Nghiên cứu kỹ thuật cân bằng không gian thời gian cho các bộ thu gns

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Thiên Tài NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT CÂN BẰNG KHÔNG GIAN – THỜI GIAN CHO CÁC BỘ THU GNSS Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Kỹ thuật truyền thông NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Thúy Anh Hà Nội – Năm 2014 LỜI CAM ĐOAN Đầu tiên xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn tơi giúp tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thực hiện; tất số liệu, kết luận văn chép hồn tồn từ báo, cơng trình nghiên cứu trước Tơi xin chịu trách nhiệm nội dung khoa học cơng trình Hà Nội, tháng năm 2014 Nguyễn Thiên Tài LỜI MỞ ĐẦU GNSS – Global Navigation Satellite System, tên gọi hệ thống định vị dẫn đường sử dụng vệ tinh gồm có GPS – Global Positioning System, GLONASS – Global Orbiting Navigation Satellite System hệ thống GALILEO mang tên nhà thiên văn học Galileo chế tạo liên minh châu Âu Ngoài Ấn Độ Trung Quốc nghiên cứu xây dựng hệt thống GNSS cho riêng Trong máy thu GNSS, việc sử dụng kỹ thuật cân không gian – thời gian với hệ thống dẫn đường GALILEO nâng cao hiệu suất khả định vị nhanh chóng, xác tọa độ đối tượng Dưới hướng dẫn nhiêt tình thầy PGS.TS.Nguyễn Hữu Trung PGS.TS.Nguyễn Thúy Anh, em có điều kiện tìm hiểu nhiều điều vấn đề xử lý tín hiệu sóng mang nhị phân BOC (Binary Offset Carrier) sử dụng hệ thống định vị GNSS Do khuôn khổ viết hạn chế kiến thức nên không tránh khỏi nhầm lẫn thiếu sót Vì vậy, em mong muốn nhận đóng góp thêm để hồn thiện kiến thức Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy giúp đỡ em hồn thành luận văn tốt nghiệp này! Hà Nội, tháng năm 2014 Nguyễn Thiên Tài MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI MỞ ĐẦU DANH MỤC HÌNH VẼ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Chương I: TỔNG QUAN XỬ LÝ TÍN HIỆU KHƠNG GIAN - THỜI GIAN TRONG CÁC HỆ THỐNG GNSS 10 Tổng quan GNSS 10 Xử lý khơng gian – thời gian tín hiệu GNSS 12 Mục tiêu luận văn 14 3.1 Xử lý tín hiệu miền thời gian 14 3.2 Xử lý miền không gian 15 3.3 Xử lý kết hợp không gian – thời gian 16 Kết luận 17 Chương II: TÍN HIỆU BOC VÀ PHƯƠNG PHÁP BÁM 18 Tín hiệu mơ hình hệ thống 18 Bám tín hiệu GNSS 19 2.1 PLL/FLL 21 2.2 DLL 22 2.3 Xử lý tương quan 23 Tín hiệu BOC 23 3.1 Cấu trúc tín hiệu 23 3.2 Đặc điểm tín hiệu 24 3.3 Tín hiệu Galileo 25 Bám tín hiệu BOC 29 4.1 Biểu diễn tích chập 29 4.2 Biểu diễn phép nhân 30 4.3 BJ 34 4.4 Ước lượng kép 36 4.5 Kỹ thuật tiền lọc 37 Kỹ thuật phân tích vịng lặp theo dõi 38 Kết luận 40 Chương III: XỬ LÝ TÍN HIỆU GNSS MIỀN THỜI GIAN 41 Xử lý tín hiệu BOC miền thời gian 41 Bộ lọc sơ cấp 43 MMSE ZF 47 Xử lý tín hiệu miền thời gian 51 Theo dõi độc lập trễ pha 53 Phân tích đặc tính 54 6.1 Cơ sở lý thuyết 54 6.2 Phân tích tính toán 55 Kết luận 56 Chương IV: XỬ LÝ TÍN HIỆU GNSS MIỀN KHƠNG GIAN 56 Giới thiệu anten 57 Mảng anten 60 Hiệu