2904666259

Rozdział 2

Odbiornik systemu NAYSTAR-GPS

Na odbiornik sygnału nawigacyjnego (rys. 2.1) składają się dwa główne elementy: synchronizator oraz układ wyznaczania pozycji [NRMOO, strona 2].

Zadaniem synchronizatora jest odebranie sygnału nawigacyjnego (po uprzednim próbkowaniu i ew. obniżeniu częstotliwości do częstotliwości pośredniej IF), korekcja nośnej w celu niwelacji skutków efektu Dopplera (ang. carrier tracking) i ustalenie opóźnienia kodu PRN (ang. codę tracking). Ostatnim etapem przetwarzania sygnału nawigacyjnego w synchronizatorze jest odzyskanie bitów depeszy nawigacyjnej, które w dalszej kolejności, wraz z obliczonym przez synchronizator czasem transmisji depeszy z satelity do odbiornika, posłużą układowi wyznaczania pozycji do określenia aktualnego położenia geograficznego odbiornika.

Zostało opracowanych kilka podstawowych rozwiązań układu odbiornika sygnału radiowego, są to m.in.: odbiorniki z obniżaniem częstotliwości do IF (superheterodyna) mnożące sygnał z lokalnie wygenerowanym, gdzie, w kolejnym kroku, po zastosowaniu filtru dolnoprzepustowego, otrzymywana jest częstotliwość obniżona o tę lokalnie wygenerowaną (por. równania 1.3 1.5); i z konwersją bezpośrednią (bez obniżania częstotliwości, homodyna) [LarOO, strony 40-43], [Tsu05, strona 110]. Szczegółową klasyfikację odbiorników CDMA wraz z modelami matematycznymi można znaleźć w [SL05, strony 315-352], [Tsu05, strony 110-127].

Dane wejściowe do synchronizatora stanowi sygnał przechwycony przez analogową część radiową odbiornika (ang. front-end). Na część radiową składają się (pomijając filtry i wzmacniacze niskoszumowe): antena i układ obniżania częstotliwości (opcjonalnie). Własności odbiorcze anteny [Tsu05, strony 106-107], [BAB⁺07, strony 55-57] zostaną pominięte z uwagi na specyfikę implementacji przedstawionej w tej pracy.

Sygnał LI odebrany przez antenę z satelity i ma postać

Si(t) = AiCi(t) A(# cos (2tt(/ + f_d)t + <j>₀) + e(t),    (2.1)

gdzie (po to początkowa faza odebranego sygnału, / to znana częstotliwość LI, zaś f_d jest jej przesunięciem Dopplera. Amplituda sygnału wyraża się przez Aj, e(t) identyfikuje szum kanału transmisyjnego.

Obniżając częstotliwość Si do częstotliwości pośredniej (IF) przy wykorzystaniu lokalnie wygenerowanego sygnału f^o = 2 cos (2nfLot), otrzymano

(2.2)

S/^F(t) = ĄCi{t)D,(t) cos (2ir(f,_F + f_d)t + tpo) + e(t),