دقة تحديد المواقع GPS و Glonass. نظام تحديد المواقع العالمي (GPS): مبادئ تشغيل النظام ودقة تحديد الإحداثيات. تأثير الإشارة المنعكسة على دقة الملاحة GPS

دقة القياساتيعتمد استخدام GLONASS/GPS على تصميم جهاز الاستقبال وفئته، وعدد الأقمار الصناعية وموقعها (في الوقت الفعلي)، وحالة الغلاف الأيوني والغلاف الجوي للأرض (السحب الكثيفة، وما إلى ذلك)، ووجود التداخل وعوامل أخرى. .

أجهزة GPS "المنزلية"، المخصصة للمستخدمين "المدنيين"، بها خطأ في القياس يتراوح من ±3-5 م إلى ±50 م وأكثر (في المتوسط، تكون الدقة الحقيقية، مع الحد الأدنى من التداخل، إذا كانت الطرز الجديدة، هي ±5-15 مترمن أجل). تصل أقصى دقة ممكنة إلى +/- 2-3 أمتار أفقيًا. الارتفاع - من ±10-50 م إلى ±100-150 متر. سيكون مقياس الارتفاع أكثر دقة إذا قمت بمعايرة البارومتر الرقمي بواسطة أقرب نقطة ذات ارتفاع محدد معروف (من الأطلس العادي، على سبيل المثال) على أرض مستوية أو بالضغط الجوي المعروف (إذا لم يتغير بسرعة كبيرة عندما يكون الطقس التغييرات).

عدادات عالية الدقة من "الفئة الجيوديسية" - أكثر دقة بأمرين أو ثلاثة أوامر من حيث الحجم (حتى سنتيمتر واحد في المخطط والارتفاع). يتم تحديد الدقة الفعلية للقياسات من خلال عوامل مختلفة، على سبيل المثال، المسافة من أقرب محطة قاعدة (تصحيح) في منطقة خدمة النظام، التعدد (عدد القياسات المتكررة / التراكمات عند نقطة ما)، مراقبة جودة العمل المناسبة ومستوى التدريب والخبرة العملية للمتخصص. لا يمكن استخدام هذه المعدات عالية الدقة إلا من قبل المنظمات المتخصصة والخدمات الخاصة والجيش.

لتحسين دقة الملاحةيوصى باستخدام جهاز استقبال Glanas / GPS متعدد الأنظمة - في مكان مفتوح (لا توجد مباني قريبة أو أشجار متدلية) ذات تضاريس مسطحة إلى حد ما، وتوصيل هوائي خارجي إضافي. ولأغراض تسويقية، يُنسب إلى هذه الأجهزة "موثوقية ودقة مزدوجة" (في إشارة إلى نظامي الأقمار الصناعية المستخدمين في وقت واحد، Glonass وGypies)، ولكن التحسن الفعلي الفعلي في المعلمات (زيادة دقة تحديد الإحداثيات) يمكن أن يصل إلى ما يصل فقط إلى عدة عشرات من المئة. لا يمكن تحقيق سوى انخفاض ملحوظ في وقت البدء الدافئ ومدة القياس.

تتدهور جودة قياسات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إذا كانت الأقمار الصناعية موجودة في السماء في شعاع كثيف أو على خط واحد و"بعيد" - بالقرب من الأفق (كل هذا يسمى "الهندسة السيئة") ويوجد تداخل في الإشارة (المباني الشاهقة حجب، مما يعكس الإشارة، والأشجار، والجبال شديدة الانحدار القريبة). على الجانب النهاري من الأرض (المضاء حاليًا بالشمس) - بعد المرور عبر بلازما الأيونوسفير، تضعف إشارات الراديو وتتشوه بدرجة أكبر من تلك الموجودة على الجانب الليلي. أثناء العاصفة المغنطيسية الأرضية، بعد التوهجات الشمسية القوية، من الممكن حدوث انقطاعات وانقطاعات طويلة في تشغيل معدات الملاحة عبر الأقمار الصناعية.

تعتمد الدقة الفعلية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على نوع جهاز استقبال GPS وميزات جمع البيانات ومعالجتها. كلما زاد عدد القنوات (يجب أن يكون هناك 8 قنوات على الأقل) في المستكشف، تم تحديد المعلمات الصحيحة بشكل أكثر دقة وسرعة. عند تلقي "بيانات خادم موقع A-GPS المساعدة" عبر الإنترنت (عبر نقل حزم البيانات، في الهواتف والهواتف الذكية)، تزداد سرعة تحديد الإحداثيات والموقع على الخريطة.

WAAS (نظام تعزيز المنطقة الواسعة، في القارة الأمريكية) وEGNOS (خدمات تراكب الملاحة الأوروبية الثابتة بالنسبة إلى الأرض، في أوروبا) - أنظمة فرعية تفاضلية تنتقل عبر الأرض المستقرة بالنسبة إلى الأرض (على ارتفاعات تتراوح من 36 ألف كيلومتر في خطوط العرض المنخفضة إلى 40 ألف كيلومتر فوق خطوط العرض المتوسطة والعالية ) تقوم الأقمار الصناعية بتصحيح المعلومات إلى أجهزة استقبال GPS (يتم إدخال التصحيحات). يمكنهم تحسين جودة تحديد موضع العربة الجوالة (الميدان، جهاز الاستقبال المتنقل) إذا كانت محطات التصحيح الأساسية الأرضية (أجهزة استقبال الإشارة المرجعية الثابتة التي لديها بالفعل مرجع إحداثي عالي الدقة) موجودة وتعمل في مكان قريب. وفي هذه الحالة، يجب على أجهزة الاستقبال الميدانية والقاعدة أن تتتبع الأقمار الصناعية التي تحمل نفس الاسم في نفس الوقت.

لزيادة سرعة القياسيوصى باستخدام جهاز استقبال متعدد القنوات (8 قنوات أو أكثر)، متعدد الأنظمة (Glonas/Gps) مع هوائي خارجي. يجب أن تكون ثلاثة أقمار صناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) واثنين من أقمار GLONASS مرئية على الأقل. كلما زاد عددها، كانت النتيجة أفضل. الرؤية الجيدة للسماء (الأفق المفتوح) ضرورية أيضًا.

من الممكن إجراء سريع أو "ساخن" (يستمر في الثواني الأولى) أو "بداية دافئة" (نصف دقيقة أو دقيقة في الوقت المناسب) لجهاز الاستقبال إذا كان يحتوي على تقويم حديث ومحدث. في حالة عدم استخدام الملاح لفترة طويلة، يضطر جهاز الاستقبال إلى تلقي التقويم الكامل، وعند تشغيله، سيتم إجراء بداية باردة (إذا كان الجهاز يدعم AGPS، ثم بشكل أسرع - حتى بضع ثوان).

ولتحديد الإحداثيات الأفقية فقط (خط العرض/خط الطول)، قد تكون الإشارات الواردة من ثلاثة أقمار صناعية كافية. للحصول على إحداثيات ثلاثية الأبعاد (مع الارتفاع)، يلزم وجود أربعة إحداثيات على الأقل.

يعد نظام GLONASS أكبر نظام ملاحة يسمح لك بتتبع موقع الكائنات المختلفة. لا يزال المشروع، الذي بدأ في عام 1982، يتطور ويتحسن بنشاط. علاوة على ذلك، يجري العمل على الدعم الفني لنظام GLONASS وعلى البنية التحتية التي تسمح لعدد متزايد من الأشخاص باستخدام النظام. لذلك، إذا تم استخدام الملاحة عبر الأقمار الصناعية في السنوات الأولى من وجود المجمع بشكل أساسي في حل المشكلات العسكرية، فإن GLONASS اليوم هي أداة تحديد المواقع التكنولوجية التي أصبحت إلزامية في حياة ملايين المستخدمين المدنيين.

أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية العالمية

نظرًا للتعقيد التكنولوجي لتحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية عالميًا، يوجد اليوم نظامان فقط يمكنهما التوافق بشكل كامل مع هذا الاسم - GLONASS وGPS. الأول روسي والثاني ثمرة المطورين الأمريكيين. من الناحية الفنية، يعد GLONASS عبارة عن مجموعة معقدة من الأجهزة المتخصصة الموجودة في المدار وعلى الأرض.

للتواصل مع الأقمار الصناعية، يتم استخدام أجهزة استشعار وأجهزة استقبال خاصة لقراءة الإشارات وإنشاء بيانات الموقع بناءً عليها. لحساب معلمات الوقت، يتم استخدام معلمات خاصة، يتم استخدامها لتحديد موضع الكائن، مع مراعاة بث ومعالجة موجات الراديو. يسمح تقليل الأخطاء بحساب أكثر موثوقية لمعلمات تحديد الموقع.

ميزات الملاحة عبر الأقمار الصناعية

يشمل نطاق مهام أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية العالمية تحديد الموقع الدقيق للأجسام الأرضية. بالإضافة إلى الموقع الجغرافي، تسمح لك أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية العالمية بمراعاة الوقت والطريق والسرعة والمعلمات الأخرى. ويتم تحقيق هذه المهام من خلال الأقمار الصناعية الموجودة في نقاط مختلفة فوق سطح الأرض.

لا يقتصر استخدام الملاحة العالمية على صناعة النقل. تساعد الأقمار الصناعية في عمليات البحث والإنقاذ، والأعمال الجيوديسية والبناء، كما يعد تنسيق وصيانة المحطات والمركبات الفضائية الأخرى أمرًا ضروريًا أيضًا. كما أن الصناعة العسكرية لا تخلو من دعم نظام لأغراض مماثلة، مما يوفر إشارة آمنة مصممة خصيصًا للمعدات المعتمدة من وزارة الدفاع.

نظام جلوناس

بدأ النظام التشغيل الكامل فقط في عام 2010، على الرغم من أن محاولات تشغيل المجمع قد تمت منذ عام 1995. وارتبطت المشاكل إلى حد كبير بانخفاض متانة الأقمار الصناعية المستخدمة.

في الوقت الحالي، يتكون GLONASS من 24 قمرًا صناعيًا تعمل في نقاط مختلفة في المدار. بشكل عام، يمكن تمثيل البنية التحتية للملاحة بثلاثة مكونات: مجمع التحكم (يوفر التحكم في المجموعة الموجودة في المدار)، بالإضافة إلى معدات الملاحة للمستخدم.

24 قمرًا صناعيًا، لكل منها ارتفاعه الثابت، مقسمة إلى عدة فئات. هناك 12 قمرا صناعيا لكل نصف الكرة الأرضية. ومن خلال مدارات الأقمار الصناعية تتشكل شبكة فوق سطح الأرض، يتم من خلالها تحديد إحداثياتها الدقيقة. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي القمر الصناعي GLONASS أيضًا على العديد من مرافق النسخ الاحتياطي. وهم أيضًا كل منهم في مداره الخاص وليس خاملاً. وتشمل مهامهم توسيع التغطية على منطقة معينة واستبدال الأقمار الصناعية الفاشلة.

نظام تحديد المواقع

النظير الأمريكي لـ GLONASS هو نظام GPS، والذي بدأ عمله أيضًا في الثمانينيات، ولكن منذ عام 2000 فقط، أصبحت دقة تحديد الإحداثيات من الممكن أن تصبح منتشرة على نطاق واسع بين المستهلكين. اليوم، تضمن الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) دقة تصل إلى 2-3 أمتار، وكان التأخير في تطوير قدرات الملاحة منذ فترة طويلة بسبب قيود تحديد المواقع الاصطناعية. ومع ذلك، فإن إزالتها جعلت من الممكن تحديد الإحداثيات بأقصى قدر من الدقة. وحتى عند المزامنة مع أجهزة الاستقبال المصغرة، يتم تحقيق نتيجة مقابلة لـ GLONASS.

الاختلافات بين GLONASS وGPS

هناك عدة اختلافات بين أنظمة الملاحة. وعلى وجه الخصوص، هناك اختلاف في طبيعة ترتيب وحركة الأقمار الصناعية في المدارات. في مجمع GLONASS، يتحركون على طول ثلاث طائرات (ثمانية أقمار صناعية لكل منها)، ويوفر نظام GPS العمل في ست طائرات (حوالي أربعة لكل مستوى). وبذلك يوفر النظام الروسي تغطية أوسع لمساحة الأرض، وهو ما ينعكس في دقة أعلى. ومع ذلك، من الناحية العملية، لا يسمح "العمر" القصير للسواتل المحلية باستخدام الإمكانات الكاملة لنظام GLONASS. ويحافظ نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بدوره على دقة عالية نظرًا للعدد الزائد من الأقمار الصناعية. ومع ذلك، يقدم المجمع الروسي بانتظام أقمارًا صناعية جديدة، سواء للاستخدام المستهدف أو كدعم احتياطي.

كما يتم استخدام طرق مختلفة لتشفير الإشارات - يستخدم الأمريكيون كود CDMA، ويستخدم GLONASS FDMA. عندما تقوم أجهزة الاستقبال بحساب بيانات تحديد المواقع، يوفر نظام الأقمار الصناعية الروسي نموذجًا أكثر تعقيدًا. ونتيجة لذلك، فإن استخدام GLONASS يتطلب استهلاكًا عاليًا للطاقة، وهو ما ينعكس على أبعاد الأجهزة.

ما الذي تسمح به قدرات GLONASS؟

ومن بين المهام الأساسية للنظام تحديد إحداثيات الجسم القادر على التفاعل مع GLONASS. يقوم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بهذا المعنى بمهام مماثلة. على وجه الخصوص، يتم حساب معلمات حركة الأجسام الأرضية والبحرية والجوية. في بضع ثوان، يمكن للمركبة المجهزة بالملاح المناسب حساب خصائص حركتها.

وفي الوقت نفسه، أصبح استخدام الملاحة العالمية إلزامياً بالنسبة لفئات معينة من وسائل النقل. إذا كان انتشار تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين يتعلق بالتحكم في بعض الأهداف الإستراتيجية، فإن أجهزة الاستقبال اليوم مجهزة بالسفن والطائرات ووسائل النقل العام وما إلى ذلك. وفي المستقبل القريب، من الممكن أن تكون هناك حاجة إلى توفير جميع السيارات الخاصة مع الملاحين GLONASS.

ما هي الأجهزة التي تعمل مع GLONASS

النظام قادر على تقديم خدمة عالمية مستمرة لجميع فئات المستهلكين دون استثناء، بغض النظر عن الظروف المناخية والإقليمية والزمنية. مثل خدمات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، يتم توفير GLONASS navigator مجانًا وفي أي مكان في العالم.

لا تشمل الأجهزة التي يمكنها استقبال إشارات الأقمار الصناعية أدوات المساعدة على الملاحة وأجهزة استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الموجودة على متن الطائرة فحسب، بل تتضمن أيضًا الهواتف المحمولة. يتم إرسال البيانات المتعلقة بالموقع والاتجاه وسرعة الحركة إلى خادم خاص عبر شبكات مشغلي GSM. يساعد برنامج GLONASS الخاص والتطبيقات المختلفة التي تعالج الخرائط في استخدام إمكانيات الملاحة عبر الأقمار الصناعية.

أجهزة استقبال كومبو

أدى التوسع الإقليمي للملاحة عبر الأقمار الصناعية إلى دمج النظامين من وجهة نظر المستهلك. ومن الناحية العملية، غالبًا ما يتم استكمال أجهزة GLONASS بنظام GPS والعكس، مما يزيد من دقة معلمات تحديد الموقع والتوقيت. ومن الناحية الفنية، يتم تحقيق ذلك من خلال جهازي استشعار مدمجين في ملاح واحد. وبناء على هذه الفكرة، يتم إنتاج أجهزة استقبال مدمجة تعمل في وقت واحد مع أنظمة GLONASS وأنظمة GPS والمعدات ذات الصلة.

