خلاصة القول:
مشكلة صعبة بوصلة لالتقاط إشارة تعكس لتوفير مناسبة بيدو GNSS-R عكست استقبال إشارة خوارزمية الاستحواذ. يستخدم خوارزمية البيانات الملاحة خلع البيانات إشارة الملاحة المباشر في إشارة تعكس، من خلال الارتباط والاتحاد الفرنسي للتنس تراكم دورة الحساب، وانعكاس تحسين خوارزمية اكتساب إشارة التقليدية. الخوارزمية يمكن أن تقلل من كمية حساب الوقت التكامل متماسك، وتحسين معدل التقاط الخوارزمية. الجديدة محاكاة الخوارزمية MATLAB، ومع الخوارزمية التقاط التقليدية (خوارزمية متماسكة غير متماسكة ومتسقة التفاضلية خوارزمية)، قارنا تظهر نتائج المحاكاة أن الخوارزمية يتفوق التقليدية القبض على متماسكة وغير متماسكة التفاضلية متماسكة القبض الخوارزمية.
شكل الاقتباس الصيني: روي، هوانغاي شنغ، لى شين، وما ينطبق على GNSS-R استقبال البوصلة ينعكس خوارزمية اكتساب إشارة التكنولوجيا الالكترونية، 2018،44 (8): 118-121،125.
الإنجليزية شكل الاقتباس: يانغ روي، وهوانغ هاي شنغ، لى شين، وآخرون. وينعكس إشارة خوارزمية اقتناء بيدو GNSS-R استقبال . تطبيق تقنيات الالكترونية، 2018،44 (8): 118-121،125.
0 مقدمة
GNSS (نظام العالمية لسواتل الملاحة، GNSS) للمستخدم يمكن أن توفر معلومات الملاحة، وظيفة التوقيت، وما إلى ذلك ليس فقط، ويمكن أيضا أن تلقى إشارة تعكس ومعالجتها. باستخدام الهدف GNSS الإشارة المنعكسة عن بعد تقنية الاستشعار يسمى GNSS إشارة تعكس استشعار التكنولوجيا (العالمية لسواتل الملاحة النظام، تأملات، GNSS-R) . من خلال تجهيز الأقمار الصناعية GNSS إشارة تعكس والاستشعار عن بعد لا يمكن أن يؤديها مع البحر المعلمات انعكاس، والأرض، والغابات، الخ . بيدو نظام الملاحة الفضائية الصيني (نظام لسواتل الملاحة بيدو، BDS) هو نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية العالمي الذاتي المتقدمة للصين. ويمكن أن يكون من جميع النواحي، متعددة المصادر، تغطية واسعة، وارتفاع القرار سطح التجارب المراقبة، ويوفر طريقة أكثر موثوق بها وفعالة لرصد سطح عاكس للمحيطات والأرض والجليد وغيرها، والتي سوف تصبح تطبيقات نظام بيدو أحد المجالات الهامة لل.
التقاط إشارة تعكس GNSS-R هي تكنولوجيا الرئيسية. ومع ذلك، فإن إشارة بعد يعكس السطح، وتوهين كبير من قوة الإشارة، مما يزيد من صعوبة التقاط الإشارة المنعكسة. لالتقاط إشارة تعكس، من خلال إطالة الوقت التكامل لتحسين إشارة إلى نسبة الضوضاء. حاليا، إشارة انعكاس اكتساب الخوارزمية شيوعا هي أساسا غير متماسكة خوارزمية متماسكة والتفضيلية متماسكة اكتساب الخوارزمية . حيث التكامل متماسك هو الأكثر فعالية لتعزيز إشارة مكسب، ولكن التكامل متماسك يقتصر على بيانات الملاحة التحولات . ورقة بوصلة المستقبل GNSS-R، يمكن التغلب عليها لتوفير متغير الحصول على البيانات الملاحة التنقل خوارزمية تنعكس إشارة.
