Küresel Navigasyon Uydu Sistemleri (GNSS), otonom araçlar ve insansız hava sistemlerinden deniz seyrüseferi, telekomünikasyon, kritik altyapı zamanlaması ve hassas güdümlü teknolojilere kadar uzanan uygulamaları destekleyerek, modern sivil, endüstriyel ve savunma platformlarının vazgeçilmez bir bileşeni haline gelmiştir.
GNSS konum belirleme, seyrüsefer ve zamanlama (PNT) sistemlerine olan bağımlılık artmaya devam ettikçe, bu sistemler sinyal bozma ve sahte sinyal yayma dahil olmak üzere kasıtlı radyo frekansı (RF) parazitlerine karşı giderek daha fazla maruz kalmaktadır. Modern RF tehditleri, çok bantlı, geniş bantlı ve çok kaynaklı parazit senaryolarına doğru evrimleşmekte ve bu durum, geleneksel tek bantlı parazit önleme mimarileri için zorluklar yaratmaktadır.
HEDGE-8016 Çok Bantlı CRPA mimarisi, L1, L2 ve L5 GNSS frekans bantları genelinde bağımsız uzamsal parazit azaltma özelliği sunarak bu zorlukların üstesinden gelmektedir. Çok elemanlı anten dizilerini uyarlanabilir dijital ışın şekillendirme teknolojisiyle birleştiren sistem, istenen uydu sinyallerini korurken parazit kaynaklarına doğru derin uzamsal sıfır noktaları oluşturabilmektedir.
1. Sisteme Genel Bakış
HEDGE-8016, harici profesyonel sınıf çok bantlı GNSS alıcılarıyla uyumluluğu korurken, L1, L2 ve L5 frekans bantları genelinde bağımsız ve eşzamanlı uzamsal parazit azaltma sağlamak üzere tasarlanmış çok bantlı bir GNSS CRPA mimarisidir.
Bu mimari, iki farklı çok bantlı yapılandırmada sunulmaktadır:
HEDGE-8016 8+8 Çok Bantlı CRPA
, L1 + L5 veya L1 + L2
HEDGE-8016 8+4+4 Çok Bantlı CRPA
, L1 + L2 + L5
8+8 konfigürasyonu, birincil işlenmiş bantta en fazla yedi adet bağımsız uyarlanabilir boşluk sağlarken, 8+4+4 konfigürasyonu ise L1’de en fazla yedi adet bağımsız boşluk ve hem L2’de hem de L5’te en fazla üçer adet bağımsız boşluk sağlar.
Her bir GNSS bandı, bağımsız RF yolları, sayısallaştırıcılar ve uyarlanabilir ışın şekillendirme motorları aracılığıyla işlenir. Bu mimari ayrım, bir frekans bandındaki parazitin diğer bantlarda algoritmik etkileşime veya performans düşüşüne yol açmasını önler.
Parazit azaltılmış çıkışlar daha sonra, harici bir GNSS navigasyon alıcısına iletilebilen tek bir çok bantlı RF sinyalinde birleştirilir.
Bu yaklaşım, uzamsal sinyal engelleme önleme işlevini navigasyon motorundan ayırarak, profesyonel düzeyde çok bantlı GNSS alıcılarıyla, bu alıcıların sinyal yakalama veya izleme algoritmalarında herhangi bir değişiklik yapılmasına gerek kalmadan esnek bir entegrasyon sağlar.
2. Çok Bantlı CRPA Mimarisi
HEDGE-8016 mimarisi, birden fazla GNSS frekans bandında aynı anda parazit oluşabileceği RF ortamlarına yönelik olarak tasarlanmıştır.
8+8 konfigürasyonu, L1 + L5 veya L1 + L2 çalışmasını destekler ve yüksek mertebeden uzamsal sıfırlama ile yoğun parazit ortamları için optimize edilmiştir. Sistem, GPS L1C, L1C/A, L2C ve L5, Galileo E1 ve E5a ile BeiDou B1C, B1I ve B2a dahil olmak üzere GNSS sinyallerini destekler.
8+4+4 yapılandırması, mimariyi eşzamanlı L1, L2 ve L5 işlemeyi kapsayacak şekilde genişletir. Bu yapılandırma, üç frekans bandının tamamında bağımsız uyarlanabilir uzamsal işleme olanağı sunar; L1’de en fazla yedi bağımsız sıfır noktası, L2 ve L5’te ise her bant başına en fazla üç bağımsız sıfır noktası bulunur.
Bu bağımsız işleme mimarisi, HEDGE-8016’nın, frekans bantları arasında parazit özellikleri önemli ölçüde farklılık gösterse bile uzamsal parazit azaltma özelliğini sürdürmesini sağlar.
RF ve dijital işleme zincirlerini birbirinden ayırarak, bu mimari gelecekteki GNSS sinyali ve parazit azaltma gereksinimleri için ölçeklenebilir bir temel sağlar.