بالإضافة إلى زيادة دقة التحديد، فإن هذا التعايش يجعل من الممكن تتبع الموقع عندما لا يتم اكتشاف الأقمار الصناعية لأحد الأنظمة. الحد الأدنى لعدد الأجسام المدارية التي يتطلب الملاح "رؤيتها" للعمل هو ثلاث وحدات. لذلك، على سبيل المثال، إذا أصبح برنامج GLONASS غير متاح، فستأتي الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إلى الإنقاذ.

أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية الأخرى

ويعمل الاتحاد الأوروبي، وكذلك الهند والصين، على تطوير مشاريع مماثلة من حيث الحجم لـ GLONASS وGPS. وتخطط لتنفيذ نظام غاليليو المكون من 30 قمرا صناعيا، والذي سيحقق دقة منقطعة النظير. وفي الهند، من المقرر إطلاق نظام IRNSS الذي يعمل عبر سبعة أقمار صناعية. مجمع الملاحة موجه نحو الاستخدام المحلي. يجب أن يتكون نظام البوصلة من المطورين الصينيين من جزأين. الأول سيتضمن 5 أقمار صناعية، والثاني 30. وبناء على ذلك، يتصور مؤلفو المشروع شكلين من الخدمة.

يستخدم العديد من أصحاب السيارات الملاحين في سياراتهم. إلا أن بعضهم لا يعلم بوجود نظامين مختلفين للأقمار الصناعية - GLONASS الروسي ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الأمريكي. من هذه المقالة سوف تتعرف على الاختلافات بينهما وأيهما يجب أن يكون مفضلاً.

كيف يعمل نظام الملاحة؟

يستخدم نظام الملاحة بشكل أساسي لتحديد موقع الجسم (في هذه الحالة السيارة) وسرعته. في بعض الأحيان يكون من الضروري تحديد بعض المعلمات الأخرى، على سبيل المثال، الارتفاع فوق مستوى سطح البحر.

ويقوم بحساب هذه المعلمات من خلال تحديد المسافة بين الملاح نفسه وكل من الأقمار الصناعية العديدة الموجودة في مدار الأرض. عادةً ما تكون المزامنة مع أربعة أقمار صناعية مطلوبة حتى يعمل النظام بفعالية. ومن خلال تغيير هذه المسافات، يتم تحديد إحداثيات الجسم وخصائص الحركة الأخرى. لا تتزامن أقمار GLONASS مع دوران الأرض، مما يضمن استقرارها على مدى فترة طويلة من الزمن.

فيديو: GloNaSS مقابل GPS

ما هو الأفضل GLONASS أو GPS وما هو الفرق بينهما

كانت أنظمة الملاحة تهدف في المقام الأول إلى استخدامها للأغراض العسكرية، وعندها فقط أصبحت متاحة للمواطنين العاديين. من الواضح أن الجيش يحتاج إلى استخدام تطورات دولته، لأن نظام الملاحة الأجنبي يمكن أن يتم إيقافه من قبل سلطات ذلك البلد في حالة حدوث صراع. علاوة على ذلك، يتم تشجيع الموظفين العسكريين والمدنيين في روسيا على استخدام نظام GLONASS في الحياة اليومية.

في الحياة اليومية، لا ينبغي لسائق السيارة العادي أن يقلق على الإطلاق بشأن اختيار نظام الملاحة. يوفر كل من GLONASS وجودة ملاحة كافية للاستخدام اليومي. في المناطق الشمالية من روسيا والدول الأخرى الواقعة عند خطوط العرض الشمالية، تعمل أقمار GLONASS بكفاءة أكبر نظرًا لأن مسارات سفرها أعلى فوق الأرض. وهذا يعني أنه في القطب الشمالي، في الدول الاسكندنافية، يكون GLONASS أكثر فعالية، وقد أدرك السويديون ذلك في عام 2011. وفي مناطق أخرى، يكون نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أكثر دقة قليلاً من نظام GLONASS في تحديد الموقع. وفقًا للنظام الروسي للتصحيح والرصد التفاضلي، تراوحت أخطاء نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) من 2 إلى 8 أمتار، وأخطاء GLONASS من 4 إلى 8 أمتار. ولكن لكي يحدد نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الموقع الذي تحتاج إلى التقاطه من 6 إلى 11 قمرًا صناعيًا، فإن GLONASS يكفي لـ 6-7 أقمار صناعية.

وينبغي أيضًا أن يؤخذ في الاعتبار أن نظام GPS ظهر قبل 8 سنوات وأخذ زمام المبادرة بشكل كبير في التسعينيات. وعلى مدار العقد الماضي، قلص GLONASS هذه الفجوة بشكل شبه كامل، وبحلول عام 2020، يعد المطورون بأن GLONASS لن يكون أدنى من نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بأي شكل من الأشكال.

تم تجهيز معظمها الحديثة بنظام مشترك يدعم كلاً من نظام الأقمار الصناعية الروسي والنظام الأمريكي. وهذه الأجهزة هي الأكثر دقة ولها أقل خطأ في تحديد إحداثيات السيارة. ويزداد أيضًا استقرار الإشارات المستقبلة، لأن مثل هذا الجهاز يمكنه "رؤية" المزيد من الأقمار الصناعية. من ناحية أخرى، فإن أسعار هؤلاء الملاحين أعلى بكثير من نظيراتهم ذات النظام الواحد. هذا أمر مفهوم - هناك شريحتان مدمجتان فيهما قادرتان على استقبال الإشارات من كل نوع من الأقمار الصناعية.

فيديو: اختبار أجهزة استقبال GPS وGPS+GLONASS Redpower CarPad3

وبالتالي، فإن الملاحين الأكثر دقة وموثوقية هم الأجهزة ذات النظام المزدوج. ومع ذلك، ترتبط مزاياها مع عيب واحد كبير - التكلفة. لذلك، عند الاختيار، عليك أن تفكر - هل هذه الدقة العالية ضرورية في الاستخدام اليومي؟ أيضًا، بالنسبة لعشاق السيارات البسيطة، ليس من المهم جدًا استخدام نظام الملاحة - الروسي أو الأمريكي. لن يسمح لك GPS أو GLONASS بالضياع وسيأخذك إلى وجهتك المطلوبة.

GPS هو نظام ملاحة عبر الأقمار الصناعية يقيس المسافة والوقت ويحدد الموقع. يتيح لك تحديد موقع وسرعة الأجسام في أي مكان على الأرض (باستثناء المناطق القطبية)، وفي أي طقس تقريبًا، وكذلك في الفضاء الخارجي بالقرب من الكوكب. تم تطوير النظام وتنفيذه وتشغيله من قبل وزارة الدفاع الأمريكية.

خصائص موجزة لنظام تحديد المواقع

نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية التابع لوزارة الدفاع الأمريكية هو GPS، ويُسمى أيضًا NAVSTAR. يتكون النظام من 24 الملاحة عبر الأقمار الصناعية الأرضية الاصطناعية (NES)ومجمع قياس القيادة الأرضية والمعدات الاستهلاكية. وهو نظام ملاحي عالمي صالح لجميع الأحوال الجوية، ويوفر تحديد إحداثيات الأجسام بدقة عالية في الفضاء القريب من الأرض ثلاثي الأبعاد. توضع أقمار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في ستة مدارات متوسطة عالية (ارتفاع 20,183 كم) ولها فترة مدارية مدتها 12 ساعة، وتتباعد المستويات المدارية بفواصل زمنية تبلغ 60 درجة وتميل نحو خط الاستواء بزاوية 55 درجة. هناك 4 أقمار صناعية في كل مدار. 18 قمرًا صناعيًا هو الحد الأدنى لضمان رؤية 4 أقمار صناعية على الأقل في كل نقطة على الأرض.

