибров­ки ГВЗ в реальном времени можно существенно потерять в точности. Технические реше­ния по калибровке радиоприемного тракта достаточно хорошо отработаны нашими спе­циалистами, найден способ встраивания схем калибровки в ASIC сигнальной обработки, что существенно снижает аппаратные затраты на реализацию калибровки.

Полная калибровка. Задержка в нсек. ПТ код. Частотный план до 2005 года.

СРРСН'2008

1-ч.1 - 16

Полная калибровка. Задержка в нсек. ПТ код. Частотный план после 2005 года.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

t

щ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

/

 

 

 

 

 

У

 

 

 

 

 

 

 

 

-7      -6      -5      -4      -3      -2      -l       Gl       2       3       4       5       6       7       8       9      lG     ll l2

-1 CA_f

-2 CA_f -3 CA_f

4 CA_f -

— 5 CA_f -6 CA_f -

7 CA_f -8 CA_f

-9 CA_f

-lG CA_f       all CA_f

 

 

 

Рис. 6. Зависимость ГВЗ от литерной частоты принимаемого спутника в приемнике с фильтром ПАВ

Параметры коррелятора. Тактовая частота кода псевдослучайной последователь­ности в ГЛОНАСС в два раза меньше чем в GPS, это вызывает необходимость примене­ния своих параметров коррелятора приемника для оптимального слежения за сигналом ГЛОНАСС.

Использование взвешенных измерений. Точностные характеристики ГЛОНАСС отличаются от GPS, поэтому при получении навигационного решения в двухсистемном приемнике должны применяться взвешенные измерения. Неучет этого фактора приводит к ухудшению двухсистемного решения относительно GPS решения.

Информация, передаваемая спутниками. В ГЛОНАСС эфемеридная информация содержит координаты спутника на фиксированный момент времени и их производные, в отличие от GPS где передаются кеплеровы элементы орбиты. Всилу этого в ГЛОНАСС старение эфемерид происходит быстрее, чем в GPS и при возрасте эфемерид более 30 мин наблюдается быстрая деградация точности.

возраст ЭИ

3G минут

6G минут

l2G минут

l8G минут

погрешность ЭИ

2.5 - 3.5 м

lG - l5 м

38 - 4G м

l3G - l4G м

Для нормального использования ГЛОНАСС необходимо иметь возможность регу­лярного обновления эфемерид (период передачи эфемерид равен 3G сек). В связи с этим для применений в городских условиях Assisted режим (в части передачи эфемерид по наземным линиям связи) может иметь для ГЛОНАСС даже большее значение чем для GPS. Внедрение Assisted GPS/ГЛОНАСС позволит в полной мере реализовать преимуще­ства двухсистемного GPS/ГЛОНАСС приемника при его использовании в городских ус­ловиях.

Системная шкала времени. Системная шкала времени ГЛОНАСС отличается от системной шкалы времени GPS. Величина расхождения изменяется но может достигать десятков и сотен наносекунд и это требует специальных усилий при разработке алгорит­мов навигационного решения. Применяемые в двухсистемных приемниках алгоритмы позволяют определить расхождение шкал времени в качестве одного из неизвестных.

СРРСН'2GG8

I-ч.і - l7

Использование модели ионосферной задержки. ГЛОНАСС, по состоянию на се­годняшний день, не передает параметры модели ионосферной задержки, что ухудшает точность определения координат одночастотным приемником ГЛОНАСС. В двухсистем-ном приемнике параметры модели ионосферной задержки, передаваемой GPS, успешно используются для коррекции измерений ГЛОНАСС.

Выводы. Поскольку ГЛОНАСС и GPS во многом отличаются, механический пере­нос технических решений приемника GPS на приемник GPS/ГЛОНАСС может ухудшить характеристики последнего в сравнении с приемником «только GPS».

Учет особенностей каждой из систем при проектировании двухсистемного прием­ника позволяет в полной мере реализовать преимущества совместного использования двух систем. Опыт разработки двухсистемных приемников GPS/ГЛОНАСС, накоплен­ный на предприятиях Оризон-Навигация и Навис-Украина, подтверждает возможность объединения достоинств каждой из систем и минимизации проявления их недостатков в объединенном продукте.