1 بيدو إشارة القمر الصناعي لمحة عامة
يشار COMPASS نظام بيدو، كوكبة المكانية خمسة المدار (GEO) الفضائية 27 في المدار حول الأرض (وMEO) الأقمار الصناعية وثلاثة أقمار المدار المتزامن مع الأرض (IGSO) يميل. بيدو 1-5 النجوم تنتمي الأقمار الصناعية GEO. D2 GEO الأقمار الصناعية رسالة البث الملاحة، البيانات بمعدل 500 ب / ق. 6 ~ 37 بيدو ستار جنس MEO / IGSO الأقمار الصناعية البيانات بث الملاحة D1، معدل البيانات هو 50 ب / ث، مع وجود معدل تعديل ترميز 1 كيلو بايت / ثانية ثانوي. D1 رسالة الملاحة التضمين على وسائل التشفير تعديل الثانوية على معدل مدونة NH 50 ب / ث برقية. فترة كود NH 20 مللي ثانية، أي ما مجموعه 20 بت بت معلومات (00،000،100،110،101،001،110)، وهو معدل كود من 1 كيلو بايت / ثانية، ورمز عرض من 1 مللي ثانية، ل بالإضافة إلى اثنين من شكل القالب ورمز نشر ورمز المعلومات الملاحية تعديل متزامن . الرقم 1 هو التخطيطي البوصلة إشارة التضمين الثانوي.
الخوارزمية 2 يلتقط الإشارة المنعكسة
مبدأ اكتساب 2.1 إشارة
التقاط إشارة القمر الصناعي هو تردد دوبلر من عملية البحث ثنائية الأبعاد وC / A التعليمات البرمجية باستخدام C / A code عبارة عن الارتباط الذاتي القوي، قمم الارتباط الذاتي لإيجاد عملية البحث ثنائية الأبعاد، لتحديد C / A دوبلر التحول تردد والمعلومات المرحلة التعليمات البرمجية. اكتساب مشتركة عمليات البحث خوارزمية البحث عن تواتر المرحلة كود موازية المسلسل، والذي هو رسم بياني للمعالجة هو مبين في الشكل.
2.2 إشارة شراء خوارزمية عاكس التقليدية
2.2.1 بالاتساق - غير متماسكة خوارزمية التكامل
عن طريق التكامل متماسك هو الارتباط الذاتي القوي C / A رمز، وN C / دورة كود علاقة مباشرة القيمة التراكمية مصفوفة التعبير الرياضي كما يلي:
حيث، YK (ر، FD) يدل على ك ال C / A ارتباط رمز مصفوفة من القيم، ر وFD تمثل المرحلة كود نقطة وتردد دوبلر.
ويمكن التعبير عن مكاسب التكامل متماسك ك :
حيث، ب ب = 1 / T، T هي المرة التكامل متماسك. للإشارة البوصلة، BW = 4.092 ميغا هرتز. صيغة (2) يدل على أن زيادة الوقت التكامل متماسك يمكن تحسين إشارة مكسب، لأن البيانات الملاحة وحافة قفزة غير معروف، حتى أن الوقت التكامل متماسك لا يمكن زيادة بلا حدود، ثم SNR يمكن زيادتها عن طريق استخدام التكامل غير متماسك.
التكامل Noncoherent هو النتائج التكامل متماسكة من معامل N مربع وقيمتها ثم لخص ، ما يلي تعبير رياضي:
طول Noncoherent التكامل من حافة تأثير بيانات الملاحة والقفز، ولكن وجود فقدان المربعة الضوضاء. وثيقة يحلل الربح والخسارة، مشيرا إلى أن عدد غير متماسكة هو فعال في وقت أقل، ولكن مع زيادة في العدد التراكمي للخسائر وزيادة، فإن كسب المعالجة إجمالي الانخفاض.
