Аннотация:Статья посвящена анализу различных алгоритмов измерения энергетического потенциала (ЭП) в навигационных и инфокоммуникационных системах. Под ЭП понимается отношение мощности принимаемого сигнала к спектральной плотности шума N0 на входе приёмника (на выходе антенны с малошумящим усилителем – МШУ). В приёмниках проводится корреляционная обработка входного сигнала с образованием синфазной (I) и квадратурной (Q) компонент. Анализируются три алгоритма оценки ЭП C/N0 [Гц]. Первый из них является робастным: он требует минимальных априорных сведений о сигнале, шуме и о построении приёмника. Этот алгоритм основан на оценке в реальном времени как математического ожидания, так и дисперсии синфазной компоненты I. Второй алгоритм назван I-помехоустойчивым, т.к. он обеспечивает намного большую точность оценки ЭП C/N0, чем робастный, но требует априорных сведений о дисперсии компоненты I. Это требование может быть выполнено, если величина N0 определяется, в основном, внутренними шумами приёмника (точнее – МШУ), а не принимаемыми внешними помехами. Оба алгоритма применимы в случае достаточно точной работы системы Phase Locked Loop (PLL) в приёмнике. Третий алгоритм, названный Z-помехоустойчивым, в отличие от первых двух, не требует точной работы PLL или даже вообще наличия в приёмнике PLL, но (как и второй алгоритм) предполагает, что величина N0 определяется внутренними шумами, а не внешними помехами. Показано аналитически, что третий алгоритм обеспечивает несмещённость оценки ЭП.
В работе приводятся данные имитационного моделирования и натурных экспериментов, иллюстрирующие точность оценок ЭП, для трёх динамических сценариев. Первый из них (с условным названием «движение без манёвра») соответствует прямолинейному движению приёмника. Второй (с условным названием jerk) также соответствует прямолинейному движению приёмника и описывается следующей последовательностью временных участков: участок покоя; участок движения с линейным ростом ускорения; участок равноускоренного движения с максимальным ускорением; участок движения с линейным убыванием ускорения; участок равномерного движения с максимальной скоростью. Третий динамический сценарий (с условным названием «тряска») соответствует расположению антенны приёмника на штанге при интенсивном её раскачивании (тряске), в результате чего антенна совершает квазипериодические колебания.
В статье проведено сравнение показателей качества работы трёх исследуемых алгоритмов оценки ЭП C/A- и P(Y)-сигналов. Даны рекомендации по областям применения каждого алгоритма.
