8556

شبيه‌سازي روش‌هاي نوين اكتساب سيگنال در سامانه ناوبري BeiDou چين

كارشناسي

مهندسي برق گرايش الكترونيك

1402

دكتر سيد محمدرضا موسوي ميركلائي

1402/06/21

مهندسي برق

Simulation of modern methods of acquisition in BeiDou's navigation satellite system

با پيشرفت فناوري و ارسال ماهواره به فضا، امروزه امكان موقعيت‌يابي دقيق و نقطه‌اي فراهم شده است. سامانه‌هاي موقعيت‌ياب مختلفي وجود دارند كه خدمات ناوبري و زمان‌بندي را به صورت شبانه‌روزي و دقيق با پوشش جهاني به كاربران ارائه مي‌دهند. يكي از مزيت‌هاي اين سامانه‌ها اين است كه براي دسترسي به اطلاعات موقعيت‌ مكاني، نياز به ارتباط اينترنتي نيست و تنها داشتن گيرنده سامانه مورد نظر كفايت مي‌كند. سامانه BeiDou از سال 2018 ميلادي خدمات موقعيت‌يابي خود را به صورت جهاني در دسترس كاربران قرار داد و در سال 2020 ميلادي آخرين ماهواره خود را پرتاب كرد. اين سامانه متشكل از چهار باند مختلف به نام‌هاي B1I، B3I، B2a و B1C مي‌باشد. اين باندها در برخي اطلاعات نظير پيام ناوبري، مدولاسيون، قطبيت و پهناي باند يكسان هستند و تفاوت عمده آن‌ها در فركانس حامل، كدمحدوده و سرعت ارسال است كه باعث ايجاد تمايز بين باندهاي مختلف مي‌شود. با توجه به پوشش جهاني سامانه BeiDou كاربران در نقاط مختلف كره زمين مي‌توانند با دريافت، رمزگشايي و پردازش اين باندها، اطلاعات موقعيت مكاني خود را به دست آورند. گيرنده نرم‌افزاري GNSS، داراي سه بخش اساسي شامل بخش فركانس بالا (RF)، بخش پردازش سيگنال و بخش پردازش ناوبري است. پس از حذف نويز و نمونه‌برداري در بخش فركانس بالا، اكتساب و رديابي فازكد و حامل انجام مي‌شود. در نتيجه اين كار، حامل و كدمحدوده سيگنال حذف مي‌گردد تا راحت‌تر بتوان معادلات موقعيت‌يابي را حل كرد. در اين مطالعه، به بررسي روش‌هاي اكتساب سامانه BeiDou و راه‌هاي بهبود آن در محيط‌هاي پويا و سيگنال ضعيف، پرداخته شده است. به صورت كلي اكتساب سيگنال‌هاي موقعيت‌يابي به دو روش جستجوي سريال و موازي انجام مي‌گردد. به دليل سرعت پايين روش سريال، امروزه تقريباً تمام گيرنده‌هاي نرم‌افزاري از روش جستجوي موازي استفاده مي‌كنند؛ هر چند كه اين روش پيچيدگي بيشتري را به همراه دارد. در محيط‌هاي سيگنال ضعيف اضافه كردن روش‌هاي پساهمبستگي موجب بهبود كيفيت اكتساب مي‌شود. براي بررسي اين موضوع، از مجموعه داده‌اي واقعي، براي انجام شبيه‌سازي استفاده كرده‌ايم. در شبيه‌سازي از سه روش‌ پساهمبستگي اعم از ادغام همدوس، ادغام غيرهمدوس و ادغام تفاضلي استفاده شده است. پس از انجام اكتساب در حالت معمول، الگوريتمي به نام لايه‌‌گذاري بلوك دوگانه صفر به اكتساب اضافه و موجب بهبود دقت و قدرت سيگنال‌هاي در ديد گيرنده مي‌شود. در نهايت، روش‌هاي استفاده شده براي شبيه‌سازي از نظر دقت و سرعت مقايسه خواهند شد.

ناوبري , سامانه BeiDou , فركانس حامل , اكتساب , رديابي , حل معادلات ناوبري , پساهمبستگي , ادغام همدوس , ادغام غيرهمدوس , ادغام تفاضلي