2.2.2 التفاضلية متماسكة خوارزمية
خوارزمية متماسكة التفاضلية، ومبدأ يمكن تلخيصها على النحو التعبير التالي:
وثيقة يشير إلى الفرق التربيعية فقدان التكامل متماسكة يمكن خفضها الى تعزيز إشارة إلى نسبة الضوضاء متفوقة على التكامل noncoherent.
2.3 ساعد ينعكس خوارزمية اكتساب إشارة مباشرة
2.3.1 الإشارة علاقة مباشرة مع الإشارة المنعكسة
GNSS-R هو مبين في الشكل 3. المتلقي يتلقى سوف تلقى إشارة تعكس في الوقت نفسه إشارات الأقمار الصناعية مباشرة. بعد الإشارات المنعكسة تصل إلى المتلقي عبر السطح العاكس. وفيما يتعلق إشارة مباشرة، المسار إشارة نشر ينعكس لديه تأخير المسار. التعبير بيدو IF البث الفضائي الرقمي الإشارات المباشرة وينعكس على النحو التالي:
إشارة مباشرة تعبير رياضي:
في الصيغة، منخفض ط يمثل عدد الأقمار الصناعية، A، س، D، فد، ، و وi تمثيل اتساع إشارة القمر الصناعي، C / A رمز والملاحة رموز البيانات، والتحول دوبلر المباشر، فيما يتعلق انعكاس مباشر التأخير رقاقة، فيما يتعلق انعكاس مباشر للمرحلة والناقل التحول دوبلر الأولي.
خوارزمية 2.3.2 لقطة المساعدة إشارة انعكاس مباشر
GNSS-R تجهيز استقبال كتلة الرسم البياني هو مبين في الشكل. استقبال المباشر قناة القاعدي وحدة معالجة والقناة الفرعية للانعكاس. قناة مباشرة لاستكمال اكتساب إشارة مباشرة وتتبع، حل الملاحة وتحديد المواقع المستخدم. حل الملاحة يمكن حلها عن طريق البيانات الملاحة D (ك) من إشارة مباشرة، D (ك) قيمة 1 أو -1، وذلك باستخدام D (ك) وانشقت البيانات الملاحة في إشارة تعكس، الصيغة (6) إعادة كتابة على النحو التالي:
إزالة تنعكس التحولات إشارة الملاحة يمكن أن تكون متكاملة متماسك مع مرور الوقت. قبل القيام ارتباط تجهيز استخدام الاتحاد الفرنسي للتنس، تم مقشر الانتقال بيانات الملاحة قبالة دوري تتراكم، ومن ثم يقوم بإجراء العمليات ذات الصلة الاتحاد الفرنسي للتنس، والتي يمكن أن تقلل من عدد من العمليات النقاط الاتحاد الفرنسي للتنس، وبالتالي الحد بشكل كبير من كمية العملية من الوقت التكامل متماسك، لتحسين إشارة انعكاس سرعة الالتقاط. إشارة انعكاس على أساس المساعدة المباشرة من عملية الاستحواذ بسرعة على النحو التالي:
(1) في إشارة دوبلر التردد المركزي بحث تردد المباشر، مضروبا في متوسط التردد التربيع شركات المحلية البوصلة تنعكس إشارة الدخل، لإجراء العملية الناقل.
(2) باستخدام البيانات الملاحة إشارة مباشرة المستخرجة من الإشارة المنعكسة إلى صدور البيانات الملاحة، وهذا يتوقف على تعديل نظام بيدو، وحالتين:
يتم ضرب إشارة إذا كان الفضائية GEO، وينعكس البيانات الملاحة مباشرة.
إذا كان MEO / IGSO بيانات الملاحة عبر الأقمار الصناعية إلى رمز تعديل NH، ثم ضرب الإشارة المنعكسة.
(3) لا يحتوي على إشارة الملاحة والتنقل بين عملية تتراكم دورة C / A.
(4) إشارة المتراكمة بعد إجراء عملية الاتحاد الفرنسي للتنس، يتغير الاتحاد الفرنسي للتنس C محلي / أ من المترافقة معقدة، MODULO القيام به بعد التحول IFFT.