chuẩn mảng anten 65 Mơ hình tín hiệu 66 4.1 Mơ hình tương hỗ 68 4.2 Xử lý tương quan 69 Phép chiếu dựa phương pháp hiệu chuẩn 72 Kết luận 75 Chương V: XỬ LÝ KHÔNG GIAN – THỜI GIAN 76 Xử lý không gian - thời gian 76 Kỹ thuật STAP 77 2.1 MSE 78 2.2 Maximmum SNR 81 2.3 ML 81 2.4 MV 82 STAP cho tín hiệu GNSS 84 STAP cho tín hiệu BOC 86 Kết luận 89 Chương VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 Xử lý miền thời gian 90 Xử lý miền không gian 91 Xử lý kết hợp không gian – thời gian 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Cấu trúc vịng lặp bám tín hiệu GNSS 20 Hình 2: Sơ đồ khối vịng lặp mã theo dõi sóng mang 21 Hình 3: Cấu trúc tín hiệu BOC thành phần 24 Hình 4:Hàm tự tương quan phổ lượng tín hiệu BPSK, BOC 25 Hình 5: Phân bố tần số Galileo GPS đưa vào năm 2008 27 Hình 6:Tín hiệu ACFs PSDs Galileo E1, E6 29 Hình 7: Dạng mã đo khoảng cách, c(t) 30 Hình 8: Biểu diễn nhân mã đo khoảng cách, c(t) 32 Hình 9: S-curve tín hiệu điều chế BPSK BOC (1, 1) cho tách sóng với ds = 0.2 chips 33 Hình 10: Cấu trúc theo dõi BJ 34 Hình 11: Sự xếp đầu tương quan VE VL tín hiệu BOCs(1,1) cho giải logic BJ 35 Hình 12: Cấu trúc theo dõi ước lượng kép 36 Hình 13: Cấu trúc mã trễ sóng mang BOC(1, 1) ACF 37 Hình 14: Cấu trúc theo dõi tiền lọc 38 Hình 15: Mơ hình bán phân tích vịng lặp theo dõi mã GNSS 40 Hình 1: Kỹ thuật DE khai thác dạng tích tín hiệu, kỹ thuật lọc sơ cấp lại khai thác dạng tích chập tín hiệu .42 Hình 2: Sơ đồ khối lọc sơ cấp, lọc U(f) dùng để lọc tín hiệu tới V(f) để lọc tín hiệu mạch 44 Hình 3: ACF sau sử dụng lọc pha đối xứng ứng với giá trị C/N0 khác 46 Hình 4: ACF sử dụng MMSES khơng sử dụng MMSES tín hiệu BOC(1, 1) 49 Hình 5: ACF tín hiệu BOCc(10, 5) BOCc(15, 2.5) trước sau sử dụng MMSES với tín hiệu vào C/N0 = 40dB-Hz .50 Hình 6: Ảnh hưởng lọc sơ cấp lên tín hiệu phổ tín hiệu 52 Hình 7: Cấu trúc bắt bám độc lập mã sóng mang 53 Hình 8: Ước lượng tỉ số C/N0 thu qua lọc khơng lọc 54 Hình 1: Mơ hình xạ anten với thơng số 57 Hình 2: Phân loại anten dựa mơ hình xạ .59 Hình 3: Các dạng khác cấu trúc mảng anten 60 Hình 4: Mơ hình mơ tả mảng anten nhận tín hiệu đơn từ nguồn góc nâng mặt phẳng phương vị .61 Hình 5: Sơ đồ khối biểu diễn hoạt động tạo chùm tia 62 Hình 6: Sự so sánh mơ hình mảng với số lượng M phần tử mảng anten khác 63 Hình 7: So sánh mơ hình mảng với khơng gian anten khác cho cấu trúc mảng tuyến tính, M = 64 Hình 8: Mơ hình chùm tia mảng anten so sánh với anten đơn với có mặt nhiễu .65 Hình 9: Mảng anten thành phần với hệ số liên kết tương hỗ 68 Hình 10: Cấu trúc theo dõi tín hiệu GNSS cho xử lý đa anten 72 Hình 1: Sơ đồ khối xử lý không gian – thời gian 77 Hình 2: Biểu diễn kỹ thuật xử lý không gian – thời gian khác .78 Hình 3: Đồ thị hệ số mảng với hàm việc lưu nhanh sử dụng xử lý mảng thích nghi cho giảm thiểu nhiễu sử dụng mảng tuyến tính phần tử 80 Hình 4: Xử lý mảng thích nghi giảm thiểu xuất hai tín hiệu gây nhiễu từ hướng khác