ارائه الگوریتم بهبودیافته ترکیبی به منظور تخمین تأخیر امواج آسمانی در گیرنده های لورنC

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشگاه صنعتی مالک اشتر و مربی دانشگاه هوایی شهید ستاری تهران، دانشکده مهندسی برق

2 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران، دانشکده مخابرات

چکیده

چکیده
استفاده از سیستم زمین پایه لورن در ناوبری، به دلیل مصونیت این سیستم در مقابل جمینگ، مورد توجه قرار گرفته است. مهم ترین عامل خطا در سیستم های لورن، تداخل امواج آسمانی با امواج زمینی است. برای تخمین تأخیر امواج آسمانی از الگوریتم های تخمین فرکانس (TOA) و
تفاضل زمان ورود (TDOA) استفاده شده است. در میان الگوریتم های تخمین فرکانس (TOA) ، الگوریتم Music بهترین عملکرد را در حضور نویز
داشته و الگوریتم پیزارنکو نیز حتی بدون حضور نویز، دارای عملکرد مناسبی نیست. یک الگوریتم پیشنهادی که ترکیب تفاضل زمان ورود و زمان ورود می باشد برای بهبود کارایی و افزایش دقت ارایه گردید. الگوریتم ها برای سیگنال لورن که شامل موج زمینی و آسمانی است، شبیه سازی شده اند. همچنین عملکرد الگوریتم ها با افزایش سیگنال به نویز نشان داده شده است. با توجه به نتایج به دست آمده برای سیگنال لورن، روش پیشنهادی)ترکیب تفاضل زمان ورود و زمان ورود( دارای nσ )واریانس نویز( کمتری نسبت به روش زمان ورود و تفاضل زمان ورود می باشد،
بنابراین خطای RMSE کمتری نسبت به روش زمان ورود و تفاضل زمان ورود دارد . در این مقاله نشان داده می شود که الگوریتم پیشنهادی
بهب J ود قابل ملاحظهای در افزایش دقت تخمین تأخیر امواج آسمانی داشته است. میزان بهبود کارایی الگوریتم پیشنهادی نسبت به روش TOA ،%12/9 و نسبت به روش / TDOA8/9 % به دست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Combined Improved Algorithm to Estimating The delay of Sky waves In Loran c Receiver

نویسندگان [English]

  • Meysam Bayat 1
  • Mohammad Hossein Madani 2
  • Seyed Mohammad Javad Razavi 2
1 Doctoral student, Malik Ashtar University of Technology and instructor, Shahid Sattari Aviation University of Tehran, Faculty of Electrical Engineering
2 Assistant Professor, Malik Ashtar University of Technology, Tehran, Faculty of Communication
چکیده [English]

Use of the LORAN C system is well considered due to it's protection against gamming. the main parameter
of error in this system is sky wave interference. Frequency Estimation Algorithm for estimation sky
wave as the frequency estimation Algorithm (TOA) and time division of arrival are applied. Through the
frequency estimation algorithm the music algorithm has the performance in the presence of noise. For performance
improvement and increasing the accuracy an algorithm is proposed which is combination of TOA
and TDOA. this method has less error compared to TOA and TDOA. With respect to results, it is shown that
the proposed method has considerable improvement in the accuracy of estimation of sky waves the proposed
method improves 12.9 percent and 8.9 percent the system performance compared to TOA and TDOA
respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • TOA ، TDOA ،Loran C
  • Pizerenco
  • Music
  • ESprite
  • IFFT
[1] M. S. Grewal, L. R. Weill and A. P. Andrews,
“Global positioning systems - inertial navigation
and integration,” Second edition, Chapter 1, 2007.
[2] Mohammed, “Estimation of loran C Ionospheric
signal parameters via ESPRIT algorithm,” The
Second European Conference on Antennas and
Propagation (EuCAP), pp. 1-5, 2007.
[3] Mohammed, F. Le Roux, and D. Last, “Eigendecomposition
Techniques for Sky wave Interference
Detection in loran C receivers,” International
Loran association, meeting, 2003.
[4] A. Mohammed and D. Last, “loran C sky wave
delay detection using ARMA algorithm,” Electronics
letters, vol. 34, no. 17, pp. 1654-1655, August
1998.
[5] L. L. R. Fernand, “Estimation of loran C Skywaves
Using Frequency Estimation Techniques,”
Degree of Master of Science in Electrical Engineering,
Department of Telecommunications and
Signal Processing, Blekinge Institute of Technology,
Sweden, 2003.
[6] A. Mohammed and T. Hult, “Detection and minimization
of ionospheric interference in loran C
receivers,” 11th International Conference on Ionospheric
radio Systems and Techniques (IRST
2009), pp. 1-6, 2009.
[7] A. Mohammed, F. Le Roux and D. Last, "Eigendecomposition
Techniques for Sky wave Interference
Detection in loran C receivers", International
Loran association, meeting 2003.
[8] A. Mohammed, H. Chemnitzer, and D. Last, “Full
Performance Analysis of IFFT Spectral-Division
Technique for Sky wave Identification in loran C
Receivers,” International Loran association, meeting,
2002.
[9] A. J. Fsher, “The Loran-c Cycle Identification
problem,” http://www.cs.york.ac.uk ftpdir/reports/
YCS-99-318.pdf, 2011.
[10] Y. Bin, “Different Sensor Placement Strat-Egies
For Tdoa Based Localization,” IEEE Conference,
ICASSP, 2010.
[11] W. A. Gardner, “ Cyclostationary in Communications
and Signal Processing,” IEEE Press, 1994.
[12] W. A. Gardner and Chih-Kang Chen, “Signal Selective
Time-Difference-of-Arrival Estimation for
Passive Location of Man-Made Signal Sources in
Highly Corruptive Environments,” Part I: Theory
and Method, IEEE Transactions on Signal Processing,
vol. 40, no. 5, pp. 1168-1184, May 1992.
[13] Chih-Kang Chen and W. A. Gardner, “ Signal Selective
Time-Difference-of-Arrival Estimation for
Passive Location of Man-Made Signal Sources in
Highly Corruptive Environments,” Part II: Algorithms
and Performance, IEEE Transactions on
Signal Processing, vol. 40, no. 5, pp. 1185-1197,
May 1992.
[14] G. Shen, R. Zetik, and R. S. Thoma, “Performance
Comparison of Toa and Tdoa Based Location Estimation
Algorithms in Lose nvironment,” IEEE
Proceedings of The 5th Workshop on Positioning,
Navigation and Communication, 2008.
[15] G. C. Carter, “Coherence and Time Delay Estimation,”
Proc. IEEE, vol. 75, pp. 236-255, Feb. 1987.
[16] W. R. Hahn, “Optimum Signal Processing for Passive
Sonar Range and Bearing Estimation"
,Journal of Acoustical Society of America,
vol. 58, pp. 201-207, July 1975.
[17] G. C. Carter, “Time Delay Estimation for Passive
Sonar Signal Processing,” IEEE Transactions on
Acoustics, Speech and Signal Processing, vol.
ASSP-29, no. 3, pp. 463-470, June 1981.
[18] A. Gupta , G. Chandra Tripathi, “Design and Analysis
of Low Pass FIR & IIR Filter and Find Optimum
Result Using Neural Network,” Global Journal
of Researches in Engineering, vol. 10, Issue 7
(Ver1.0), Dec. 2010.
[19] P. H. Kamp, “A Cheap SDR Loran-C frequency
receiver,” 2009.