При создании многосистемных приемников с использованием сигналов Galileo так­же необходимо учитывать особенности этой системы. Специалисты предприятий «Ори-зон-Навигация» и «Навис-Украина» имеют положительный опыт работы с сигналами Galileo в рамках европейского проекта GIRASOLE. Нами создан прототип многосистем­ного многочастотного приемника GPS/ГЛОНАСС/Galileo, с помощью которого принят сигнал спутника GIOV-A Galileo и получено решение по сигналам имитатора сигналов Galileo, разработанного в рамках этого же проекта.

СРРСН'2GG8

I-ч.і - l8

ПЛАНАРНЫЕ МЕТАМАТЕРИАЛЫ

Просвирнин С.Л. Радиоастрономический институт НАН Украины 61002, Харьков, ул. Краснознаменная, 4, отдел теоретической радиофизики Тел. (057) 720-35-96, Факс (057) 706-14-15 E-mail: prosvirn@rian.kharkov.ua, http://prosvirn.uaic.net Brief review of works is presented that related to the study of planar metamaterials and in which the author took part directly. Planar chirality, high impedance surfaces and trapped mode regime of thin periodic structures are discussed with reference to microwaves and infrared wavelength region.

Метаматериалы представляют собой искусственные среды, которые имеют электро­магнитные свойства, у известных естественных материалов не обнаруженные.

Многие идеи, относящиеся к физике метаматериалов, родились в сообществе специа­листов в области микроволновой техники. В настоящее время имеются технологические воз­можности создавать нано-структурированные материалы и, в связи с этим, эксплуатировать идеи создания искусственных металлических и диэлектрических структур с уникальными электромагнитными свойствами в микроволновом диапазоне для целей оптики инфракрасно­го и даже видимого диапазона длин волн. Специалисты в области фотоники развивают идеи разработок микроволновых метаматериалов применительно к оптике, а исследователи мик­роволнового сообщества заинтересованы в новых возможных приложениях метаматериалов. Благодаря этому объединению усилий, вероятнее всего, следует ожидать перспективных приложений метаматериалов именно в фотонике [1].

Как правило, искусственные материалы представляют собой периодические структуры. Наряду с объемными периодическими по трем направлениям в пространстве искусственны­ми материалами, рассматриваются планарные метаматериалы. Планарный метаматериал представляет собой слой композита с уникальными электромагнитными свойствами, постро­енный на основе некоторой периодической по двум направлениям структуры.

В докладе представлен обзор результатов исследований планарных метаматериалов, в которых принимал участие автор, и соответствующих теоретических методов.

Планарная киральность. На основе анализа поляризационных изменений при ди­фракции света на планарной киральной периодической структуре с помощью леммы Лорен­ца показано, что собственные поляризационные состояния у волн, дифрагирующих через решетку в противоположных направлениях, являются биортогональными [2].

Волна круговой поляризации при нормальном падении на анизотропную структуру проходит через нее, частично преобразуясь в волну, которая имеет противоположное направ­ление вращения вектора электрического поля. Особенность прохождения через диссипатив-ную киральную структуру состоит в асимметрии такого преобразования при падении волны с противоположных направлений [3].

Высокоимпедансные поверхности. Как известно, при нормальном отражении пло­ской электромагнитной волны идеально проводящей плоскостью, векторы напряженно­сти падающего и отраженного электрического поля имеют равные величины, но проти­воположные направления, из-за равенства нулю напряженности суммарного электриче­ского поля в проводнике. Поэтому коэффициент отражения такой "электрической стен­ки", равен -1, а поверхностный импеданс - нулю. Если заменить идеально проводящую плоскость "магнитной стенкой" - на ее поверхности равна нулю тангенциальная компо­нента напряженности магнитного поля, векторы напряженности электрического поля па­дающей и отраженной волны окажутся равными на отражающей плоскости. Коэффици­ент отражения магнитной стенки при нормальном падении равен +1, а поверхностный импеданс - бесконечно большой. Периодические структуры из проводящих полосок на тонком слое металлизированного диэлектрика на резонансной частоте имеют свойства магнитной стенки [4].

СРРСН'2008

1-ч.1 - 19

Периодические структуры с «запертыми модами». Высокодобротные резонансы отражения и прохождения тонких плоских многоэлементных периодических структур могут быть получены в режиме возбуждения «запертой моды» - антисимметричного ква-зи-собственного колебания [5]. Благодаря высокой напряженности поля в режиме запертой моды, периодическая структура для инфракрасного диапазона длин волн может использо­ваться в качестве резонатора плоского лазера [6].