sử dụng thuật toán LMS 80 Hình 5: Hiệu suất việc tạo chùm tia MVDR có khơng có nhiễu (mảng phần tử) 83 Hình 6:Hệ số mảng sau ứng dụng tạo chùm tia nguồn gây nhiễu DOA 800, -600 -400 DOA mong muốn 200 (mảng phần tử) 83 Hình 7: STAP Pre Post-correlation sử dụng tín hiệu GNSS 85 Hình 8: Cấu trúc xử lý thích nghi khơng gian – thời gian cho theo dõi tín hiệu BOC 87 Hình 9: Mơ hình mảng anten với phần tử tính tốn sử dụng việc tạo chùm tia MVDR điều kiện khơng có nhiễu 89 Hình 10: Mơ hình chùm tia cho mảng phần tử tuyến tính tính tốn sử dụng việc tạo chùm tia MVDR với nguồn nhiễu đơn đôi 89 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ACF : Hàm tự tương quan BOC : Binary-Offset-Carrier BPSK : Điều chế pha nhị phân BJ : Bump-Jump DLL : Vòng lặp khóa trễ DE : Thuật tốn ước lượng kép DOA : Hướng tia tới FLL : Vòng lặp khóa tần số FT : Biến đổi Fourier GNSS : Hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu GPS : Hệ thống định vị toàn cầu IF : Tần số trung gian IFT : Biến đổi Fourier ngược ISI : Inter Symbol Interference LNA : Bộ khuếch đại tạp âm thấp LOS : Line-of-Sight MDR : Multipath-to-Direct Ratio MEE : Multipath Error Envelope ML : Maximum Likelihood MMF : Bộ lọc Mis-Match MMSES : Minimum Mean Square Error Shaping MP : Đa đường NCO : Bộ dao động điều khiển số PLL : Vịng lặp khóa pha PRN : Nhiễu giả ngẫu nhiên PRS : Chuỗi giả ngẫu nhiên PSD : Mật độ phổ lượng RF : Tần số vơ tuyến SLL : Vịng lặp khóa sóng mang phụ SNR : Tỉ lệ tín hiệu nhiễu STAP : Xử lý tương thích khơng gian – thời gian SV : Satellite Vehicle VE : Very Early VL : Very Late ZFS : Zero-Force Shaping  E e2  t   E d  t   w H y  t  w w  (5.2)  w MSE  R yy 1ryd  Trong đó: R yy  ma trận tự tương quan tín hiệu đầu vào ryd vector tương quan chéo tín hiệu đến, y  t  , tín hiệu tham khảo d(t) Khi giá trị R yy  ryd xác, nhóm giá trị trung bình tính toán nhờ vào việc lưu nhanh vector đầu vào vector độ lớn tính tốn thích ứng Với phương pháp này, cần phải giả định tín hiệu tham khảo biết, điều đặc biệt với tín hiệu GNSS Một đồ thị mẫu hệ số mảng có sử dụng tiêu chuẩn MSE cho mảng phần tử tuyến tính đưa hình 5.3 Tín hiệu mong muốn DOA đặt giá trị 150 tín hiệu tham khảo DOA đặt giá trị 500 Các bước sau nằm thuật tốn trung bình bình phương tối thiểu giúp lấy tối thiểu MSE việc tạo chùm tia khơng gian thích nghi - Bước 1: đặt vector w(0) = thơng số kích thước bước μ ≪ 1, Bước 2: tính tốn đầu lọc z  t   w H  t  1 y  t  - Bước 3: tính tốn sai số ước lượng e  t   d  t   z  t  - Bước 4: cập nhật vector trọng lượng w  t   w  t  1   y  t  e  t  - Bước 5: lặp lại bước đến bước t = T Thuật tốn thích ứng LMS cho phép loại bỏ nhiễu số lần lưu nhanh sử dụng để làm tăng xử lý thích nghi Có thể đạt nhiễu null hẹp sâu số lần lưu nhanh đạt tới 100 79 Hình 3: Đồ thị hệ số mảng với hàm việc lưu nhanh sử dụng xử lý mảng thích nghi cho giảm thiểu nhiễu sử dụng mảng tuyến tính phần tử Để xác định khả thích nghi hệ thống, nhiễu đặt 450 tín hiệu nhiễu thứ hai đặt -300 Có thể thu chùm tia thích ứng nhiễu DOA không trì tăng ích lớn với DOA mong muốn Tổng 200 lần yêu cầu để thu đáy rỗng hình 5.4 nhiễu DOA Hình 4: Xử lý mảng thích nghi giảm thiểu xuất hai tín hiệu gây nhiễu từ hướng khác sử dụng thuật toán LMS 80 2.2 Maximmum SNR Trong phương pháp này, SNR đầu mảng lớn Việc định dạng chùm tia dựa vào nguyên tắc Xét hệ thống phương trình đưa (5.3) với nhiễu η(t): z t   w H  y t    t  (5.3) Mơ hình tốn học cho SNR vector độ lớn tối ưu làm SNR cực đại biểu diễn sau  SignalPower  max SNR  max   w w  NoisePower     E y t   max  w  E  t    w SNR     max  w R w     w R w  H  yy w H (5.4)  1 R s   Trong đó: μ số phức tạp, định nghĩa w s H w H R w  2.3 ML Trong phương pháp này, chức mơ hình tín hiệu tập trung vào thông số ước lượng lớn Đánh giá hợp lý cực đại (MLE) việc thiết lập thông số chưa biết, E, đưa công thức Eˆ  arg max p  y E  ˆ E (5.5) Trong đó: p  y E  hàm khả định nghĩa hàm mật độ y cho E Thay xử lý tín hiệu GNSS bản, thơng số ước lượng bao 81 gồm trễ mã, tần số Doppler pha sóng mang để E = {τ, fD, θ} y đầu tương quan định nghĩa (4.12) để đóng góp chúng hàm khả có ý nghĩa thực Khi đề xuất STAP, thông số bổ sung bao gồm tín hiệu đầy đủ nhiễu DOA Các đánh giá ML thường gặp khó khăn tính tốn kỹ thuật lặp lại khác xử dụng để xác định Ê Thuật tốn SAGE ví dụ kỹ thuật cho trễ chung, tần số Doppler đánh giá DOA 2.4 MV Trong phương pháp này, thay đổi nhiễu (hoặc tương lượng nhiễu đầu tương đương) nhỏ phụ thuộc vào quan hệ tuyến tính để cung cấp tăng ích hướng mong muốn Việc định hình chùm tia Capon (hoặc việc tạo búp sóng MVDR) sở tiêu chuẩn mô tả  E   t  w    w w H R w  phụ thuộc vào w H s   w MVDR  1 R s 1 s H R s (5.6) Có thể thấy R1   n2 I , việc tạo búp sóng MVDR dẫn đến trễ việc tạo búp sóng tổng đưa (4.4) Một biểu diễn đơn giản đầu từ tạo búp sóng MVDR với việc có khơng có nhiễu cho mảng phần tử tuyến tính biểu diễn hình 5.5 Tín hiệu đến bao gồm tín hiệu đầy đủ với góc nâng 200 tín hiệu nhiễu với góc nâng 800 Trong trường hợp khơng có nhiễu, nhận thấy trễ quy ước việc tạo chùm tia tổng việc tạo chù tia MVDR cung cấp kết tương tự Với có mặt nhiễu, MVDR đặt hoàn toàn vào đáy rỗng dọc theo nhiễu DOA trì tăng ích tín hiệu DOA Để tính tốn xa hiệu suất trình tạo chùm tia DOA, hai tín hiệu can thiệp -600 -400 đưa vào với nhiễu có tín hiệu mong muốn Mơ hình hệ số mảng sau ứng dụng vào MVDR 82 biểu diễn hình 5.6 Có thể thấy rõ ràng rằng, sử dụng MVDR, việc tạo chùm tia khơng gian đặt điểm khơng vào nhiễu DOA mà không làm ảnh hưởng đến ích tín hiệu DOA mong muốn Hình 5: Hiệu suất việc tạo chùm tia MVDR có khơng có nhiễu (mảng phần tử) Hình 6:Hệ số mảng sau ứng dụng tạo chùm tia nguồn gây nhiễu DOA 800, -600 -400 DOA mong muốn 200 (mảng phần tử) 83 STAP cho tín hiệu GNSS Sự hồn thiện kỹ thuật STAP ứng dụng radar, sonar, airborne hệ thống thông tin di động Điều dẫn đến khả ứng dụng kỹ thuật