المبدأ الأساسي لاستخدام النظام هو تحديد الموقع عن طريق قياس المسافات إلى جسم ما من نقاط ذات إحداثيات معروفة - الأقمار الصناعية. يتم حساب المسافة من خلال زمن تأخير انتشار الإشارة من إرسالها عبر القمر الصناعي إلى استقبالها بواسطة هوائي جهاز استقبال GPS. أي أنه لتحديد إحداثيات ثلاثية الأبعاد، يحتاج جهاز استقبال GPS إلى معرفة المسافة إلى ثلاثة أقمار صناعية ووقت نظام GPS. وبالتالي، يتم استخدام إشارات من أربعة أقمار صناعية على الأقل لتحديد إحداثيات وارتفاع جهاز الاستقبال.

النظام مصمم لتوفير الملاحة للطائرات والسفن وتحديد الوقت بدقة عالية. يمكن استخدامه في وضع الملاحة ثنائي الأبعاد - تحديد ثنائي الأبعاد لمعلمات الملاحة للأجسام الموجودة على سطح الأرض) وفي الوضع ثلاثي الأبعاد - ثلاثي الأبعاد (قياس معلمات الملاحة للأجسام الموجودة فوق سطح الأرض). للعثور على موضع ثلاثي الأبعاد لجسم ما، من الضروري قياس معلمات التنقل بما لا يقل عن 4 شيكل، وللملاحة ثنائية الأبعاد - على الأقل 3 شيكل. يستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) طريقة محدد المدى الزائف لتحديد الموقع وطريقة السرعة الشعاعية الزائفة للعثور على سرعة الجسم.

لتحسين الدقةيتم تحسين نتائج التحديد باستخدام مرشح كالمان. ترسل الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إشارات الملاحة على ترددين: F1 = 1575.42 وF2 = 1227.60 ميجاهرتز. وضع الإشعاع: مستمر مع تعديل الضوضاء الزائفة. إشارات الملاحة هي رمز C/A عام (المسار والاكتساب)، يتم إرساله فقط على التردد F1، ورمز P محمي (رمز الدقة)، ينبعث على الترددات F1 وF2.

في نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، يكون لكل NIS رمز C/A فريد خاص به ورمز P فريد. يسمى هذا النوع من فصل إشارة القمر الصناعي بفصل الكود. فهو يسمح للمعدات الموجودة على متن الطائرة بالتعرف على القمر الصناعي الذي تنتمي إليه الإشارة عندما يتم إرسالها جميعًا على نفس التردد. يوفر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مستويين من خدمة العملاء: خدمة تحديد المواقع الدقيقة PPS وخدمة تحديد المواقع القياسية SPS تعتمد PPS على رمز دقيق، وSPS - متاح للعامة. يتم توفير مستوى خدمة PPS للجيش الأمريكي والخدمات الفيدرالية، ويتم توفير SPS للمستهلك المدني الشامل، بالإضافة إلى إشارات الملاحة، يرسل القمر الصناعي بانتظام رسائل تحتوي على معلومات حول حالة القمر الصناعي والتقويم الفلكي الخاص به ونظامه. الوقت والتنبؤ بالتأخير الأيوني ومؤشرات الأداء. تتكون معدات GPS الموجودة على متن الطائرة من هوائي ومؤشر جهاز الاستقبال. يتضمن PI جهاز استقبال وجهاز كمبيوتر ووحدات الذاكرة وأجهزة التحكم والعرض. تقوم كتل الذاكرة بتخزين البيانات والبرامج اللازمة لحل المشكلات والتحكم في تشغيل مؤشر جهاز الاستقبال. اعتمادا على الغرض، يتم استخدام نوعين من المعدات الموجودة على متن الطائرة: خاصة وللمستهلك الشامل.تم تصميم معدات خاصة لتحديد المعلمات الحركية للصواريخ والطائرات العسكرية والسفن والسفن الخاصة. عند البحث عن معلمات الكائن، فإنه يستخدم رموز P وC/A. يوفر هذا الجهاز تحديدات مستمرة تقريبًا مع الدقة: موقع الكائن— 5+7 م، السرعة — 0.05+0.15 م/ث، الوقت — 5+15 نانو ثانية

التطبيقات الرئيسية لنظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية GPS:

الجيوديسيا: باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، يتم تحديد الإحداثيات الدقيقة للنقاط وحدود قطع الأراضي
رسم الخرائط: يستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في رسم الخرائط المدنية والعسكرية
الملاحة: يستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للملاحة البحرية والبرية
مراقبة وسائل النقل عبر الأقمار الصناعية: باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، تتم مراقبة موقع المركبات وسرعتها والتحكم في حركتها
الهاتف الخلوي: ظهرت أولى الهواتف المحمولة المزودة بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في التسعينيات. في بعض البلدان، مثل الولايات المتحدة الأمريكية، يُستخدم هذا لتحديد موقع الشخص الذي يتصل برقم 911 بسرعة.
تكتونيات الصفائح وتكتونياتها: استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لرصد حركات الصفائح واهتزازاتها
الترفيه النشط: هناك العديد من الألعاب التي تستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، على سبيل المثال، لعبة غيوكاشينغ، وغيرها.
تحديد الموقع الجغرافي: يتم "ربط" المعلومات، مثل الصور الفوتوغرافية، بالإحداثيات بفضل أجهزة استقبال GPS المدمجة أو الخارجية.

تحديد إحداثيات المستهلك

تحديد المواقع عن طريق المسافات إلى الأقمار الصناعية

يتم حساب إحداثيات الموقع بناءً على المسافات المقاسة إلى الأقمار الصناعية. هناك حاجة إلى أربعة قياسات لتحديد الموقع. تكفي ثلاثة أبعاد إذا كان بإمكانك التخلص من الحلول غير المعقولة باستخدام بعض الوسائل الأخرى المتاحة. مطلوب قياس آخر لأسباب فنية.

قياس المسافة إلى القمر الصناعي

يتم تحديد المسافة إلى القمر الصناعي عن طريق قياس مقدار الوقت الذي تستغرقه إشارة الراديو للانتقال من القمر الصناعي إلينا. يقوم كل من القمر الصناعي وجهاز الاستقبال بإنشاء نفس الكود العشوائي الزائف بشكل صارم في وقت واحد وعلى مقياس زمني مشترك. دعونا نحدد المدة التي استغرقتها الإشارة من القمر الصناعي للوصول إلينا من خلال مقارنة تأخير الكود العشوائي الزائف الخاص به بالنسبة لرمز المستقبل.

ضمان التوقيت المثالي

التوقيت الدقيق هو المفتاح لقياس المسافات إلى الأقمار الصناعية. الأقمار الصناعية دقيقة في الوقت المناسب لأنها تحتوي على ساعات ذرية على متنها. قد لا تكون ساعة المستقبل مثالية، إذ يمكن التخلص من انحرافها باستخدام الحسابات المثلثية. للحصول على هذه الفرصة، من الضروري قياس المسافة إلى القمر الصناعي الرابع. يتم تحديد الحاجة إلى أربعة قياسات من خلال تصميم جهاز الاستقبال.

تحديد موقع القمر الصناعي في الفضاء الخارجي.

لحساب إحداثياتنا، نحتاج إلى معرفة المسافات إلى الأقمار الصناعية وموقع كل منها في الفضاء الخارجي. تسافر الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على ارتفاعات عالية جدًا بحيث تكون مداراتها مستقرة جدًا ويمكن التنبؤ بها بدقة كبيرة. تقوم محطات التتبع باستمرار بقياس التغيرات الصغيرة في المدارات، ويتم نقل البيانات حول هذه التغييرات من الأقمار الصناعية.

تأخيرات الإشارة الأيونوسفيرية والغلاف الجوي.