3 خوارزمية تجربة محاكاة
3.1 الظروف التجريبية
التجربة، مصفوفة إشارة الملاحة كوكبة من عدد وافر من محاكاة الإلكترونية (نموذج GNS-8332) لتوليد إشارات الأقمار الصناعية. الطاقة المختلفة الناتجة عن معلمات التكوين قناة البوصلة إشارة B1 الفضائية تردد، يمكن تقديم سيناريو محاكاة لإشارات الأقمار الصناعية أضيفت لمحاكاة المتعددة انعكاس النجوم إشارة. إشارة السلطة ينعكس بالنسبة للتوهين إشارة مباشرة يمكن تعيين. يستخدم رايت متعددة هوائي تكنولوجيا المعلومات إشارة القمر الصناعي المتوسط تردد أخذ العينات (نموذج LT-C-002) للحصول على البيانات، وأخذ العينات تردد 20 ميغاهرتز. تردد مركز إشارة من 2،902 ميغاهرتز.
محاكاة 3.2 خوارزمية
3.2.1 التجربة ل
Hokuto محاكاة 1 يولد إشارات الأقمار الصناعية إلى قوة إشارة مباشرة -130 ديسيبل، إشارة تعكس نسبة إلى إشارة مباشرة توهين 10 ديسيبل، أي السلطة -140 ديسيبل. ينعكس تأخير إشارة من 20 رقائق رقاقة إشارة مباشرة. القبض على نتائج النجم ثلاثة خوارزميات Hokuto 1 يتم عرض في FIG. 5 إلى FIG. 7.
تتم معالجة بطول ثلاثة أنواع من طريقة الحصول على البيانات 20 مللي ثانية: النتائج التجريبية للمحاكاة. قرار رقاقة هم 1/4 رقاقة. يتم التقاط 5-7 متماسك طريقة noncoherent التكامل ومباشر والفرق التكامل متماسكة ساعد التكامل متماسك، مثل كما هو مبين في الجدول رقم 1 لالتقاط الأداء.
3.2.2 التجربة الثانية
7 Hokuto محاكاة يولد إشارات الأقمار الصناعية إلى قوة إشارة مباشرة -130 ديسيبل، إشارة تعكس نسبة إلى إشارة مباشرة والموهن 20 ديسيبل، أي السلطة -150 ديسيبل. ينعكس تأخير إشارة من 20 رقائق رقاقة إشارة مباشرة. التقاط ثلاثة خوارزميات وأظهرت نتائج الدب الأكبر في الشكل 7. 8-10 هو مبين في الشكل.
اثنين من المحاكاة التجريبية: طول ثلاثة أنواع من طريقة الحصول على البيانات ومعالجتها 100 مللي ثانية. قرار رقاقة هم 1/4 رقاقة. يتم التقاط 8-10 متماسك طريقة noncoherent التكامل ومباشر والفرق التكامل متماسكة ساعد التكامل متماسك، على سبيل المثال، كما هو مبين في أداء اكتساب الجدول 2.
4 خاتمة
واستنادا إلى دراسة ينعكس خوارزمية اكتساب إشارة التقليدية، اقترح استخدام علاقة مباشرة مع الخوارزمية اكتساب إشارة تنعكس في استقبال بيدو GNSS-R من الإشارات المنعكسة، ومحاكاة، في حين أن غير متماسك التكامل تراكم متماسكة التفاضلية متماسكة خوارزمية للقيام المقارنة. نتائج المحاكاة تظهر أنه في وقت التقاط -140 إشارة ديسيبل، وطول التكامل بين الخوارزميات الثلاثة هم 20 مللي ثانية، والأداء الاستحواذ على خوارزمية أفضل من متماسكة خوارزمية غير متماسكة 13.98 ديسيبل، التفاضلية خوارزمية متماسكة هي أفضل من 7.78 ديسيبل. -150 ديسيبل عند التقاط الإشارات الضعيفة، وهي المرة التكامل هي 100 مللي ثانية، يفشل الأسلوب التقليدي لالتقاط يتم الكشف عن إشارة انعكاس، خوارزمية كشف عن إشارة تنعكس بشكل صحيح. استخدام الوقت التكامل أطول، ويمكن التقاط أضعف الإشارة المنعكسة. عندما تقنية انعكاس الهدف باستخدام GNSS-R، الخوارزمية لديها فرصة جيدة.
