طراحی و شبیه‌سازی مولد سیگنال لورن در فرستنده موقعیت‌یاب محلی با به‌کارگیری تقویت‌کننده کلاس I

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر،

2 دانشیار، دانشگاه علم وصنعت ایران

چکیده

فرستنده لورن در سامانه موقعیت‌یابی محلی (LPS) یکی از اصلی­ترین بخش­هاست که نقش آن تولید و ارسال پالس‌های توان بالا با شکل موج خاص و دقت بالا می‌باشد. در این مقاله، روش جدیدی برای طراحی و ساخت فرستنده LPS بر مبنای تقویت‌کننده‌های سوئیچینگ کلاس I ارائه ‌شده است. هر بلوک فرستنده از واحدهای تقویت­کننده ترانزیستوری ماسفت که از طریق  مدولاسیون عرض پالس تحریک می‌شوند تشکیل شده است. عرض پالس در سیکل­های مختلف به کمک الگوریتمی بر مبنای کمترین مجموع مربعات خطا تعیین می‌شود. نتایج شبیه­سازی‌ها نشان­دهنده پیاده‌سازی دقیق سیگنال لورن به‌خصوص در لبه­های پسرو است. به‌طوری‌که حداکثر خطای عبور از صفر در نیم­سیکل چهارم تا دوازدهم  ns18، پهنای باند پالس تولیدی  kHz9/4 و MMSE آن که ارتباط مستقیم با ECD سیگنال لورن دارد؛ برابر با 009/0 است که همگی شرایط موردنیاز پالس لورن در فرستنده LPS را دارند. با استفاده از این روش که ذاتاً دارای راندمان بالایی است امکان ساخت سامانه­­های تاکتیکی موقعیت‌یابی با دقت و انعطاف­پذیری بالا و حجم کوچک فراهم می‌شود.

کلیدواژه‌ها


[1] G. Johnson, R. Shalaev, R. Hartnett, P. Swaszek, and M. Narins, “Can Loran meet GPS backup requirements?,” IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, vol. 20, no. 2, February 2005.##
[2] C. L. Sherman, B. B. Peterson, C. O. Lee Boyce Jr, and P. K. Enge, “Loran coverage availability simulation tool,” In Proceedings of the Royal Institute of Navigation NAV08/International Loran Association 37th Annual Meeting, London, UK, October 2008.##
[3] G. W. Johnson, P. F. Swaszek, R. J. Hartnett, R. Shalaev, and M. Wiggins, “An evaluation of eLoran as a backup to GPS,” IEEE Conference on Technologies for Homeland Security, May 2007.##
[4] C. L. Sherman, R. Wenzel, G. Johnson, and P. K. Enge, “Assessment of the methodology for bounding Loran temporal ASF for aviation,” In Proceedings of the Institute of Navigation National Technical Meeting, San Diego, CA, 2008.##
[5] Z. Lili, X. Xi, J. Zhang, and Y. Pu, “A New Method for  Loran-C ASF Calculation over Irregular Terrain,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 49, no. 3, July 2013.##
[6] L. Wang and W. Ou-Yang, “The Research of Timing Application and Synchronization Technology of Chinese Loran-C System,” The 2nd IEEE International Conference on Industrial and Information Systems, 2010.##
[7] M. Bayat and M. H. Madani, “Provide a Hybrid improved algorithm to estimate the delay in the heavenly wave in the LORAN’s receivers,” Adv. Electronic & Cyber Defense Sci. & Technol., vol.04, pp. 55-63, 2014. (In Persian)##
[8] A. John, “Final Report: Vulnerability Assessment of the Transportation Infrastructure Relying on the Global Positioning System,” U. S. Department of Transportation, 2001.##
[9] “UrsaNav to Buy Megapulse Assets including Loran-C and GPS Backup Candidate eLoran,” available at: http://www.insidegnss.com/node/3361.##
[10] H. Tim, “Next Generation LF Transmitter for (e)LORAN Systems,” Nautel Limited, 2008.##
[11] Z. Yinbing, J. Xu, T. Qiu, and G. Cui, “Carrier Wave Interference Suppression Based on Accumulation and Average in Loran-C,” The Ninth IEEE International Conference on Electronic Measurement & Instruments, 2009.##
[12] Xi. Xiaoli, L. Zhou, J. Zhang, J. Liu, and L. Wang, “Combined IE-FDTD Algorithm for                   Long-RangeLoran-C Ground-Wave Propagation,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 47, no. 8, August 2012.##
[13] A. Khorrami, A. Afifi, P. Amiri, and T. Aghazadeh, “Design and Fabrication of a Loran Pulse Based on PWM Method for LPS Navigation System,” Radar, vol. 2, pp. 51-58, 2014. (In Persian)##
[14] A. Khorrami and A. Afifi, “Extraction of Optimum PWM Levels in LORAN Switching Transmitter for Using in       Ground-Based Positioning System,” Advanced Defence Sci. & Tech. Accepted. (In Persian)##
[15] P. Liatos and A. M. Hussein, “Characterization of 100-kHz Noise in the Lightning Current Derivative Signals Measured at the CN Tower,” IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, vol. 47, no. 4, November 2005.##
[16] C. B. Dean, “Automatic Pulse Sharping with the AN/FPN-42 and AN/FPN-44A Loran-C Transmitters,” M.Sc thesis in Electrical Engineering, Naval Postgraduate School, 1992.##
[17] C. Lo Sherman, B. P. Benjamin, K. E. Per, and P. Swaszek, “Loran data modulation: extensions and examples,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 43, no. 2, April 2007.##
[18] S. H. Yang, C. B. Lee, Y. K. Lee, J. K. Lee, Y. J. Kim, and S. J. Lee, “Accuracy Improvement Technique for Timing Application of LORAN-C Signal,” IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 60, no. 7, July 2011.##
[19] “Specification of the Transmitted Loran-C Signal,” U.S. Department of Transportation, United States Coast Guard, May 1994.##
[20] G. W. Johnson, M. Wiggins, K. Dykstra, P. F.Swaszek, and R. Hartnett, “Test and Evaluation of a New eLoran Transmitter,” Nautel Limited, 2008.##
[21]  Y. J. Tu, T. L. Jong, and C. M. Liaw, “Development of a Class-D Audio Amplifier with Switch Mode Rectifier Front-end and its Waveform Control,” IET Power Electronics, vol. 4, pp. 1002-1014, 2011.##
[22]  W. Ecker, “Loran-C User Handbook,” Technical Report, Office of Navigation Safety and Waterway Services, 2006.##
[23]  M. Bayat and M. H. Madani, ”Design and Simulation of a Linear Adaptive System to Remove the CWI in Loran Navigation System Receivers,” Adv. Defence Sci. & Technol., vol. 04, pp. 267-277, 2018. (In Persian)##
[24] Z. Peng, S. Yang, Y. Feng, Y. Liu, and Z. Hong, “High efficiency class-I audio power amplifier using a single adaptive supply,” Chinese Institute of Electronics Journal of Semiconductorsvol. 33no. 9, 2012.##
[25] S. L. Arlinghaus, “Practical Handbook of Curve Fitting,” CRC Press, P. 249, 1994. Persistent URL (URI): http://hdl.handle.net/2027.42/58759.##