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Desarrollo de aplicaciones en Matlab para el estudio de señales radar y de señales
GNSS | F. CATALÁN | 19/03/2015
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Desarrollo de aplicaciones en MATLAB
para el estudio de señales RADAR y de
señales GNSS
Ferran Catalán Ruiz, 07 de Enero de 2015
TFM – Màster Universitari en Enginyeria de
Telecomunicacions (UOC-URL)
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1. El proyecto
Objetivos / Estructura / Entregables
2. Aplicación #1. Prestaciones de diferentes señales
RADAR
3. Aplicación #2. Caracterización de las prestaciones
de los lazos de seguimiento de un receptor GNSS
4. Aplicación #3. Representación de señales Galileo
5. Conclusiones
Contenido
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1.El Proyecto
Objetivos
Desarrollar tres aplicaciones utilizando las
interfaces de usuario gráficas (GUI) de MATLAB:
Prestaciones de diferentes señales RADAR
Caracterización de las prestaciones de los lazos
de seguimiento de un receptor GNSS
Representación de señales Galileo
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1.El Proyecto
Estructura
Por cada aplicación desarrollada:
Revisión de la teoría
Implementación
Interpretación de los resultados
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1.El Proyecto
Entregables
Documentación generada:
Informe final del proyecto con manuales de las
aplicaciones desarrolladas.
Código fuente de cada aplicación y nuevo lanzador
de aplicaciones.
Presentación.
Video presentación.
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Aplicación #1
Prestaciones de diferentes
señales RADAR
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2.Prestaciones de diferentes
señales RADAR
Mide
distancias
Mide
velocidades
Radio Detection And Ranging
Función de
ambigüedad
Salida del filtro
Retardo Frecuencia
Doppler
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2.Prestaciones de diferentes
señales RADAR
¿Qué precisión proporciona cada señal
en la estimación del retardo y de la
frecuencia Doppler?
Cota de Cramér-Rao (CRB)
Proporciona la mejor precisión que se
puede obtener en la estimación del
tiempo de retardo o de la frecuencia
Doppler.
Ancho de banda de Gabor
Ancho de banda cuadrático medio
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2.Prestaciones de diferentes
señales RADAR
Ancho de
banda
en el
receptor Precisión
𝐵
𝐵4
Retardo
Frecuenc
ia
Doppler
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2.Prestaciones de diferentes
señales RADAR
SNR = 25 dB-Hz, B = 2 MHz
Señal Barker
13
Señal Pulso
LFM
Mejor
precisión
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Aplicación #2
Caracterización de las
prestaciones de los lazos de
seguimiento de un receptor GNSS
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3.Caracterización de las
prestaciones de los lazos de
seguimiento de un receptor GNSS
Segmento
espacial
Segmento
de control
Segmento
de usuario
GNSS Segmento de usuario. Receptor GNSS
Front-End
Módulo de
adquisici
ón
Módulo de
tracking
Módulo de
navegació
n
Posición
del
receptor
Módulo de Tracking
Tracking de código
Tracking de
portadora
Discrimina
dor DLL
Filtro de
lazo DLL
NCO
DLL
NCO
PLL
Filtro de
lazo PLL
Discrimina
dor PLL
Carrier aiding
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3.Caracterización de las
prestaciones de los lazos de
seguimiento de un receptor GNSS
Errores de medida en Carrier tracking Loop
(PLL)
Ancho de banda del lazo del PLL
Tiempo de predetección de integración
Errores de medida en Code tracking Loop
(DLL)
Ancho de banda del lazo del PLL
Tipo discriminador
Distancia Early-Late
Densidad espectral de la señal,
periodo del chip y el ancho de banda
del filtro en el receptor
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3.Caracterización de las
prestaciones de los lazos de
seguimiento de un receptor GNSS
Carrier Tracking Loop (PLL)
Ancho de banda de ruido de lazo Tiempo de integración
Squaring Loss 𝐵𝑛
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3.Caracterización de las
prestaciones de los lazos de
seguimiento de un receptor GNSS
Code Tracking Loop (DLL)
Ancho de banda de ruido
de lazo
Distancia Early-Late Discriminador
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Aplicación #3
Representación de señales
Galileo
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4.Representación de las señales
Galileo
Señal GALILEO
Open Service (OS)
E1, E5a y E5b
Safety of Life (SoL)
E1, E5a y E5b
Comercial Service (CS)
E6
Public Regulated Service
(PRS)
E1 y E6
Search and Rescue
Service (SAR)
E1 y E6
European GNSS (Galileo) Open
Service
Signal In Space Interface Control
Document
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4.Representación de las señales
Galileo
Señal GALILEO E5
Ranging
Codes
Señal de
navegación
Ranging codes
diferentes por
cada componente de
cada señal
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4.Representación de las señales
Galileo
Tiered
Codes
Primary Code
Secondary
Code
Codificación CDMA
Ranging Codes
Taps Values
Start
Values
Initial
sequence
Start
values = 1
Taps Values
LFSR
LFSR
Galileo Spreading
Codes
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4.Representación de las señales
Galileo
Señal Galileo E5
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4.Representación de las señales
Galileo
Señal Galileo E5 en el
receptor
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4.Representación de las señales
Galileo
Densidad espectral de potencia de la
Señal Galileo E5
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4.Representación de las señales
Galileo
Función de autocorrelación de la Señal
Galileo E5
AltBOC(15,1
0)
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5.Conclusiones
Se han desarrollado las tres aplicaciones
inicialmente marcadas como objetivo en el trabajo.
Se ha verificado el resultado de cada desarrollo,
interpretando y validando los gráficos obtenidos.
Se ha aprendido a realizar interfaces de usuario
gráficas en MATLAB.
Trabajo futuro
Aplicación #2: Añadir el ruido de vibración, estrés
y dinámico y diferentes discriminadores en el
cálculo del jitter.
Aplicación #3: Añadir el resto de señales y
utilizar mensajes de navegación según las
especificaciones del ICD.
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Gracias por su atención.
Ferran Catalán