هناك طريقتان يمكن استخدامهما لتقليل الخطأ إلى الحد الأدنى. أولاً، يمكننا التنبؤ بالتغير النموذجي في السرعة في يوم نموذجي، في ظل الظروف الأيونوسفيرية المتوسطة، ثم إجراء تصحيح على جميع قياساتنا. ولكن، لسوء الحظ، ليس كل يوم عادي. هناك طريقة أخرى تتمثل في مقارنة سرعات انتشار إشارتين لهما ترددات حاملة مختلفة. إذا قارنا وقت الانتشار لمكونين مختلفين التردد لإشارة GPS، فيمكننا معرفة نوع التباطؤ الذي حدث. تعد طريقة التصحيح هذه معقدة للغاية ولا تُستخدم إلا في أجهزة استقبال GPS الأكثر تقدمًا والتي تسمى "ثنائية التردد".

متعدد المسارات.

نوع آخر من الأخطاء هو أخطاء "المسارات المتعددة". وتحدث عندما تنعكس الإشارات المرسلة من القمر الصناعي بشكل متكرر من الأجسام والأسطح المحيطة قبل الوصول إلى جهاز الاستقبال.

عامل هندسي يقلل من الدقة.

يتم تجهيز أجهزة الاستقبال الجيدة بإجراءات حسابية تعمل على تحليل المواقع النسبية لجميع الأقمار الصناعية القابلة للرصد واختيار أربعة مرشحين منها، أي. أفضل وضع أربعة أقمار صناعية.

دقة GPS الناتجة.

يتم تحديد خطأ GPS الناتج من خلال مجموع الأخطاء من مصادر مختلفة. تختلف مساهمة كل منها حسب الظروف الجوية ونوعية المعدات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لوزارة الدفاع الأمريكية تقليل الدقة عمدًا نتيجة تثبيت ما يسمى بوضع S/A (التوفر الانتقائي) على أقمار GPS الصناعية. تم تصميم هذا الوضع لمنع العدو المحتمل من الحصول على ميزة تكتيكية في تحديد المواقع عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). عندما يتم تعيين هذا الوضع، وإذا تم تعيينه، فإنه ينشئ العنصر الأكثر أهمية في إجمالي خطأ GPS.

خاتمة:

دقة القياساتيعتمد استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على تصميم جهاز الاستقبال وفئته، وعدد الأقمار الصناعية وموقعها (في الوقت الفعلي)، وحالة الغلاف الأيوني والغلاف الجوي للأرض (السحب الكثيفة، وما إلى ذلك)، ووجود التداخل وعوامل أخرى. أجهزة GPS "المنزلية"، المخصصة للمستخدمين "المدنيين"، بها خطأ في القياس يتراوح من ±3-5 م إلى ±50 م وأكثر (في المتوسط، الدقة الحقيقية، مع الحد الأدنى من التداخل، إذا كانت الطرز الجديدة، هي ±5-15 مترًا في خطة). تصل أقصى دقة ممكنة إلى +/- 2-3 أمتار أفقيًا. الارتفاع – من ±10-50م إلى ±100-150م. سيكون مقياس الارتفاع أكثر دقة إذا قمت بمعايرة البارومتر الرقمي بواسطة أقرب نقطة ذات ارتفاع محدد معروف (من الأطلس العادي، على سبيل المثال) على أرض مستوية أو بالضغط الجوي المعروف (إذا لم يتغير بسرعة كبيرة عندما يكون الطقس التغييرات). عدادات عالية الدقة من "الفئة الجيوديسية" - أكثر دقة بمعدلين إلى ثلاثة أوامر من حيث الحجم (حتى سنتيمتر واحد في المخطط والارتفاع). يتم تحديد الدقة الفعلية للقياسات من خلال عوامل مختلفة، على سبيل المثال، المسافة من أقرب محطة قاعدة (تصحيح) في منطقة خدمة النظام، والتعدد (عدد القياسات / التراكمات المتكررة عند نقطة ما)، ومراقبة جودة العمل المناسبة، ومستوى التدريب والخبرة العملية للمتخصص. لا يمكن استخدام هذه المعدات عالية الدقة إلا من قبل المنظمات المتخصصة والخدمات الخاصة والجيش.

لتحسين دقة الملاحةيوصى باستخدام جهاز استقبال GPS في مساحة مفتوحة (لا توجد مباني أو أشجار متدلية قريبة) ذات تضاريس مسطحة إلى حد ما، وتوصيل هوائي خارجي إضافي. ولأغراض تسويقية، يُنسب إلى هذه الأجهزة "موثوقية ودقة مضاعفة" (في إشارة إلى نظامي الأقمار الصناعية المستخدمين في وقت واحد، Glonass وGypies)، ولكن التحسن الفعلي الفعلي في المعلمات (زيادة الدقة في تحديد الإحداثيات) يمكن أن يصل إلى ما يصل فقط إلى عدة عشرات من المئة. لا يمكن تحقيق سوى انخفاض ملحوظ في وقت البدء الدافئ ومدة القياس

تتدهور جودة قياسات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إذا كانت الأقمار الصناعية موجودة في السماء في شعاع كثيف أو على خط واحد و"بعيد" - بالقرب من الأفق (كل هذا يسمى "الهندسة السيئة") ويوجد تداخل في الإشارة (المباني الشاهقة حجب الإشارة، الأشجار، الجبال شديدة الانحدار القريبة، مما يعكس الإشارة). على الجانب النهاري من الأرض (المضاء حاليًا بالشمس) - بعد المرور عبر بلازما الأيونوسفير، تضعف إشارات الراديو وتتشوه بدرجة أكبر من تلك الموجودة على الجانب الليلي. أثناء العاصفة المغنطيسية الأرضية، بعد التوهجات الشمسية القوية، من الممكن حدوث انقطاعات وانقطاعات طويلة في تشغيل معدات الملاحة عبر الأقمار الصناعية.

تعتمد الدقة الفعلية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على نوع جهاز استقبال GPS وميزات جمع البيانات ومعالجتها. كلما زاد عدد القنوات (يجب أن يكون هناك 8 قنوات على الأقل) في المستكشف، تم تحديد المعلمات الصحيحة بشكل أكثر دقة وسرعة. عند استقبال "بيانات خادم موقع A-GPS المساعدة" عبر الإنترنت (عبر نقل حزم البيانات، في الهواتف والهواتف الذكية)، تزداد سرعة تحديد الإحداثيات والموقع على الخريطة

لزيادة سرعة القياسيوصى باستخدام جهاز استقبال متعدد القنوات (8 قنوات أو أكثر) مع هوائي خارجي. يجب أن تكون ثلاثة أقمار صناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مرئية على الأقل. كلما زاد عددها، كانت النتيجة أفضل. الرؤية الجيدة للسماء (الأفق المفتوح) ضرورية أيضًا. من الممكن إجراء سريع أو "ساخن" (يستمر في الثواني الأولى) أو "بداية دافئة" (نصف دقيقة أو دقيقة في الوقت المناسب) لجهاز الاستقبال إذا كان يحتوي على تقويم حديث ومحدث. في حالة عدم استخدام الملاح لفترة طويلة، يضطر جهاز الاستقبال إلى تلقي التقويم الكامل، وعند تشغيله، سيتم إجراء بداية باردة (إذا كان الجهاز يدعم AGPS، ثم بشكل أسرع - حتى بضع ثوان). ولتحديد الإحداثيات الأفقية فقط (خط العرض/خط الطول)، قد تكون الإشارات الواردة من ثلاثة أقمار صناعية كافية. للحصول على إحداثيات ثلاثية الأبعاد (مع الارتفاع)، يلزم وجود أربعة إحداثيات على الأقل. ترجع الحاجة إلى إنشاء نظام الملاحة المحلي الخاص بنا إلى حقيقة أن نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) هو نظام أمريكي، وهو خصوم محتملون يمكنهم في أي وقت، لتحقيق مصالحهم العسكرية والجيوسياسية، تعطيله بشكل انتقائي أو "تشويشه" أو تعديله في أي منطقة أو زيادة اصطناعه. ، خطأ منهجي في الإحداثيات (للمستهلكين الأجانب لهذه الخدمة)، وهو موجود دائمًا في وقت السلم.

