Вам нужно 4 канала для определения вашей позиции (включая высоту), и я понимаю, что несколько дополнительных каналов увеличивают точность. Однако в любой момент в поле зрения находится максимум 12 спутников, так почему же у приемников больше каналов? Я видел приемники с 50 или даже 66 каналами , это больше, чем количество спутников.
Я не вижу никаких преимуществ в этом увеличении количества каналов, хотя полагаю, что это увеличивает энергопотребление приемника.
Итак, зачем мне 66 каналов?
77
Ответы:
Ответ сложен из-за того, как работает система GPS, поэтому я собираюсь упростить ряд вещей, чтобы вы поняли принцип, но если вы заинтересованы в том, как это действительно реализовано, вам нужно найти хороший GPS ссылка. Другими словами, то, что написано ниже, предназначено для того, чтобы дать вам представление о том, как оно работает, но в некоторых отношениях технически неправильно. Приведенное ниже не является правильным для реализации вашего собственного программного обеспечения GPS.
Фон
Все спутники передают по существу одинаковую частоту. Технически они ходят по всем сигналам друг друга.
Так как же GPS-приемник справляется с этим?
Во-первых, каждый спутник передает разные сообщения каждый мс. Сообщение имеет длину 1024 бита и генерируется генератором псевдослучайных чисел.
Приемник GPS принимает весь спектр всех передатчиков, затем выполняет процесс, называемый корреляцией, - он генерирует конкретную последовательность одного из спутников, умножает ее на входной сигнал, и если его сигнал точно соответствует сигналу спутника, то коррелятор нашел один спутник. Микширование по существу вытягивает сигнал спутника из шума и проверяет, что 1) у нас правильная последовательность и 2) у нас правильная синхронизация.
Однако, если он не нашел соответствия, он должен сдвинуть свой сигнал на один бит и повторить попытку, пока он не пройдет все 1023-битные периоды и не найдет спутник. Затем он переходит к попытке обнаружить другой спутник в другой период.
Из-за сдвига во времени (1023 бита, 1000 передач в секунду) теоретически он может полностью выполнить поиск кода за одну секунду, чтобы найти (или определить, что в нем ничего) конкретный код.
Из-за смещения кодов (в настоящее время существует 32 различных кода PRN, по одному на каждый спутник), поэтому поиск каждого спутника может занять более 30 секунд.
Кроме того, доплеровский сдвиг из-за скорости спутника относительно вашей скорости относительно земли означает, что временная база может быть сдвинута на целых +/- 10 кГц, поэтому требуется поиск около 40 различных сдвигов частоты для коррелятора, прежде чем он может отказаться от конкретный PRN и сроки.
Что это значит
Это оставляет нам возможный наихудший сценарий (один спутник в воздухе, и мы пробуем все, кроме точного соответствия в первую очередь) времени, чтобы сначала зафиксировать холодный старт (то есть, никакой информации о времени или местоположении приемника, или местоположение спутников) 32 секунды, при условии, что мы не делаем никаких предположений или не выполняем какие-либо хитрые трюки, полученный сигнал хороший и т. д.
Однако, если у вас есть два коррелятора, вы только вдвое сократили это время, потому что вы можете искать два спутника одновременно. Получите 12 корреляторов на работу, и это займет не более нескольких секунд. Получите миллион корреляторов, и теоретически это может занять несколько миллисекунд.
Каждый коррелятор называется «канал» ради маркетинга. Это не совсем неправильно - в некотором смысле коррелятор демодулирует одну конкретную кодированную частоту за раз, что, по сути, и делает радиоприемник при переключении каналов.
Однако есть много предположений, которые может сделать приемник GPS, которые упрощают проблемное пространство, так что общий 12-канальный приемник может исправить ситуацию в худшем случае примерно за 1-3 минуты.
В то время как вы можете получить трехмерное исправление с помощью 4-канального GPS, когда вы теряете сигнал GPS (выходит за горизонт или проходите под мостом и т. Д.), Вы теряете трехмерное исправление и переходите к двухмерному исправлению с тремя спутниками, в то время как один из Ваши каналы возвращаются в режим корреляции.