STAP vào xử lý tín hiệu GNSS Một vài kỹ thuật STAP giới thiệu cho việc cải thiện hiệu xử lý tín hiệu GNSS Các kỹ thuật khai thác lợi STAP cho việc giảm thiểu ảnh hưởng tác động đa đường can thiệp tín hiệu khơng mong muốn, qua giúp cải thiện chất lượng tín hiệu Cơ sở tín hiệu GNSS bao gồm phương pháp xử lý kết hợp không gian – thời gian xử lý riêng biệt không gian – thời gian nghiên cứu Khi xét cho phương pháp tách riêng phần, lọc thời gian áp dụng anten lọc khơng gian áp dụng cho hai tầng khác nhau, pre-correlation post-correlation biểu diễn hình 5.7 Đối với lớp pre-correlation, trọng số không gian ứng dụng tín hiệu đến sau làm sóng mang lớp post-correlation, trọng số không gian ứng dụng sau khối I&D đầu tương quan Trong xử lý pre-correlation, tốc độ cập nhật vector trọng số vào khoảng MHz (tương ứng với tần số lấy mẫu) xử lý post-correlation có lợi tốc độ cập nhật chậm hơn, vào khoảng kHz (tần số I&D) Trong sở xủa xử lý pre-correlation, nhiễu thành phần thêm vào chiếm phần đáng kể ma trận tương quan không gian dẫn đến khả giảm thiểu nhiễu tín hiệu thêm vào khơng mong muốn Tuy nhiên thơng tin tín hiệu trực tiếp tín hiệu phản xạ khơng có sẵn tín hiệu GNSS tốt mức nhiễu Thơng tin lấy từ xử lý post-correlation 84 Hình 7: STAP Pre Post-correlation sử dụng tín hiệu GNSS Một STAP kết hợp đề xuất cho mảng anten GNSS Các trọng số thay đổi theo lọc tối ưu cho lượng nhỏ quan hệ tuyến tính để giảm thiểu MSE tia tín hiệu tới tín hiệu tham khảo Các quan hệ tuyến tính bao gồm đường chéo pha sóng mang khơng đường chéo trễ mã khơng tín hiệu tạo chùm tia để đường chéo cảm ứng mảng anten tiến đến Trong dạng xử lý này, ta cần có thơng tin phổ lượng tín hiệu đầu vào, đáp lại front-end đáp lại anten phần tử mảng Việc định dạng chùm sóng hybrid bao gồm tổ hợp tuyến tính trọng số việc định dạng chùm 85 sóng MSE tối thiểu xét miền thời gian việc định dạng chùm sóng phương sai tối thiểu xét miền khơng gian Nhiệm vụ việc định dạng chùm sóng hybrid loại bỏ tác động đa đường nhiễu Xử lý khơng gian thích nghi yêu cầu dựa mối quan hệ việc tạo chùm sóng MVDR thuật tốn SAGE Các thuật tốn khơng gian – thời gian ứng dụng cho tín hiệu Galileo Dữ liệu Galileo trực tiếp sử dụng để chứng minh hoạt động máy thu dẫn đường Galileo có sử dụng mảng anten Một kỹ thuật làm giảm nhiễu cho tần số Galileo E1 đề xuất để tận dụng lợi từ việc xử lý kết hợp miền tần số không gian - thời gian Để đạt việc giảm nhiễu, người ta đề xuất thuật tốn tham chiếu sở để loại bỏ tín hiễu nhiễu khơng mong muốn từ tín hiệu nhận Ở đây, tín hiệu đến tham chiếu vào khơng gian trực giao nhiễu sau lọc không gian – thời gian áp dụng Trong nghiên cứu này, cấu trúc xử lý riêng biệt không gian – thời gian đề xuất Xử lý thời gian ứng dụng đầu anten xử lý không gian áp dụng lớp postcorrelation Xử lý thời gian dựa cân MMSE xử lý khơng gian dựa định hình chùm tia thích nghi nhắc đến phần sau STAP cho tín hiệu BOC Cấu trúc STAP đề xuất cho