多用戶檢測(cè)在陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)中的運(yùn)用

摘 要：以國(guó)內(nèi)某海域?yàn)槔?，該海域大氣噪聲是其主要影響噪聲，針?duì)背景遠(yuǎn)近效應(yīng)，提出最小均方誤差多用戶檢測(cè)技術(shù)模式，最終結(jié)果表明，在新型陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)當(dāng)中引用多用戶檢測(cè)技術(shù)可以有效控制遠(yuǎn)近效應(yīng)干擾，是一種行之有效的工作方式。

關(guān)鍵詞：多用戶檢測(cè)；陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)；研究

引言

陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)需要繼承星基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，將偽造聲相位編碼擴(kuò)頻技術(shù)融入到陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)中，提升定位精確程度。但是在實(shí)際操作過程中會(huì)受到遠(yuǎn)近效應(yīng)的影響，導(dǎo)致技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)。星基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)通過偽噪聲編碼信號(hào)體制的方式在微波波段工作，利用直達(dá)波的方式實(shí)現(xiàn)傳遞，全天候效應(yīng)與高精確度是其主要優(yōu)點(diǎn)，雖然近年來得到了較為廣泛的應(yīng)用，但是尚存在容易受到攻擊、容易受到干擾等問題。相關(guān)工作人員提出打造高精確度新型陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)的研究目標(biāo)，該系統(tǒng)主要目標(biāo)是集成GPS技術(shù)成果，在2MHz中短波段工作，以地面波的方式實(shí)現(xiàn)傳播。擺在該目標(biāo)面前的是遠(yuǎn)近效應(yīng)問題，如果無線電導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)和發(fā)射臺(tái)比較近，與其他發(fā)射臺(tái)比較遠(yuǎn)，則兩個(gè)信號(hào)接受臺(tái)的信號(hào)強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生較大的差異，此時(shí)如果接收機(jī)搜索遠(yuǎn)臺(tái)信號(hào)，很容易受到近太信號(hào)的影響，進(jìn)而產(chǎn)生遠(yuǎn)近效應(yīng)方面的問題。接收機(jī)可以在相同時(shí)間接收許多導(dǎo)航信號(hào)，信號(hào)通過隨機(jī)接入的方式進(jìn)行采集，擴(kuò)頻碼集屬于非嚴(yán)格正交碼集，導(dǎo)航臺(tái)數(shù)量不斷增加時(shí)，非零相互關(guān)函數(shù)會(huì)影響系統(tǒng)差距，導(dǎo)致誤差提升，進(jìn)而對(duì)定位的精確程度產(chǎn)生影響，所以要通過多用戶檢測(cè)的方式對(duì)陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)用性進(jìn)行優(yōu)化，使其更好的工作。