Теперь ваш приемник начинает загружать эфемериды и альманах, что позволяет приемнику очень интеллектуально искать сигналы. Примерно через 12 минут он точно знает, какие спутники должны быть в поле зрения.
Таким образом, поиск идет довольно быстро, потому что вы знаете положение и код для каждого спутника, но у вас все еще есть двухмерное исправление, пока вы действительно не найдете новый спутник.
Однако, если у вас есть 12-канальный приемник, вы можете использовать 4 самых сильных канала для исправления, несколько каналов для привязки к резервным спутникам, чтобы при необходимости переключаться на них, и несколько каналов для продолжения поиска спутников. получатель должен видеть. Таким образом, вы никогда не потеряете полное 3D исправление.
Поскольку вы можете видеть только до 12 спутников, зачем вам более 12 каналов?
В любой момент времени работает около 24 спутников GPS, что означает, что в одной точке Земли вы можете увидеть только половину из них.
Но помните - вы можете искать только один спутник на каждый коррелятор, поэтому основная причина увеличения корреляторов после двенадцати - это сокращение времени до первого исправления, а главная причина для улучшения - это потребление энергии.
Если ваш GPS-чипсет должен быть включен постоянно, это 100 мВт мощности постоянно. Однако, если вам нужно включать его только раз в секунду только на 10 мс каждый раз, тогда вы просто снижаете потребление энергии до 1 мВт. Это означает, что ваш сотовый телефон, сигнальный маячок и т. Д. Могут работать на два порядка дольше на одном и том же наборе батарей, сохраняя при этом полное местоположение в реальном времени.
Кроме того, с миллионами корреляторов можно выполнять более точные поиски, которые могут помочь уменьшить эффекты радиоотражений в городских каньонах (высокие здания в больших городах раньше запутывали приемники GPS с меньшим количеством корреляторов).
Наконец, в то время как для получения 3D-коррекции требуется всего 4 спутника, хорошие приемники используют больше спутников в своем алгоритме определения местоположения, чтобы получить более точное определение. Таким образом, требуется только 4-канальный приемник, но 12-канальный приемник может получить большую точность.
Заключение
Итак, миллионы корреляторов:
Спасибо borzakk за некоторые исправления .
источник
Вам нужен один канал, на частоту, на спутник.
Большинство дешевых приемников (например, в вашем телефоне или автомобиле) отслеживают только частоту L1 только от спутников GPS. Если вам нужна точность, вам нужно отслеживать две частоты от каждого спутника, чтобы более точно определить ионосферные задержки. Если вы хотите улучшить покрытие в зонах с частичными препятствиями, вам нужно отслеживать не только спутники GPS.
В настоящее время на орбите находятся 32 спутника GPS, 31 из которых был здоров на прошлой неделе. Приемник увидит менее половины из них из-за маски возвышения, что означает, что он игнорирует любой спутник менее чем на 5 градусов над горизонтом. Маска возвышения может быть установлена выше - обычно 8 или 10 градусов. Каждый из этих спутников вещает на частотах L1 и L2, и один спутник GPS в настоящее время вещает на L5 (в тестовом режиме). Все будущие спутники GPS также будут поддерживать L5, и в конечном итоге ваши обычные дешевые приемники будут использовать L5 вместо L1. Вероятно, наступит 2020 год, когда вы увидите, что L5 заменит L1 на дешевых устройствах.
У России также есть созвездие спутников глобального позиционирования, известное как ГЛОНАСС. В настоящее время на орбите находится 27 спутников ГЛОНАСС. На прошлой неделе 23 работоспособны, 3 находятся в режиме обслуживания и 1 в режиме ввода в эксплуатацию. Все спутники ГЛОНАСС вещают на двух частотах - L1 и L2.
Европа и Китай также строят созвездия.
Если вы хотите использовать данные коррекции WAAS, вам нужен один канал для SBAS.