việc bám tín hiệu BOC đưa hình 5.8 Trong phương pháp này, tín hiệu BOC đến điểm xử lý sử dụng cân thời gian trình bày chương cung cấp tín hiệu với phổ BPSK Phổ lọc từ vài anten sau kết hợp sử dụng định dạng chùm tia không gian mà cung cấp tăng ích tối đa theo hướng đến tín hiệu mong muốn Tín hiệu định dạng chùm tia đưa đến vịng lặp khóa mã khóa sóng mang để xử lý thêm Bộ lọc thời gian thiết kế theo nguyên tắc cân MMSE trình bày Chương 86 Hình 8: Cấu trúc xử lý thích nghi khơng gian – thời gian cho theo dõi tín hiệu BOC Bên cạnh đó, trọng số khơng gian tính tốn bổ sung dựa thông tin sau: - Ma trận phương sai tín hiệu nhiễu có từ đầu tương quan - Các thông số tương quan xác định theo thuật tốn được trình bày Chương để làm tối thiểu ảnh hưởng liên kết tương hỗ sai lệch tăng ích/pha anten - Dữ liệu vệ tinh giải mã từ gói tin ephemeris/almanac bao gồm thơng tin hướng đến tín hiệu GNSS Các trọng số bổ sung sử dụng phương pháp lặp cho việc định dạng chùm tia MVDR để làm tối đa háo chát lượng tín hiệu thuật tốn sau: 87 Trong q(.), v s định nghĩa Chương 4, phần Ở đây, y CaWO  t  biểu diễn tín hiệu đầu vào y  t  sau làm sóng mang y CaWO  t   y m  t  exp  j h  (5.7) Khi tín hiệu GNSS tách khỏi nhiễu, q trình làm sóng mang đưa tín hiệu đầu vào đến dải tần sở ma trận phương sai nhiễu với tín hiệu can thiệp vào khơng mong muốn thu sử dụng y CaWO  t  biểu diễn công thức từ thuật tốn Một ví dụ mơ hình mảng anten cho IF mơ theo tín hiệu BOCs(1, 1) cho mảng hai chiều phần tử sử dụng việc tạo chùm tia không gian thu biểu diễn hình 5.9 Sau đó, hai tín hiệu nhiễu đặt giá trị góc nâng 600 450 mơ hình mảng anten tương ứng đạt sử dụng việc tạo chùm tia MVDR biểu diễn hình 5.10 Có thể thấy rõ ràng có mặt nhiễu, việc tạo chùm tia MVDR làm thích nghi với mơ hình mảng chùm tia để đặt null vào nhiễu DOA Vì vậy, trình xử lý kết hợp đề xuất kết việc tạo chùm tia không gian – 88 thời gian cho tín hiệu BOC có khả tận dụng lợi kỹ thuật không gian thời gian trình bày phần trước Hình 9: Mơ hình mảng anten với phần tử tính tốn sử dụng việc tạo chùm tia MVDR điều kiện khơng có nhiễu Hình 10: Mơ hình chùm tia cho mảng phần tử tuyến tính tính tốn sử dụng việc tạo chùm tia MVDR với nguồn nhiễu đơn đôi Kết luận Trong chương này, kỹ thuật xử lý không gian – thời gian thích nghi chúng đề xuất Sự xem xét chi tiết dạng khác kỹ thuật 89 xử lý không gian – thời gian việc áp dụng cho xử lý tín hiệu GNSS đề xuất Kỹ thuật xử lý kết hợp không gian – thời gian cho xử lý tín hiệu BOC đưa tập trung vào ba phần: lọc thời gian đầu anten, thuật toán tương quan cuối định dạng chùm tia không gian để tối ưu hóa chất lượng tín hiệu theo hướng đến mong muốn Chương VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong khuôn khổ nghiên cứu kỹ thuật xử lý không gian – thời gian cho việc theo dõi tín hiệu BOC để làm giảm thiểu ảnh hưởng ACF đa đỉnh nâng cao chất lượng tín hiệu Xử lý miền thời gian Tài liệu đánh giá phân