GLONASS/GPS للجميع: اختبارات الدقة وإمكانية الوصول إلى تحديد موقع جهاز استقبال أحادي الشريحة في ظروف التشغيل الصعبة

فيليب ماتوس (فيليب ماتوس)
ترجمة: أندريه روساك
support@site
فيكتوريا بولانوفا
[البريد الإلكتروني محمي]
تم اختبار جهاز استقبال GNSS أحادي الشريحة، والذي دخل الآن الإنتاج الضخم، في بيئات حضرية كثيفة لإظهار فوائد تشغيل الأنظمة المتعددة (GLONASS وGPS) كجهاز استقبال للمستهلك. بدأ استخدام نظام GLONASS/GPS المدمج بعدة عشرات الآلاف من أجهزة الاستقبال للمسوحات الجيوديسية؛ وهناك ملايين من هذه الأجهزة الاستهلاكية قيد التشغيل حاليًا. بفضل النمو في عدد أجهزة الملاحة الشخصية عبر الأقمار الصناعية، وظهور أنظمة OEM للسيارات والهواتف المحمولة، كان من الممكن تحقيق أحجام كبيرة في السوق في عام 2011. إن الثقة في آفاق تطوير سوق أجهزة مستخدم الملاحة تدفع الشركات المصنعة للمكونات المحددة عالية التردد، مثل الهوائيات ومرشحات SAW، إلى زيادة حجم الإنتاج وتحسين تكلفة البضائع. كانت NAVIA واحدة من أولى الشركات الروسية التي قامت بتسويق الوحدات المعتمدة على جهاز الاستقبال STM. لقد أثبتت وحدات NAVIA GLONASS بالفعل أنها وحدات موثوقة ومريحة لإنتاج محطات الملاحة الجاهزة والتحكم في الأجسام المتحركة. أظهرت اختبارات الوحدات المختلفة أن ML8088s وGL 8088s تلبي جميع الخصائص المعلنة من قبل الشركة المصنعة ويمكن استخدامها بنجاح في أجهزة المراقبة.

تم إجراء اختبارات لجهاز استقبال GLONASS/GPS أحادي الشريحة في لندن وطوكيو وتكساس لإظهار أن الاستخدام المشترك لجميع أقمار GLONASS المرئية إلى جانب نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) يوفر توفرًا أفضل لتحديد المواقع في المناطق الحضرية الكثيفة، وفي حالة ضعف توفر تحديد المواقع - تحديد المواقع بشكل أفضل والدقة.

من الواضح أن أجهزة الاستقبال متعددة الأنظمة مطلوبة بشدة في السوق الاستهلاكية. يمكنها ضمان التشغيل على عدد أكبر من الأقمار الصناعية في ظروف "الأودية الحضرية"، حيث يكون جزء فقط من نصف الكرة السماوية مرئيًا في منطقة الرؤية ويتطلب الأمر موثوقية عالية في تصفية الإشارات غير الضرورية، عندما تكون جودة الإشارات المفيدة منخفضة جدًا تتدهور بسبب الانعكاسات والتوهينات المتعددة. فيما يلي وصف موجز لصعوبات دمج نظام GLONASS (ولاحقًا GALILEO)، والتي على أساسها يتم إنتاج أجهزة فعالة من حيث التكلفة للمستهلك الشامل. بالنسبة لمثل هذا السوق، من ناحية، تأتي التكلفة أولاً، ومن ناحية أخرى، هناك متطلبات أداء عالية مرتبطة بمستويات إشارة منخفضة، واستهلاك محدود للطاقة، وأوقات بدء باردة قصيرة، واستقرار تحديد المواقع.

كان الهدف هو استخدام جميع الأقمار الصناعية المتاحة لتحسين أداء أجهزة الملاحة الاستهلاكية في البيئات الداخلية والحضرية. مر عام 2011 تحت رعاية دعم GLONASS، وكان تطوير نظام الأقمار الصناعية هذا متقدمًا بحوالي ثلاث سنوات على نظام GALILEO. عند تصميم أجهزة الاستقبال، كان من المهم التغلب على مشاكل عدم توافق دعم الأجهزة لـ GLONASS وGPS. أي أن إشارة GLONASS المشكَّلة بالتردد تتطلب نطاق تردد أوسع من إشارات تعديل كود النبض التي يستخدمها نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ومرشحات تمرير النطاق ذات مراكز تردد مختلفة ومعدلات إرسال مختلفة لعناصر الإشارة. وكل هذا دون زيادة كبيرة في تكلفة جهاز الاستقبال.

في ظل ظروف التشغيل المثالية، ستكون الأقمار الصناعية من الأبراج الإضافية غير فعالة، منذ ذلك الحين توافر المواقعأقترب من 100 بالمائة باستخدام نظام تحديد المواقع (GPS) فقط. إن وجود سبعة أو ثمانية أو تسعة أقمار صناعية في الغلاف الأيوني تستخدم لتحديد المواقع في وضع التثبيت يقلل من الخطأ الإجمالي ويعطي الإحداثيات الصحيحة.

في ظروف التشغيل القاسية، يسمح استخدام نظام تحديد المواقع (GPS) فقط بتحديد الموقع، ولكن استخدام ثلاثة أو أربعة أو خمسة أقمار صناعية فقط مركزة في جزء ضيق من نصف الكرة السماوية يؤدي إلى ضعف قيم DOP. تؤدي زيادة عدد الأقمار الصناعية إلى تحسين الدقة بشكل كبير، وبالتالي تحسين DOP ومتوسط أخطاء المسارات المتعددة. يؤدي تحديد عدد الأقمار الصناعية الموضوعة إلى فرض أخطاء متعددة المسارات عند تحديد إحداثيات DOPs المضخمة. إن إضافة كوكبة أقمار صناعية ثانية أو ثالثة ينطوي على زيادة عدد الأقمار الصناعية المرئية، وبالتالي يشارك المزيد من الأقمار الصناعية في عملية تحديد الإحداثيات، مما يؤدي إلى تقليل الأخطاء.

ولذلك، في الظروف القاسية، حيث لا يكون استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وحده كافيًا، فإن الاستخدام الإضافي للأقمار الصناعية GLONASS (ومن ثم GALILEO) يزيد من توفر تحديد المواقع إلى 100% (باستثناء الأنفاق تحت الأرض).

في الواقع، يعد التوفر بمثابة حلقة ردود فعل إيجابية ذاتية التحسين: نظرًا لأنه يتم تتبع الأقمار الصناعية باستمرار، حتى لو تم رفضها من المشاركة في الحل الحالي لمشكلة تحديد الموقع باستخدام خوارزميات RAIM/fault وFDE، ليست هناك حاجة للبحث بالنسبة لهم مرة أخرى - لقد أصبحوا متاحين للاستخدام سابقًا. إذا لم تتم مقاطعة عملية تحديد الموقع، فمن الممكن الاستمرار في التنبؤ بدقة بمراحل الأقمار الصناعية ذات العوائق المغلقة، مما يسمح باستخدامها على الفور عند مغادرة الظل، حيث لا يتطلب تلقي معلومات إضافية للبحث عنها وإصلاحها.

تعتبر الأقمار الصناعية المرئية الإضافية مهمة جدًا للمستهلك، على وجه الخصوص، على سبيل المثال، مع "المساعدة الذاتية" ("الخدمة الذاتية")، عندما يتم تمثيل المجموعة الدنيا بخمسة أقمار صناعية، بدلاً من ثلاثة أو أربعة، من أجل التأكد بشكل مستقل من أن جميع الأقمار الصناعية "صحيحة" باستخدام تقنيات مراقبة سلامة المستقبل (RAIM). تتمتع "الخدمة الذاتية" بمزايا أكثر أهمية بالنسبة لـ GLONASS: ليست هناك حاجة لأي بنية تحتية مثل الخوادم المساعدة، والتي تؤدي دائمًا إلى تأخير الخدمة. تعد طريقة GLONASS لإرسال معلمات مدار القمر الصناعي بتنسيق Keplerian مناسبة جدًا أيضًا لخوارزمية "الخدمة الذاتية".