3. Geniş Bantlı GNSS Sinyal Alımı ve Modülasyon Doğruluğu
Modern GNSS uyduları, mesafe ölçüm performansını, çoklu yol etkisine karşı direnci ve parazite karşı dayanıklılığı artırmak amacıyla L2 ve L5 frekans aralıklarındaki geniş bant sinyallerine giderek daha fazla güvenmektedir.
HEDGE-8016 alt bant alt sistemi, aşağıdakiler dahil olmak üzere çeşitli geniş bant GNSS sinyallerini işlemek üzere tasarlanmıştır:
- 1227,6 MHz frekansında, yaklaşık 20 MHz bant genişliğine sahip GPS L2C ve L2P(Y)
- 1176,45 MHz frekansında, 10 MHz bant genişliğine sahip GPS L5
- 1176,45 MHz frekansında, toplam 20 MHz bant genişliğine sahip Galileo E5a
- 1176 MHz civarında BeiDou B2a
Bu sinyaller, BPSK ve BOC tabanlı dalga formları da dahil olmak üzere farklı modülasyon şemaları kullanır. RF ve dijital alım zincirleri, sinyal işleme yolu boyunca düşük grup gecikmesi değişkenliğini ve yüksek doğrusallığı koruyacak şekilde tasarlanmıştır.
Dalga formu doğruluğunu korumak, hassas kod ve taşıyıcı faz izleme, uzun koherent entegrasyon ve çift frekanslı iyonosferik düzeltme gibi gelişmiş işleme tekniklerini kullanan GNSS alıcıları için özellikle önemlidir.
Bu nedenle HEDGE-8016, uzamsal parazit azaltma özelliğini sinyal kalitesinin korunmasıyla birleştirerek, modern geniş bant GNSS sinyallerinin kendine özgü özelliklerini gereksiz yere bozmadan korunmasını sağlar.
4. SWaP Açısından Optimize Edilmiş Çok Bantlı Entegrasyon
HEDGE-8016’nın temel tasarım hedeflerinden biri, kompakt bir mekanik gövde içinde yüksek performanslı çok bantlı parazit azaltma özelliği sunmaktır.
Bu durum, boyut, ağırlık ve güç (SWaP) kısıtlamalarının sistem entegrasyonunu doğrudan etkilediği hava, kara ve insansız platformlar için özellikle önemlidir.
HEDGE-8016-S130, aşağıdaki değerlerin altında kalacak şekilde tasarlanmıştır:
- Ağırlık: 720 g
- Mekanik boyutlar: 130 × 130 × 28 mm
HEDGE-8016-C200, aşağıdaki değerlerin altında kalacak şekilde tasarlanmıştır:
- Ağırlık: 1320 g
- Mekanik gövde: Ø200 × 38 mm
HEDGE-8016, uzamsal işleme ve RF yeniden yapılandırma donanımını kompakt birimlere entegre ederek, platform düzeyindeki kablolama karmaşıklığını azaltır ve mekanik entegrasyonu kolaylaştırır.
Bu kompakt mimari, daha önce tek bantlı veya daha düşük performanslı parazit önleme çözümleriyle sınırlı kalmış olabilecek platformlarda çok bantlı CRPA korumasının kurulmasını mümkün kılar.
5. Çok Bantlı Parazit Azaltma
HEDGE-8016, çok sayıda parazit kaynağının farklı uzamsal yönlere dağılmış olabileceği karmaşık RF ortamlarında çalışmak üzere tasarlanmıştır.
Deneysel değerlendirme, sabit bir CRPA ve GNSS alıcı konfigürasyonu korunurken, simüle edilmiş çok yönlü parazit ortamı kullanılarak gerçekleştirildi.
Değerlendirme sırasında, tutarlı ve tekrarlanabilir test koşulları sağlamak amacıyla Test Edilen Cihazda (DUT) alınan ortalama parazit gücü yaklaşık −58 ± 2 dBm aralığında tutuldu.
Değerlendirmede, L1 sinyalinin büyük ölçüde bastırıldığı, bant ağırlıklı bir parazit senaryosu da ele alınmıştır.
Bu senaryo, çok bantlı GNSS alımının önemli bir avantajını ortaya koymaktadır: Şiddetli parazit bir GNSS frekans bandını etkilediğinde, konum belirlemeyi desteklemek üzere başka bir korunan frekans bandı kullanılabilir durumda kalabilir.
Dolayısıyla bu mimari, uzamsal çeşitliliği frekans çeşitliliği ile birleştirerek, yalnızca uzamsal sıfırlamanın ötesinde ek bir dayanıklılık katmanı sağlar.
6. Parazit Altında GNSS Konum Belirleme Performansı
HEDGE-8016 cihazının konum belirleme performansı, sonraki parazit testleri için bir referans noktası oluşturmak amacıyla ilk olarak parazitsiz koşullarda değerlendirildi.
Sıkışmanın olmadığı koşullarda, değerlendirilen çok bantlı yapı şu sonuçları elde etti:
- 2B konumlandırma hassasiyeti: 41 cm
- 3B konumlandırma hassasiyeti: 75 cm
Sistem daha sonra, L1 bandını hedef alan yedi adet mekânsal olarak dağılmış parazit kaynağı altında değerlendirildi.
