Įvadas
Pasaulinės navigacijos palydovinės sistemos (GNSS) technologijų vystymosi aplinkoje ypač sudėtingose elektromagnetinėse aplinkoje yra labai svarbu, kad būtų užtikrinta patikima, nuolatinė ir labai tiksli padėties nustatymo, navigacijos ir laiko nustatymo (PNT) technologija. 16 siurblių kontroliuojamas priėmimo modelio antenos (CRPA) yra šios srities inovacijų viršūnė, skirta įveikti didelę radio dažnių trukdžių (RFI) ir trukdžių kliūtį. Ši sistema, naudodama pažangiausią skaitmeninę kontrolę ir sudėtingus spinduliuotės formuojimo algoritmus, užtikrina GNSS signalų vientisumą ir prieinamumą. Šiame straipsnyje išsamiai apžvelgiama 16-ių matricų CRPA, apžvelgiamos pagrindinės technologijos, veiklos principai ir skirtingi privalumai, kuriuos siūlo dvi pagrindinės fizinės konfigūracijos: kvadratinis matricas ir apskritinis matricas.
Pagrindinė technologija: pažangi skaitmeninė valdymo sistema ir spindulio formavimas
16-matricinio CRPA puikųjį našumą lemia pažangus skaitmeninis valdiklis ir naujos kartos spindulio formavimo technologija. Skirtingai nuo įprastų antenų, turinčių fiksuotą priėmimo šabloną, CRPA yra adaptuojama antenos sistema. Ji susideda iš kelių antenos elementų – šiuo atveju šestiolikos – kurių atskiri signalai protingai sujungiami ir apdorojami realiu laiku.
• Trikdžių mažinimo principas: Pagrindinė CRPA funkcija – nustatyti ir neutralizuoti trukdžių šaltinius. Skaitmeninis valdiklis nuolat ima signalų imtis iš visų 16 elementų. Analizuodamas atvykstančių signalų fazės ir amplitudės skirtumus per visą masyvą, jis tiksliai gali nustatyti norimų GNSS signalų ir nereikalingų trukdžių atvykimo kryptį (DOA). Naudojant sudėtingus algoritmus, valdiklis apskaičiuoja unikalų svorių rinkinį kiekvienam elementui. Šie svoriai koreguoja signalų fazę ir amplitudę, efektyviai sukuriant gilias „nulines“ zonas antenos priėmimo diagramoje, nukreiptas į trukdžių šaltinius. Šis procesas žymiai sumažina trikdymo signalus, tuo pačiu išlaikant ar net stiprinant stiprumą link GNSS palydovų.
• Atsparumas daugelio šaltinių trikdymui: 16 elementų sistemai būdingas svarbus pranašumas – gebėjimas tvarkyti kelis vienu metu veikiančius trukdžių šaltinius. 16 elementų teikiamos laisvės laipsniai leidžia sistemai generuoti kelis nepriklausomus nulius. Tai reiškia, kad ji gali efektyviai slopinti kelis kliudančius siųstuvus, veikiančius iš skirtingų geografinių vietovių vienu metu – situacija, dažna šiuolaikinėje elektroninėje kovoje arba tankiai užstatytose miesto teritorijose. Ši kelių šaltinių pašalinimo galimybė yra esminis patobulinimas lyginant su paprastesnėmis sistemomis, turinčiomis mažiau elementų, užtikrinant operacijų tęstinumą net labai agresyviose spektrinėse aplinkose.
• Spindulio nukreipimas ir signalo stiprinimas: Ne tik neutralizuodamas, bangų formavimo technologija taip pat gali būti naudojama aukšto stiprinimo spinduliams nukreipti į tam tikrus GNSS palydovus. Tai ne tik pagerina signalo ir triukšmo santykį (SNR) silpnesniems signalams, bet taip pat padeda sumažinti daugiakartinio sklidimo efektus – kai signalai atsimuša nuo pastatų ar žemės prieš pasiekdami anteną, dėl ko atsiranda pozicionavimo klaidos. Teikiant pirmenybę tiesioginiam signalo keliui, 16 elementų CRPA suteikia tikslesnius ir patikimesnius PNT duomenis.
Fizinės masyvų konfigūracijos: sprendimo pritaikymas
16 elementų CRPA yra siūlomas dviejose skirtingose fizinėse konfigūracijose, kiekviena sukonstruota su specifiniais pranašumais, kad atitiktų skirtingas taikymo sąlygas: kvadratinė ir apvalioji konfigūracijos.
Kvadratinė konfigūracija: struktūra ir mastelio keitimas
Kvadratinė konfigūracija išdėsto savo 16 elementų 4x4 tinklelio modelyje. Ši konfigūracija siūlo kelias praktines privalumus:
• Taisyklinga struktūra ir modulinis dizainas: Simetrinis ir tinkleliu paremtas išdėstymas yra iš esmės modulinis. Tai supaprastina dizainą ir gamybos procesą, dažnai lemiant prognozuojamesnę našumą ir potencialiai žemesnes gamybos išlaidas. Taisyklingumas taip pat palengvina integravimą į platformas su stačiakampiais formos faktoriais – tokias kaip žemės transporto priemonių stogai, pastovi infrastruktūra ar tam tikros oro laivų dalys.