قيمة الاختبار

وقد تعثرت المحاولات السابقة لتوصيف فوائد الأجهزة متعددة الأنظمة في البيئات الحضرية بسبب الحاجة إلى استخدام أجهزة استقبال احترافية غير مصممة لمستويات الإشارة هذه، وسيتعين عليها الحصول على نتائج منفصلة لكل مجموعة أو التضحية بأحد قياسات الأقمار الصناعية لقياسها. وقت. لم تسمح لنا هذه الظروف بمواصلة اختبار الأجهزة التي كان من المقرر طرحها في السوق الشامل.

يعد إصدار حل جديد متعدد الأنظمة ذا أهمية كبيرة، نظرًا لأن جهاز الاستقبال قيد الاختبار هو جهاز يتم إنتاجه بكميات كبيرة حقًا إذا كان يتمتع بحساسية متزايدة وجاهز تمامًا لكل من القياس والحساب. وهكذا، فإن مؤلف هذه المقالة يقدم لأول مرة نتائج اختبار موثوقة تمامًا.

خلفية

تم إجراء الاختبارات على جهاز استقبال GNSS أحادي الشريحة Teseo-II (STA-8088). نبذة تاريخية: هذا منتج تم تصنيعه في عام 2009 بواسطة STM، استنادًا إلى Cartesio+ المزود بنظام GPS/GALILEO ومعالج الإشارة الرقمية (DSP)، وكان جاهزًا للزرع مع وظيفة GLONASS، مما أدى إلى إنشاء شريحة Teseo-II (منتج 2010). تم الحصول على نتائج الاختبار بإشارات الأقمار الصناعية الحقيقية على شريحة النطاق الأساسي في تنفيذ FPGA في نهاية عام 2009، وفي عام 2010 باستخدام شريحة جاهزة.

يتطلب التصميم الحالي تعديلات طفيفة إضافية على الدائرة. كانت تغييرات أجهزة وبرامج DSP المطلوبة طفيفة وتم تضمينها في تحديث دائرة TeseoII المقرر التالي. يتطلب تنفيذ دائرة جزء التردد اللاسلكي اهتمامًا أكبر بكثير من الدائرة ذات القناتين مع مرحلة التردد المتوسط (IF) ومحول تناظري إلى رقمي (ADC)، مع تحويل تردد إضافي ومرشح IF ذو عرض نطاق أوسع. ولكن نظرًا لأن مساحة البلورة التي يوجد عليها جزء RF صغيرة جدًا في الحجم الإجمالي، فإن زيادة الدائرة بنسبة 30٪ تعتبر غير مهمة بالنسبة للدائرة بأكملها. وفقًا لحقيقة أن تصميم الرقاقة مخصص لنظام شريحة واحدة مشترك (RF وBB، من الهوائي إلى تحديد المواقع والسرعة والتوقيت (PVT))، وبالتالي فإن إجمالي مساحة القالب لعملية 65 نانومتر صغيرة جدًا.

ومن الناحية التجارية، فإن إدراج جميع مجموعات الأقمار الصناعية الثلاثة (نظام تحديد المواقع/غلوناس وجاليليو) في شريحة واحدة جديدة بالنسبة للمستهلك. استقرت العديد من الشركات الموجودة في السوق الروسية على نهج النظامين، فقط لتلبية متطلبات الحكومة الروسية بشأن الحاجة إلى العمل في نظام GLONASS. لم يفكروا في المستقبل العالمي، عندما يكون هناك العديد من مجموعات تحديد المواقع في العالم وربما ستطرح كل دولة من الدول المشاركة في هذه العملية متطلبات الاستخدام السائد لنظامها الخاص.

وفي هذا الصدد الحلتيسيو— ثانياهو ثوري لأنه تم إعداده مسبقًا لمثل هذا السيناريو ويمكنه بالفعل استقبال أنظمة GLONASS/ نظام تحديد المواقع/ جاليليو/ QZSSوSBAS.

ومن الناحية الفنية، يعد إدراج قنوات مستقلة لاستقبال ومعالجة نظام GLONASS في مجموعة أمرًا جديدًا أيضًا، في حين أن الجمع بين GPS/GALILEO هو بالفعل ممارسة قياسية. يتطلب تحقيق هذه المرونة أيضًا حلولًا تقنية جديدة تأخذ في الاعتبار اختلاف تأخيرات أجهزة التردد اللاسلكي والاختلافات في سرعات نقل الإشارة. بالإضافة إلى ذلك، هناك تصحيح التوقيت العالمي المنسق (UTC) المعروف ومشكلة تصحيح مجسم الأرض.

يعد الانتقال المباشر إلى حل الشريحة الواحدة (RF + Baseband + CPU) أمرًا نادرًا: وهذا يعد إنجازًا تكنولوجيًا مهمًا. ترجع الثقة في هذه الخطوة إلى تجربة استخدام جزء التردد اللاسلكي ودائرة النطاق الأساسي المثبتة للمعالج. تم أخذ واجهة RF الخارجية STA5630 وGPS/GALILEO DSP المعدل، والتي كانت تستخدم سابقًا في Cartesio+، كأساس.

تم إثبات موثوقية STA5630/Cartesio+ في الإنتاج الضخم في شكل دوائر منفصلة حتى قبل إصدار حلول SoC 3 في 1.

على عكس حلول الشريحة المزدوجةنظام تحديد المواقعوحدات /GLONASS موجودة في السوق الروسية، وهي عبارة عن حل أحادي الشريحة منإس تي مايكروإلكترونيكس (تيسيو— ثانيا) S.T.8088 FGيتمتع بموثوقية أكبر بكثير ومناعة ضد الضوضاء واستهلاك أقل للطاقة وبالطبع أبعاد أصغر (الوحدة النمطية م.8088 سبأبعاد 13 × 15 مم).

يعد دعم GLONASS وGALILEO خطوة للأمام مقارنة بالجيل السابق من أجهزة التردد اللاسلكي. GALILEO متوافق مع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وبالتالي يمكن استخدام المخطط الحالي، لكن GLONASS يتطلب تغييرات إضافية. انظر الشكلين 1 و 2.

الصورة 1.

الشكل 2.التغييراتالنطاق الأساسي أجزاء لدعم GLONASS

في الجزء RF، تم دمج LNA ومضخم الترددات اللاسلكية والخلاط الأول في قناة واحدة. هذا سمح لنا بتوفير عدد دبابيس الشريحة وتقليل استهلاك الطاقة. علاوة على ذلك، سمح ذلك بالحفاظ على التكاليف الخارجية لمصنعي المعدات. تدخل إشارة GLONASS، التي تم تخفيضها في الخلاط الأول إلى 30 ميجاهرتز، إلى قناة المعالجة الثانوية (كما هو موضح باللون البني)، ويتم تغذيتها، بعد خلطها إلى 8 ميجاهرتز، إلى ADC منفصل ثم إلى جزء النطاق الأساسي.

يوفر جزء النطاق الأساسي مرحلة معالجة أولية إضافية (مشار إليها باللون البني)، والتي تحول الإشارة إلى 8 ميجا هرتز، وهو أمر ضروري للتغذية في النطاق الأساسي وتمرير الإشارة الناتجة من خلال مرشح مضاد للتداخل، كما يقلل أيضًا من تردد أخذ العينات إلى القيمة القياسية 16، مناسبة للمعالجة في أجهزة DSP.

يمكن لأجهزة الاقتناء وقنوات التتبع الحالية اختيار مكان وزمان استقبال إشارات GPS/GALILEO أو GLONASS، مما يجعل توزيع القنوات فيما يتعلق بكوكبات الأقمار الصناعية مرنًا للغاية.

الأقل وضوحًا، ولكنه مهم جدًا لأداء النظام، هو البرنامج الذي يتحكم في موارد الأجهزة هذه، أولاً لإغلاق حلقات تتبع PLL وأخذ القياسات، وثانيًا، مرشح Kalman، الذي يحول ما يتم قياسه إلى بيانات PVT الضرورية للمستخدم. .