Тенденция перехода от изучения сложных периодических структур в микроволновом диапазоне к поиску их аналогов для оптических длин волн находит отражение в разработке методов теории метаматериалов. Наряду с традиционными методами теории дифракции волн на периодических структурах в частотной области, развиваются эффективные методы теории дифракции света во временной области на структурах из элементов, материалы которых в значительной мере проницаемы для электромагнитного поля и имеют существенную частот­ную дисперсию [7].

Литература.

1. Gevaux D., View from Nanometa-2007. Big minds think small, Nature Photonics, March 2007, vol. 1, pp. 141-142.

2. Prosvirnin S., Zheludev N., Polarization effects in diffraction of light on a planar chiral structure, Phys. Rev. E, 2005, 71(3), 037603.

3. Fedotov V.A., Mladyonov P.L., Prosvirnin S.L., Rogacheva A.V., Chen Y., Zheludev N.I., Asymmetric propagation of electromagnetic waves through a planar chiral structure, Phys. Rev. Lett., 2006, vol. 97, no. 16, 167401;

Fedotov V.A., Schwanecke A.S., Zheludev N.I., Khardikov V.V., and Prosvirnin S.L., Asymmetric transmission of light and enantiomerically sensitive plasmon resonance in planar chiral nanostructures, Nano Letters, 2007, vol. 7, no. 7, pp. 1996-1999.

4. Младенов П.Л., Просвирнин С.Л., Микрополосковая двухпериодическая решет­ка из непрерывных криволинейных металлических лент как высокоимпедансная поверх­ность, Радиофизика и радиоастрономия, 2003, т. 8, 4, 375-382;

Fedotov V.A., Rogacheva A.V., Zheludev N.I., Mladyonov P.L., and Prosvirnin S.L., Mirror that does not change the phase of reflected waves, Appl, Phys. Lett., 2006, vol. 88, 091119;

Schwanecke A.S., Fedotov V.A., Khardikov V.V., Prosvirnin S.L., Chen Y., and Zhe­ludev N.I., Optical magnetic mirrors, Journal of Optics A: Pure and Applied Optics, 2007, vol.

9(1), L1-L2.

5. Prosvirnin S., Zouhdi S., Resonances of closed modes in thin arrays of complex parti­cles, Advances in Electromagnetics of Complex Media and Metamaterials, S.Zouhdi et al.(eds.), Kluwer Academic Publishers, Printed in the Netherlands, 2003, pp. 281-290;

Fedotov V.A., Rose M., Prosvirnin S.L., Papasimakis N., and Zheludev N.I., Sharp trapped-mode resonances in planar metamaterials with a broken structural symmetry, Phys. Rev. Lett., 2007, vol. 99, no. 14, 147401(4).

6. Zheludev N.I., Prosvirnin S.L., Papasimakis N. and Fedotov V.A., Lasing spacer, Na­ture Photonics, Published online: 25 May 2008; doi:10.1038/nphoton.2008.82.

7. Хардиков В.В., Ярко Е.О., Просвирнин С.Л., Использование матриц передачи и псевдо-спектрального метода во временной области для исследования дифракции света на планарных периодических структурах, Радиофизика и радиоастрономия, 2008, том 13, № 2.

СРРСН'2008

!-ч.1 - 20

ПЕРСПЕКТИВЫ НИЗКОЧАСТОТНОЙ РАДИОАСТРОНОМИИ

Коноваленко А.А. Радиоастрономический институт НАН Украины 61002, г. Харьков, ул. Краснознаменная 4, тел: (057) 706-14-12 Report is devoted of development prospects of low frequency radio-astronomy.

В последние годы интерес к низкочастотной радиоастрономии (декаметровый -метровый диапазоны волн) во всем мире неуклонно возрастает. Этот прогресс в значи­тельной степени был стимулирован успешным и информативным функционированием крупнейшего в мире радиотелескопа декаметровых волн УТР-2 (г. Харьков) и созданной на его основе системы интерферометров УРАН (г. Змиев, г. Львов, г. Одесса, г. Полтава). Эти инструменты за 40 лет существования позволили получить большой объем приори­тетных, астрофизически значимых научных результатов.

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 


Похожие статьи

Автор неизвестен - 13 самых важных уроков библии

Автор неизвестен - Беседы на книгу бытие

Автор неизвестен - Беседы на шестоднев

Автор неизвестен - Богословие

Автор неизвестен - Божественность христа