tích kỹ thuật tiền lọc làm rõ tính thiếu hiệu chúng việc làm giảm nhiễu khóa sai đỉnh thứ cấp để C/N0 thấp Với mục đích này, kỹ thuật MMSES ZFS đề xuất để theo dõi tín hiệu BOC cách rõ ràng Thơng qua mơ bán phân tích, ta thấy kỹ thuật MMSES có khả cung cấp hiệu suất tốt điều kiện tracking jitter, ngưỡng theo dõi MTLL với việc tập trung vào ZFS cung cấp việc theo dõi tín hiệu BOC cách rõ ràng hiệu suất tương đương với DE Một mối quan tâm theo dõi tín hiệu BOC điều khiện khóa đỉnh thứ cấp diện nhiều đỉnh ACF chúng Sự đánh giá hội tụ sai số theo dõi cho ta thấy ZFS MMSES có khả cung cấp theo dõi mã cách rõ ràng Ngoài ra, sai số theo dõi thường xuyên hội tụ không sai số ban đầu phạm vi ± chip Các phân tích mơ sai số tác động đa đường biểu diễn, kỹ thuật MMSES đề xuất cho ta tác động đa đường giảm đáng kể Các kỹ thuật đề xuất ban đầu phát triển miền tần số, sau phương pháp tương đương miền thời gian tính đến Phương pháp 90 miền thời gian tìm cho ta khối lượng tính tốn so với phương pháp miền tần số kỹ thuật DE Việc giảm bớt tính tốn địi hỏi kỹ thuật đề xuất cho phép triển khai máy thu thực thời gian thực Các đánh giá ban đầu phương pháp đề xuất sử dụng tín hiệu BOC trực tiếp cho thấy xuống cấp hiệu suất PLL trình lọc phục vụ việc theo dõi cách rõ ràng Cấu trúc theo dõi thay đổi hoàn thiện cho việc xử lý tách riêng DLL PLL Với kết trễ độc lập cấu trúc q trình theo dõi pha, thấy PLL khơng bị ảnh hưởng q trình lọc, giúp cải thiện độ nhạy theo dõi Các tính toán sử dụng liệu trực tiếp từ vệ tinh GIOVE-A/B cho ta thấy kỹ thuật MMSES không cung cấp khả theo dõi xác mà cịn có khả định hình độ rộng sở BOC ACF làm tăng khả giảm thiểu tác động đa đường Hơn nữa, thấy MMSES khóa cho C/N0 xấp xỉ dBHz, thấp so sánh với BJ với hiệu suất tương tự phương pháp DE mơi trường tín hiệu yếu Xử lý miền không gian Phương pháp định cỡ mảng anten khép kín sử dụng với tín hiệu GNSS không yêu cầu liệu tham khảo thêm đề xuất đánh giá Phương pháp đề xuất có khả tính tốn xác thơng số định cỡ cho cấu trúc anten khác mức lượng tín hiệu vệ tinh cho mơ liệu thực tế Thuật tốn đề xuất có khả cung cấp tương quan dọc theo máy thu GNSS theo anten Các thí nghiệm sử dụng liệu GNSS trực tiếp với tối đa bốn anten chứng minh tính khả thi thuật tốn đề xuất, hỗ trợ hiệu việc cho phép xử lý đa anten Sai số pha đầu mảng hai chiều định chuẩn cho liệu GNSS góc nâng góc phương vị có khoảng ± 100 tất vệ tinh hoạt động 91 Các kết tạo chùm tia cho hệ thống mảng hiệu chuẩn phân tích tính tốn giá trị C/N0 Sự kết hợp xác lý thuyết tính tốn giá trị C/N0 đạt phần lớn vệ tinh cho cấu trúc mảng anten khác thay đổi số anten Xử lý kết hợp không gian – thời gian Phương pháp xử lý kết hợp không gian – thời gain bao gồm lọc không gian đầu anten định hình chùm tia post-correlation khơng gian thực để biểu diễn xử lý khơng gian thời gian tín hiệu GNSS Bộ lọc thời gian dựa vào tiêu chuẩn MMSE việc định hình chùm tia khơng gian thiết