18890

۱۸۸۹۰

افزايش دقت رديابي برداري سيگنال‌هاي ضعيف GNSS مبتني بر تخمين‌گر هوشمند

كارشناسي ارشد

مخابرات امن و رمزنگاري

اسفند ۱۳۹۶

دكتر سيد محمدرضا موسوي ميركلايي

برق

چكيده سيستم‌هاي ناوبري ماهواره‌اي براي كاربر دسترسي‌هاي مورد نياز و مناسب و نيز اطلاعات دقيق در هر نقطه از جهان را فراهم مي‌كند. سيگنال‌هاي ارسالي از ماهواره‌هاي سامانه‌هاي‌ ناوبري داراي دو ويژگي مهمِ پهن باند بودن و توانِ اندك هستند. اين دو ويژگي باعث مي شود كه اين سيگنال‌ها در مقابل نويز و انواع اختلال‌هاي عمدي و غيرعمدي از جمله جمينگ، فريب، سيگنال ضعيف و انسداد بسيار آسيب‌پذير باشند. به همين منظور در اين پايان‌نامه در ميان روش‌هاي موجود براي مقابله با سيگنال ضعيف، رديابي برداري انتخاب شده است. در واقع روش رديابي برداري يكي از بهترين روش‌ها براي مقابله با شرايط سيگنال ضعيف است كه امروزه بسيار مورد توجه محققين قرار گرفته است. در اين روش با تركيب حلقه‌هاي رديابي و قسمت ناوبري، استقلال در رديابي كانال‌هاي مختلف از بين رفته و درصورتي‌كه شرايط سيگنال در يك يا چند كانال ضعيف شده باشد، مي‌تواند از ويژگي‌هاي كانال‌هاي ديگر براي ادامه رديابي استفاده كند و از اين طريق قفل سيگنال را از دست ندهد. بعضي اوقات، شرايط سيگنال به گونه‌اي مي‌شود كه رديابي برداري يا دقت كافي و لازم براي مكان‌يابي ندارد و يا به طور كل، حلقه‌ها از قفل خارج مي‌شوند. از آن جايي كه قلب رديابي برداري فيلتر كالمن است، بهبود در اين فيلتر مي‌تواند براي اين شرايط، ايده مناسبي باشد. از آنجايي كه منطق فازي مبتني بر دانش انساني است، مي‌توان از آن براي اين شرايط استفاده كرد؛ به گونه‌اي كه با توجه به مشخصه‌هاي سيستم در شرايطي كه سيگنال به شدت ضعيف مي‌شود، گيرنده برداري بتواند قفل سيگنال در حلقه‌هاي رديابي را از دست ندهد. نتايج نشان مي‌دهد كه استفاده از منطق فازي در تطبيقي كردن ماتريس‌هاي مهم R، Q و P مورد استفاده در فيلتر كالمن، به طور قابل ملاحظه‌اي مقاومت گيرنده را در شرايط بسيار نامناسب نسبت به گيرنده‌هاي برداري مرسوم افزايش داده است. در اين پايان‌نامه، همچنين به كمك داده عملي جمع‌آوري شده عملكرد گيرنده برداري هوشمند مورد ارزيابي قرار گرفته است به گونه‌اي كه گيرنده‌هاي برداري هوشمند پيشنهادي توانسته در شرايط بسيار نامناسب سيگنال در حالي كه تنها 5 ماهواره در دسترس بوده، حدود 25 ثانيه سيگنال ضعيف را تحمل كند. اين در حالي است كه گيرنده‌ برداري سنتي در همين شرايط بيشتر از 8 ثانيه نتواسته‌ مقاومت كند. واژه‌هاي كليدي: GPS، سيگنال ضعيف، رديابي برداري، فيلتر كالمن، منطق فازي، رديابي برداري فازي

1397/03/08

9/23/2019 12:00:00 AM

Abstract: Satellite navigation systems provide for the user with the necessary and appropriate access, as well as accurate information anywhere in the world. Signals from satellite navigation systems have two important features: Broadband and low power. These two features make the signals more vulnerable to noise and all kinds of intentional and unintentional interference such as jamming, spoofing, weak signaling and blockage. For this purpose, in this thesis, a vector tracking is among the available methods for coping with weak signals. In fact, vector tracking is one of the best methods to coping of weak signal conditions, which has been of great interest to researchers today. In this method, by combining the tracking loops and the navigation, the independence in tracking different channels is eliminated, and if the signal conditions are weakened in one or more channels, it can use the other channel features to continue tracking, thereby locking the signal from Do not miss. Sometimes, the signal conditions are such that there is no vector tracking or precision for locating or, in general, the loops are unlocked. Since the heart of the vector tracking is Kalman filter, the improvement in this filter can be a good idea for these conditions. Since fuzzy logic is based on human knowledge, it can be used for these conditions; in such a way that, given the characteristics of the system, in the event of a signal becoming severely weakened, the vector receiver can lock the signal in the tracking loops. The results show that the use of fuzzy logic in adaptation the important matrices R, Q, and P used in the Kalman filter significantly improved the resistance of the receivers in extremely inappropriate conditions than conventional vector receivers. In this thesis, also with the help of practical data collected, the intelligent vector receiver function has been evaluated, so that the proposed intelligent vector receiver can withstand a weak signal of about 25 seconds in very poor signal conditions while only 5 satellites are available. However, the traditional vector receiver could not resist in these conditions for more than 8 seconds. Keywords: GPS, Weak Signal, Vector Tracking, Kalman Filter, Fuzzy Logic, Fuzzy Vector Tracking.