Ortalama alınan parazit seviyesi yaklaşık −50 dBm olmak üzere, elde edilen konumlandırma performansı şu değerlerde ölçüldü:
- 2B konumlandırma hassasiyeti: 61 cm
- 3B konumlandırma hassasiyeti: 116 cm
Bu ölçümler, çok bantlı CRPA mimarisinin, diğer korunan frekans bantlarındaki mevcut GNSS sinyallerinden yararlanmaya devam ederken, şiddetli L1 bandı paraziti altında konum belirleme performansını sürdürme yeteneğini göstermektedir.
Sonuçlar ayrıca, tek bir GNSS frekansına tamamen güvenmek yerine bağımsız çok bantlı işlemeyi sürdürmenin önemini de ortaya koymaktadır.
7. Çoklu Platformda Dağıtım
Çok bantlı alım, uyarlanabilir uzamsal filtreleme ve kompakt mekanik entegrasyonun bir araya gelmesi, HEDGE-8016’yı GNSS’ye dayalı çok çeşitli platformlar için uygun hale getirmektedir.
Olası entegrasyon ortamları şunlardır:
- İnsansız Hava Araçları (İHA’lar)
- İnsansız Kara Araçları (UGV’ler)
- Kompakt deniz platformları
- Otonom araçlar
- Yer tabanlı navigasyon sistemleri
- Görev açısından kritik konum belirleme platformları
- Hassas seyrüsefer ve zamanlama sistemleri
Kompakt S130 form faktörü, anten ve elektronik bileşenlerin entegrasyonu için alanın sınırlı olduğu, SWaP kısıtlamaları bulunan platformlar için özellikle uygundur.
C200 konfigürasyonu, ilgili çok bantlı CRPA konfigürasyonu ve entegrasyon kapsamını gerektiren uygulamalar için alternatif bir mekanik mimari sunar.
8. Gelecekteki GNSS Tehditlerine Karşı Ölçeklenebilir Mimari
HEDGE-8016 mimarisi, uzamsal parazit azaltma işlevini harici GNSS navigasyon alıcısından ayırır.
Bu modüler yaklaşım, GNSS alıcı teknolojileri, ışın şekillendirme algoritmaları, RF ön uç tasarımları ve parazit tehditleri gelişmeye devam ettikçe, CRPA ön ucunun bağımsız olarak gelişmesine olanak tanır.
L1, L2 ve L5 frekanslarında gerçekleştirilen bağımsız işleme, gelişen GNSS uydularını ve giderek daha karmaşık hale gelen RF parazit senaryolarını desteklemek için de bir temel oluşturmaktadır.
Mimari, iç sinyal işleme zincirinde gelecekte yapılacak iyileştirmelere olanak tanırken, aynı zamanda istikrarlı bir entegrasyon arayüzünü koruyacak şekilde tasarlanmıştır.
Bu ölçeklenebilirlik, GNSS sinyal yapılarının ve RF tehdit ortamlarının zaman içinde değişebileceği, uzun hizmet ömürleri boyunca faaliyette kalması beklenen platformlar için özellikle önemlidir.
9. Sonuç
HEDGE-8016 Çok Bantlı CRPA mimarisi, rekabetin yoğun olduğu ve parazitin fazla olduğu RF ortamlarında GNSS konum belirleme, navigasyon ve zamanlamayı korumak için ölçeklenebilir bir yaklaşım sunar.
8+8 L1/L5 veya L1/L2 yapılandırmalarının yanı sıra 8+4+4 L1/L2/L5 yapılandırmasını da destekleyen bu mimari, birden fazla GNSS frekans bandı boyunca bağımsız uzamsal parazit azaltma özelliği sunar.
Uyarlanabilir ışın şekillendirme, bağımsız RF işleme yolları, geniş bant sinyal koruma ve kompakt mekanik entegrasyonun bir araya gelmesi, profesyonel düzeyde harici navigasyon alıcılarıyla uyumluluğu korurken güvenilir çok bantlı GNSS çalışmasını mümkün kılar.
Deneysel değerlendirme, mimarinin şiddetli L1 bandı paraziti altında konum belirleme performansını sürdürebilme yeteneğini bir kez daha ortaya koymakta ve uzamsal parazit önleme işleme ile çok bantlı sinyal çeşitliliğini birleştirmenin önemini vurgulamaktadır.
HEDGE-8016-S130 ve HEDGE-8016-C200 form faktörleriyle bu mimari, zorlu RF ortamlarında çalışan İHA’lar, İA’lar, denizcilik sistemleri, otonom platformlar ve GNSS’ye bağlı diğer uygulamalar için esnek entegrasyon seçenekleri sunar.
HEDGE-8016, yeni nesil GNSS parazit azaltma konusunda modüler ve ölçeklenebilir bir yaklaşım sunarak, RF ortamlarının giderek daha karmaşık hale gelmesiyle birlikte dayanıklı PNT performansı için bir temel oluşturmaktadır.