1 遠(yuǎn)近效應(yīng)問題

從近年來的工作情況來看，無線電導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)在日常工作中所接收到的信號(hào)功率相差是比較大的，和接收系統(tǒng)接近的臺(tái)信號(hào)傳輸來的信號(hào)強(qiáng)度較強(qiáng)， 遠(yuǎn)處臺(tái)信號(hào)傳輸來的信號(hào)較弱，最遠(yuǎn)處的臺(tái)信號(hào)傳輸?shù)降男盘?hào)甚至是無法識(shí)別的。為了全面解決遠(yuǎn)近效應(yīng)的問題，可以通過多用戶檢測(cè)工作模式以及思想，讓導(dǎo)航接收機(jī)將所有接收到的信號(hào)都作為有用的信號(hào)來使用，而不是將這部分信號(hào)作為干擾信號(hào)。該工作思想模式的融入可以在相同時(shí)間內(nèi)對(duì)同一臺(tái)鏈下許多發(fā)射臺(tái)發(fā)蛇出的信號(hào)進(jìn)行解析，并根據(jù)解析結(jié)果來計(jì)算相應(yīng)的定位信息。以某海域?yàn)槔?，?duì)2MHz載頻進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，大氣噪聲才是影響該海域限制定位精度以及擴(kuò)展作用的主要負(fù)面因素之一，所以要從海域背景噪聲比較強(qiáng)的遠(yuǎn)近效應(yīng)情況入手，分析該問題。下文所討論并提出的最小均方誤差便是可以有效解決該問題的一種工作方式。以仿真為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，最終結(jié)果表明在新型陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)當(dāng)中，最小均方誤差多用戶檢測(cè)技術(shù)可以有效控制遠(yuǎn)近效應(yīng)干擾。GPS模式下的星基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)在優(yōu)選發(fā)射機(jī)以后，和各個(gè)發(fā)射機(jī)之間的距離差別基本可以無視，所以也不存在遠(yuǎn)近效應(yīng)的問題。陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)通過脈沖信號(hào)體制構(gòu)建工作模式，所以接收機(jī)接收到的部分遠(yuǎn)臺(tái)信號(hào)強(qiáng)度弱，并且因?yàn)闀r(shí)間上的分開的，可以避免相互影響的問題。新陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)通過優(yōu)化后，使用連續(xù)波信號(hào)體制來工作，遠(yuǎn)近效應(yīng)表現(xiàn)的越加明顯。遠(yuǎn)近發(fā)射臺(tái)是不能實(shí)現(xiàn)完全正交的，并且函數(shù)值有區(qū)間，相互函數(shù)最大值也有一定的下界，代表了信感比增益是有下界的。因?yàn)橐婕暗浇邮仗炀€遠(yuǎn)近信號(hào)臺(tái)的問題，所以要對(duì)處理期輸出端信號(hào)干信比的最大值進(jìn)行計(jì)算，明確相關(guān)處理器信干比的限制因素，只有這樣才能保證導(dǎo)航系統(tǒng)測(cè)量誤差在允許范圍內(nèi)，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，如果自相關(guān)函數(shù)最大值固定，則相互關(guān)函數(shù)值小、誤差大。

2 多用戶檢測(cè)在陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)中應(yīng)用的相關(guān)論證