kế dựa tiêu chuản MV Các nghiên cứu cho ta thấy hiệu phương pháp đề xuất việc biểu diễn tín hiệu gây nhiễu Các kết Tracking jitter sử dụng phương pháp bán phân tích cho hệ thống anten đơn, đơi ba chứng minh hiệu phương pháp đề xuất Phân tích C/N0 cho liệu thực tế sử dụng mảng anten đôi cho thấy hiệu xử lý kết hợp không gian – thời gian việc làm giảm tác động môi trường cung cấp cải tiến 2dB độ nhạy theo dõi Cuối cùng, thấy việc ứng dụng xử lý không gian – thời gian cho phép theo dõi tín hiệu BOC cách rõ ràng với việc tăng cường chất lượng tín hiệu theo hướng đến mong muốn KIẾN NGHỊ Các kỹ thuật bám tín hiệu ZFS MMSES phân tích chi tiết tín hiệu điều chế BOCs(1,1) mở hướng nghiên cứu tín hiệu BOCc(10,5), BOCc(15,2.5) Các kỹ thuật đề xuất dựa đơn giản hóa tín hiệu, việc nghiên cứu kỹ thuật môi trường nhà với hiệu ứng fading đa đường dày đặc đem lại nhìn sâu sắc 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] C.C Chao*, R.A Gick Long-term evolution of navigation satellite orbits GPSGLONASS-GALILEO - (2003) [2] Principles of Space-Time Adaptive Processing, Institution of Engineering and Technology, London, UK, ISBN 0863415660 Kohno (1997) [3] Adam Lipka , RafałNiski The Concept of the GALILEO Receiver -, IEEE Member(2012) [4] Lindskog, E (1999) Space-Time Processing and Equalization for Wireless Communications, PhD Thesis Dissertation, Uppasala University McGraw, G A [5] M S Braasch (1999) "GNSS Multipath Mitigation Using Gated and High Resolution Correlator Concepts," in Proceedings of the 1999 National Technical Meeting of The Institute of Navigation, 25-27 January, San Diego, CA, pp 333-342 [6] Pany, T., M Irsigler, B Eissfeller, and J Winkel (2002) "Code and Carrier Phase Tracking Performance of a Future Galileo RTK Receiver," in Proceedings of the ENC [7] Alexiou, A and M Haardt (2004) "Smart antenna technologies for future wireless systems: trends and challenges," in IEEE Communications Magazine, Vol.42, Issue 9, September, pp 90 – 97 [8] Pratibha B Anantharamu (2011) " Space-Time Equalization Techniques for New GNSS Signals" in GEOMATICS engineering [9] Betz, J W (1999) "The Offset Carrier Modulation for GPS Modernization," in Proceedings of the 1999 National Technical Meeting, 25-27 January, San Diego, CA, The Institute of Navigation, pp 639-648 93 ... thực miền thời gian cho phép sử dụng kỹ thu? ??t lọc theo thời gian ứng dụng thời gian thật thử sau Các thu? ??t toán đề xuất xem xét kỹ lưỡng so sánh với kỹ thu? ??t theo dõi BOC sử dụng kỹ thu? ??t bán... thu? ??t toán điều chỉnh phát triển Kỹ thu? ??t điều chỉnh kiểm tra với cấu trúc anten khác bao gồm mảng tuyến tính phẳng 3.3 Xử lý kết hợp không gian – thời gian Kỹ thu? ??t xử lý không gian – thời gian. .. văn Mục tiêu luận văn bao gồm phần: xử lý thời gian, xử lý không gian xử lý không gian – thời gian Với xử lý thời gian, mục tiêu việc nghiên cứu kỹ thu? ??t tiền lọc nhằm cung cấp khả định vị rõ