مراجع
هوانغ لى شيا تشينغ، يين كونغ، الخ دراسة من GNSS-R الاستشعار عن بعد وتكنولوجيا المستقبل الاتجاهات رادار التكنولوجيا، 2013،2 (4): 389-399.
CARDELLACH E، G روفيني، بينو D، وآخرون al.Mediterranean بالون التجربة: المحيط سرعة الرياح الاستشعار من طبقة الستراتوسفير، وذلك باستخدام انعكاسات GPS .Remote استشعار البيئة، 2003،88 (3): 351-362.
رودريغيز ألفاريز N، CAMPS A، VALL-LLOSSERA M، وآخرون al.Land الجيوفيزيائية المعلمات استرجاع باستخدام نمط التداخل تقنية GNSS-R المعاملات .IEEE في علوم الأرض والاستشعار عن بعد، 2010،49 (1): 71-84.
ويستند صفقة، Yexiao مين، ليانغ، وآخرون رياح تقنية الكشف عن البحر GNSS-R الالكترونيات وتكنولوجيا المعلومات، 2013،35 (7): 1575-1580.
يانج دونج كاي وتتبعه .GNSS التفكير والممارسة معالجة الإشارات بكين: الصناعة الالكترونية برس، 2012.
حكماء-H BOLL، DETTMAR U.Efficient كود متماسك تفاضلي / دوبلر اقتناء إشارات GPS الضعيفة .IEEE الندوة الدولية الثامنة حول انتشار تقنيات الطيف وApplications.IEEE، 2005: 731-735.
تشن شو جيان هوا، الحلو أوراق الربيع، وما إلى ذلك ضعف GPS اكتساب إشارة خوارزمية تقوم على الاتحاد الفرنسي للتنس الالكترونيات الدقيقة وعلوم الحاسوب، 2010،27 (3): 98-101.
الصين لسواتل الملاحة نظام إدارة المكتب. بيدو للملاحة بالأقمار الصناعية إشارة الإنذار الخدمة العامة واجهة مستندات التحكم (الإصدار 2.1) 0.2013.
لو يو. البوصلة / GPS وضع مزدوج استقبال البرامج وتنفيذ مبادئ التكنولوجيا بكين: الصناعة الالكترونية برس، 2016.
شو سو، فان جينيانغ .GPS التقاط برامج خوارزميات استقبال . بالقصور الذاتي تكنولوجيا الصينية، 2009،17 (2): 165-169.
LIN D M، تسوي J B Y، LIOU L L، وآخرون الحد al.Sensitivity من جهاز استقبال GPS مستقل وطريقة الشراء .Proceedings الاجتماع التقني الدولي من شعبة القمر الصناعي لمعهد ملاحة، 2002: 1663-1667.
SCHMID A، تقييم NEUBAUER A.Performance الارتباط التفاضلية لطلقة واحدة قياس لتحديد المواقع .Proc.ION GNSS 2004، لونغ بيتش، كاليفورنيا، 2004: 1998-2009.
الكاتب المعلومات:
يانغ روي 1، وهوانغ هاي شنغ، LI شين 1، 2 تساو Xinliang
(كلية الهندسة الالكترونية، جامعة شيان للبريد والاتصالات، وشيان 710121، الصين؛ 2. كلية الفيزياء والمعلومات الإلكترونية، جامعة يانان، شنشى 716000)
