多用戶檢測(cè)在陸基無(wú)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摵Ｓ虼髿庠肼暿瞧渲饕绊懺肼暎槍?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(wú)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(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)；研究

引言

陸基無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)需要繼承星基無(wú)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(wú)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(guò)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(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)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(lái)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(wèn)題。相關(guān)工作人員提出打造高精確度新型陸基無(wú)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(wèn)題，如果無(wú)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(wèn)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(guò)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(guò)多用戶檢測(cè)的方式對(duì)陸基無(wú)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(wèn)題

從近年來(lái)的工作情況來(lái)看，無(wú)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(lái)的信號(hào)強(qiáng)度較強(qiáng)， 遠(yuǎn)處臺(tái)信號(hào)傳輸來(lái)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(wú)法識(shí)別的。為了全面解決遠(yuǎn)近效應(yīng)的問(wèn)題，可以通過(guò)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(lái)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(lái)計(jì)算相應(yīng)的定位信息。以某海域?yàn)槔瑢?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(wèn)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(wèn)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(wú)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(wú)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(wú)視，所以也不存在遠(yuǎn)近效應(yīng)的問(wèn)題。陸基無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)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(kāi)的，可以避免相互影響的問(wèn)題。新陸基無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)優(yōu)化后，使用連續(xù)波信號(hào)體制來(lái)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(wèn)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(guò)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(wú)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(lái)，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(guò)偽隨機(jī)序列與調(diào)制數(shù)據(jù)乘積來(lái)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(guò)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(wú)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(guò)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(lái)說(shuō)，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(guò)最小均方誤差多用戶檢測(cè)技術(shù)來(lái)解決該問(wèn)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(guò)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(lái)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(lái)看，新型陸基無(wú)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(guò)一些相關(guān)函數(shù)來(lái)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(guò)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(lái)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(guò)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(lái)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(yǔ)

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(wú)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(guò)最小均方誤差多用戶檢測(cè)系統(tǒng)的工作模式來(lái)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(wèn)題。結(jié)果表示在新型陸基無(wú)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(wèn)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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