Если вы хотите использовать OmniStar или CDGPS Канады, вам нужен канал для этого.
Приемник мне больше всего знаком с треками следующих каналов:
Новейшее поколение высокопроизводительных приемников также имеет дополнительные каналы для европейских и китайских созвездий.
источник
Почему более 12 каналов?
Количество каналов внутри приемника Navigation определенно больше, чем маркетинговый ход. Вопрос в том, сколько данных вы можете и хотите обрабатывать, чтобы использовать широкий спектр различных систем навигации одинакового типа. Пожалуйста, имейте в виду, что эти спутниковые системы полезны для широкого спектра применений (судовая, автомобильная, железнодорожная и авиационная навигация, геодезия, хронометраж, мониторинг Земли, здания, ионосфера, прогноз погоды и т. Д. И т. Д.). ..) и, следовательно, также широкий спектр приемников (поддерживающих разные каналы).
Современные высокопроизводительные геодезические приемники GNSS (для нескольких созвездий) имеют более 216 и до 440 каналов. Приемники, используемые для мобильных приложений, используют 66-200 каналов. Количество каналов также имеет отношение к числу корреляторов. Каждый канал может иметь свое количество корреляторов. Это правда, что количество корреляторов для уменьшения пространства поиска имеет значение, чтобы получить хороший и стабильный TTF (время для первого исправления).
Очень важно - и это описано в ответе Адама Дэвиса: вам нужен один канал на сигнал на спутник. Поскольку конструкция навигационных сигналов различается (различная сила звука, модуляция, полоса пропускания и т. Д.), Вам необходимо подготовить приемник для работы с любой навигационной системой, которую вы хотели бы добавить для решения вашей позиции.
Давайте сделаем небольшой обзор различных видов навигационных систем:
Навигационные системы:
... а также системы дополнения и региональные навигационные системы, которые используют одинаковые / аналогичные частоты и навигационные сообщения, которые могут использоваться одним и тем же методом сбора сигналов:
Итак, давайте посчитаем и вернемся к обсуждению по каждому спутнику / сигналу (exzerpt):
Так что если вы хотите отслеживать один спутник GPS с L1 и L2 и L5a + b, вам нужно 4 канала. Для первого исправления вам нужно 4 спутника, в меню которых вам нужно 8 каналов только для прямого решения poisiotn без какой-либо избыточности. Чем больше спутников GPS, тем больше избыточность (и целостность). Для ускорения: в этой конфигурации вы можете отслеживать только 5 спутников GPS с L1 / L2 и L5. Для моего понимания слабое решение. Но если вы учитываете только измерения L1, то, конечно, вы можете отслеживать 12 спутников. Таким образом, чем больше каналов, тем больше должен работать приемник (или процессор основной полосы частот). Это зависит от возможностей вашего чипа - ... и, безусловно, от количества полезных наблюдений и данных для вашего приложения. В любое время предложение должно быть:
для дальнейшего чтения:
источник
1-й ответ уже очень хорош. Я просто хочу добавить одну вещь. Я работаю над программным обеспечением GPS 2 года, я знаю, что для отслеживания одного спутника нужно 6 корреляторов. Это связано с тем, что спутниковый сигнал GPS состоит из двух компонентов (ветви I и Q, как для представления сложного сигнала по синусу и косинусу). Для каждой ветви необходимо создать последовательности с задержанным, своевременным и расширенным псевдослучайными числами и вычислить их корреляции со спутниковым сигналом. Таким образом, для отслеживания 12 каналов только для сигнала L1 нужны 12 x 6 корреляторов. Если вы также хотите сделать L2C, L5 или Galileo, вам нужно больше корреляторов.
источник
Ответ в том, что вы этого не делаете. Последнее семейство GPS-приемников u-Blox с гордостью может похвастаться «Высокопроизводительным GPS с более чем 2 миллионами корреляторов». Что это означает, что я не совсем уверен, но это хороший выбор для продавца, чтобы цитировать!
источник