多用戶檢測(cè)有相關(guān)器信號(hào)，而已將不期望多介入干擾從期望信號(hào)中徹底的分離出來，并且多用戶檢測(cè)塊輸出是估計(jì)數(shù)據(jù)比特。最小均方誤差多用戶檢測(cè)系統(tǒng)下的各個(gè)發(fā)射臺(tái)所發(fā)射出的BPSK調(diào)制數(shù)據(jù)都是可處理的，通過偽隨機(jī)序列與調(diào)制數(shù)據(jù)乘積來擴(kuò)展。運(yùn)載體接收機(jī)可以接收到信號(hào)和本地?cái)U(kuò)展碼并將其進(jìn)行相關(guān)性處理，相關(guān)器的主要構(gòu)成部分的乘法器、積分以及信息儲(chǔ)存與信息轉(zhuǎn)存功能，適當(dāng)?shù)氖褂闷ヅ錇V波器也可以提升工作效率。在明確了最小均方誤差檢測(cè)系統(tǒng)模型之后，可以對(duì)最大均方誤差檢測(cè)最大值下界進(jìn)行計(jì)算。通過計(jì)算的方式確定最大均方誤差檢測(cè)互相關(guān)函數(shù)最大值下界，此時(shí)可以先假定區(qū)域性的海上陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)干信比為A，載頻設(shè)為B，則導(dǎo)航臺(tái)數(shù)和最大均方誤差檢測(cè)相關(guān)函數(shù)最大值可以通過A、B進(jìn)行計(jì)算。隨著導(dǎo)航臺(tái)數(shù)不斷出現(xiàn)變化，處理器輸出的信干比也會(huì)產(chǎn)生變化。對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)傳統(tǒng)相關(guān)器來說，相互關(guān)函數(shù)最大值會(huì)隨著導(dǎo)航臺(tái)數(shù)量的增加而提升，二者之間的關(guān)系是呈正相關(guān)的，使遠(yuǎn)近效應(yīng)變的尤為凸顯，會(huì)對(duì)后期的判斷以及數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生較大的影響，精確程度不高。但是通過最小均方誤差多用戶檢測(cè)技術(shù)來解決該問題，可以讓互相關(guān)函數(shù)最大值有明顯的變化，且是呈現(xiàn)下坡向變化，這也代表了在相互函數(shù)關(guān)系相同的情況下，通過最小均方誤差多用戶檢測(cè)技術(shù)可以有效控制遠(yuǎn)近效應(yīng)對(duì)工作帶來的影響，提升效率以及判斷的精確程度。從當(dāng)前技術(shù)掌握水平來看，新型陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)能夠在相同時(shí)間內(nèi)接受數(shù)個(gè)導(dǎo)航臺(tái)中發(fā)出的信號(hào)，之后通過一些相關(guān)函數(shù)來檢測(cè)導(dǎo)航臺(tái)發(fā)射信號(hào)序列，明確相關(guān)輸出點(diǎn)，提升判斷的精確程度。其余導(dǎo)航臺(tái)碼序列會(huì)通過相互關(guān)函數(shù)數(shù)值的方式相相關(guān)輸出上疊加。此時(shí)，如果其中存在比較大的互相關(guān)函數(shù)，則互相關(guān)函數(shù)會(huì)對(duì)目標(biāo)導(dǎo)航臺(tái)信號(hào)輸出產(chǎn)生明顯的影響，所以相互關(guān)函數(shù)最大值如果減少，就可以有效緩解遠(yuǎn)近效應(yīng)所帶來的不良影響，有效的控制距離較近的導(dǎo)航臺(tái)發(fā)出強(qiáng)信號(hào)對(duì)遠(yuǎn)處弱信號(hào)的影響。從計(jì)算結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)航臺(tái)數(shù)量的不斷增加會(huì)使相關(guān)輸出器信干比最大值提升，二者正相關(guān)。這一結(jié)果也表明了通過最小均方誤差檢測(cè)工作模式可以有效改善導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)的接收性能，從根本上環(huán)節(jié)遠(yuǎn)近效應(yīng)會(huì)帶來的測(cè)距誤差，提升工作質(zhì)量。在使用最小均方誤差多用戶檢測(cè)技術(shù)的前提下，信干比的不斷增加會(huì)在一定程度上增加導(dǎo)航臺(tái)的數(shù)量，并且數(shù)量越多代表了測(cè)距誤差允許值變小，表明自相關(guān)函數(shù)最大值是固定的，互相關(guān)函數(shù)如果足夠小，則距離測(cè)量的誤差也會(huì)明顯的變小，抗遠(yuǎn)近效應(yīng)的能力也會(huì)有所提升，結(jié)果精確程度較高，實(shí)用性強(qiáng)。

3 結(jié)束語

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展使一些傳統(tǒng)工作模式被淘汰，而在高尖端領(lǐng)域，設(shè)備選型、技術(shù)的應(yīng)用更是日新月異。新型陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)不僅可以集成到相位編碼擴(kuò)頻技術(shù)，同時(shí)還攜帶了負(fù)面的遠(yuǎn)近效應(yīng)。上文以某海域的實(shí)際情況為例，分析了背景噪聲相對(duì)強(qiáng)勢(shì)的情況，提出通過最小均方誤差多用戶檢測(cè)系統(tǒng)的工作模式來控制遠(yuǎn)近效應(yīng)影響。互相關(guān)函數(shù)會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，相關(guān)工作人員要對(duì)互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算和分析，提出相應(yīng)的工作方式與優(yōu)化模式，并以仿真為手段，明確相關(guān)問題。結(jié)果表示在新型陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)中，最小均方誤差多用戶檢測(cè)可以從根本上控制不良的遠(yuǎn)近效應(yīng)問題，減少測(cè)量誤差，是一種切實(shí)可行的工作方式，可以有效提升系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。

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