• Lengvesnis sumontavimas ir plėtimas: Modulinė konstrukcija palengvina sumontavimą, nes tvirtinimo taškai ir fizinės sąsajos gali būti standartizuoti. Be to, ši projektavimo filosofija leidžia paprastesnį sistemos plėtimą arba grandininį jungimą didelėse diegimuose, kur gali prireikti kelių sistemų, suteikiant mastuojamą sprendimą sudėtingoms gynybos ar komercinėms tinklams.
• Optimalus našumas plokščios geometrijos atveju: Scenarijose, kai grėsmės tikimasi daugiausia iš horizonto, kvadratinė išdėstymo schema gali būti labai veiksminga. Jos geometrija leidžia tiksliai formuoti nulinius signalus pagrindinėse ašyse (azimutu), todėl ji ypač gerai tinka neutralizuoti trukdžius iš žemėje esančių trukdymo šaltinių.
Apskritinė išdėstymo konfigūracija: subalansuotas ir visapusiškas našumas
Apskritinė išdėstymo konfigūracija išdėsto 16 elementų tolygiai apskritimo apskritime, paprastai su vienu elementu centre. Ši geometrija pasirenkama dėl jos pranašesnių savybių:
• Subalansuotas dengimas ir viskryptis nuoseklumas: Apskrituminė simetrija užtikrina tolygų antenos atsaką visose azimuto kryptims (360 laipsniai). Tai lemia nuoseklesnes ir subalansuotesnes trukdžių slopinimo galimybes nepriklausomai nuo to, iš kurios krypties puola trukdymo šaltinis. Nėra jokių būdingų „silpnų vietų“ specifinėse ašyse, kaip tai gali būti kvadratinės geometrijos atveju.
• Visapusiškas apsauga nuo trukdžių našumas: Apskritai išdėstyti masyvai puikiai veikia dinaminėse aplinkose, kuriose platforma (pvz., lėktuvas, laivas ar palydovas) nuolat keičia orientaciją, arba kai triukdžių šaltiniai yra mobilūs. Jų gebėjimas formuoti kryptis be signalo perdavimo vienodai efektyviai bet kuria horizontalia kryptimi užtikrina nuolatinę apsaugą. Centrinis elementas kartu su išoriniu žiedu taip pat gali padėti geriau išskirti signalus pagal aukštumą, pagerinant našumą esant žemai esantiems trukdžiams ar sudėtingose signalų aplinkose.
• Pranašesnis spindulio formavimo lankstumas: Apskritai išdėstyta konfigūracija dažnai leidžia simetriškesnius ir mažesnius šoninius spindulius formuojant stiprinimą link palydovų. Tai gali padėti šiek tiek geriau atmetinėti atspindėtus signalus ir pagerinti bendrą signalo kokybę stebint kelis palydovus.
Palyginamoji santrauka ir taikymo sritys
Tarp kvadratinio ir apskritojo masyvo pasirinkimas priklauso nuo specifinių eksploatacinių reikalavimų:
• Pasirinkite kvadratinį masyvą kai programoje svarbiausia modulinis, lengvai integruojamas dizainas platformoms su stačiakampiais tvirtinimo paviršiais. Jis idealiai tinka pastovioms vietovėms, žemės transporto priemonėms ar situacijoms, kai grėsmės aplinka yra gana numanoma ir daugiausia plokštuminė. Jo mastelio keitimas yra svarbus privalumas didelės apimties, standartizuotoms diegimams.
• Pasirinkite apvaliąją sistemą kai reikalingas aukščiausias visapusiškas, visų krypčių trikdymo apsaugos lygis. Tai pageidautinas pasirinkimas labai dinamiškoms platformoms, tokioms kaip lėktuvai, bepiločiai skrydžio aparatai (UAV), jūrų laivai ir dirbtiniai palydovai, kur platformos manevrai kitaip pažeidžiamai veiktų mažiau simetriškos sistemos našumą. Jos subalansuotas dengimas užtikrina patikimą našumą nepriklausomai nuo judėjimo krypties.
Išvada
16 masyvų CRPA reiškia svarbų žingsnį į priekį atsparioje PNT technologijoje. Naudojant pažangų skaitmeninį valdiklį ir sudėtingus spinduliavimo formavimo algoritmus, ji užtikrina nepakartojamą apsaugą nuo kelių vienu metu veikiančių trikdžių šaltinių, garantuodama kritinių GNSS imtuvų nepertraukiamą veikimą. Abiejų kvadratinių ir apvalių masyvų konfigūracijų prieinamumas dar labiau padidina jos universalumą, leisdamas sistemų integratoriams pasirinkti optimalų sprendimą, remiantis konstrukciniais, montavimo ir našumo reikalavimais. Ar tai būtų karinio lėktuvo misijos sėkmės užtikrinimas, komercinio laivo saugus navigavimas ar kritinės infrastruktūros patikimumas, 16 masyvų CRPA yra tvirtas ir pritaikomas GNSS spektro sergėtojas.
EN