وقد خضع كل هذا لتعديل هيكلي لتوفير الدعم للعمل مع العديد من مجموعات الأقمار الصناعية، وليس فقط GLONASS. في هذه الحالة، سيصبح توسيع البرنامج لاستقبال أنظمة الملاحة العالمية المستقبلية مرحلة من التطور التطوري، ولن يتطلب تعديلات كبيرة على البلورة نفسها.

كان البرنامج يعمل على شريحة حقيقية منذ عام 2010، ولكن باستخدام إشارات من أي جهاز محاكاة أو هوائيات ثابتة مثبتة على السقف، لم تتوفر سوى بيانات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وهو أمر جيد جدًا لدرجة أنه لم يسمح بأي مناورات للبحث لتحسين النظام. في أوائل عام 2011، أصبحت عينات شرائح ما قبل الإنتاج ولوحات التطوير المزودة بهوائيات متاحة، مما جعل الاختبار الميداني المحمول ممكنًا في جميع أنحاء العالم.

النتائج الفعلية

قبل ولادة البلورة ذات الاستقبال متعدد الأنظمة، كانت النتائج واضحة بالفعل من خلال الاختبارات الأولية التي تم إجراؤها باستخدام أجهزة استقبال احترافية مع قياسات منفصلة لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وGLONASS. ومع ذلك، فإن هذه الاختبارات لم تقدم بيانات جيدة للمستهلك لأنها أظهرت حساسية منخفضة. تطلبت أجهزة الاستقبال إشارة نظيفة بما فيه الكفاية لتشغيل PLL، ولكن لا يمكن القيام بذلك في بيئة حضرية، والأهم من ذلك، قامت أجهزة الاستقبال بإنشاء حلين منفصلين مع قمر صناعي إضافي ثابت للتعامل مع اختلافات التوقيت بين الأنظمة. لم تتيح الحلول المنفصلة إمكانية التنبؤ بموقع الأقمار الصناعية التابعة لكوكبة واحدة عن طريق حساب موقعها بناءً على إحداثيات محسوبة باستخدام كوكبة أخرى، وهي إحدى المزايا الرئيسية لمستقبلات GNSS متعددة الأنظمة.

تم إجراء محاكاة الأقمار الصناعية المرئية في عام 2010 في ظروف حضرية كثيفة في إيطاليا، وسط مدينة ميلانو. يتم عرض النتائج، التي تم حساب متوسطها كل دقيقة لمدة 24 ساعة كاملة، في الجدول 1. وقد زاد متوسط عدد الأقمار الصناعية المرئية من 4.4 مع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) فقط، إلى 7.8 لنظام GPS+GLONASS، حيث يساوي عدد نقاط عدم الإصلاح الصفر. علاوة على ذلك، في وضع "GPS فقط"، تم استقبال 380 نقطة كاذبة، أي ما يعادل حوالي 26% من إجمالي وقت الاستقبال.

الجدول 1.الدقة والتوافرنظام تحديد المواقعونظام تحديد المواقع+GLONASS، في المتوسط على مدار 24 ساعة

ومع ذلك، فإن توفر الأقمار الصناعية ليس غاية في حد ذاته. قد لا يكون وجود المزيد من الأقمار الصناعية في نفس المنطقة الصغيرة من نصف الكرة السماوية فوق المناطق الحضرية كافيًا بسبب الانخفاض الهندسي في الدقة. لفحص هذه البيانات، تم قياس الدقة الهندسية التي يمثلها HDOP. عند استخدام GLONASS وGPS معًا، كانت النتيجة أفضل بمقدار 2.5 مرة.

وقد أظهرت الدراسات السابقة أنه في مدن الاختبار الفردية، كان هناك اثنين أو ثلاثة سواتل إضافية متاحة، ولكن تم استخدام واحد منهم للتوقيت. عند استخدام جهاز استقبال حساس للغاية مدمج على شريحة واحدة، افترضنا أنه سيتم استخدام أربعة أو خمسة أقمار صناعية إضافية.

النتائج الفعلية تجاوزت توقعاتنا بكثير. أولاً، ظهرت إشارات من العديد من الأقمار الصناعية الأخرى، حيث أن جميع الاختبارات وعمليات المحاكاة السابقة استبعدت الإشارات المنعكسة. بوجود إشارات إضافية، قام جهاز الاستقبال بتحسين أداء DOP بشكل ملحوظ. تم تقليل تأثير الانعكاسات على الدقة بشكل كبير، أولاً بسبب تحسين هندسة تحديد المواقع، وثانياً بسبب قدرة خوارزميات FDE/RAIM على الحفاظ على استقرار التتبع عبر الأقمار الصناعية. بالإضافة إلى ذلك، انخفض عدد الإشارات الخاطئة التي يمكن أن تشوه البيانات الإحداثية.

تم الحصول على النتائج المعروضة هنا من جهاز استقبال عالي الحساسية متكامل تمامًا مثل جهاز الاستقبال NAVIA ML8088s، استنادًا إلى شريحة STA8088s. تم تحسينه لاكتشاف حتى الإشارات ذات المستوى المنخفض جدًا والحصول على النتائج مباشرة من جميع الأقمار الصناعية الموجودة في الأفق، بغض النظر عن الكوكبة. وهذا يضمن توفر القمر الصناعي بنسبة 100% ويحسن الدقة بشكل كبير في البيئات الحضرية الصعبة.

التوفر

إن استخدام أجهزة الاستقبال الحساسة للغاية والمستقلة عن حلقات قفل الطور (PLLs) يضمن إمكانية الوصول الكامل في المدن الحديثة، حتى عندما تنعكس من الأسطح الزجاجية في المباني الحديثة. ولذلك، هناك حاجة الآن إلى بعض التعريفات الأخرى للتيسير غير عبارة "أربعة سواتل متاحة". على سبيل المثال، تتبع الأقمار الصناعية عند مستوى معين من جودة الإشارة، والتي تعتمد نتيجتها على DOP. حتى DOP قد يكون من الصعب تقديره لأن مرشح كالمان يعين أوزانًا مختلفة لكل قمر صناعي، والتي لا تؤخذ في الاعتبار عند حساب DOP. وأيضًا، بالإضافة إلى القياسات الفورية، يستخدم هذا الفلتر الموقع التاريخي والسرعة الحالية، مما يترك دقة تحديد الموقع دون تغيير.

ويبين الشكل 3 مدى توفر القمر الصناعي في وضع التتبع. تم إجراء الاختبار في الحي المالي بلندن في مايو 2011.

الأقمار الصناعية المتعقبة –نظام تحديد المواقعجلوناس,نظام تحديد المواقع+غلوناس

الشكل 3.نظام تحديد المواقع(باللون الأزرق) مقابل GLONASS (باللون الأحمر) وجميع الأقمار الصناعية التي يتم تتبعهاالنظم العالمية لسواتل الملاحة(باللون الأخضر).

كما يمكن أن يرى في التين. 3، في المجموع هناك 7-8 أقمار صناعية لـ GLONASS و8-9 أقمار صناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، أي أنظمة GNSS المتعددة - حوالي 16 قمرًا صناعيًا. كانت هناك فترة لم يتم فيها التقاط إشارات الأقمار الصناعية: أثناء مرور نفق Blackfriars Underpass، كان الطابع الزمني حوالي 156400 ثانية. وفي مناطق أخرى من المدينة، عند حوالي 158.500 و161.300 ثانية، انخفضت الرؤية إلى أربعة أقمار صناعية، لكن عددها الإجمالي لم يقل أبداً عن ثمانية. تجدر الإشارة إلى أن الاختبار تم إجراؤه في المدينة القديمة، حيث توجد المباني الحجرية بشكل رئيسي، وبالتالي فإن الإشارات الانعكاسية أضعف من المباني الزجاجية والمعدنية.

على الرغم من أن توفر القمر الصناعي يكون 100% خارج الأنفاق، إلا أنه قد يكون محدودًا بسبب DOP أو دقة تحديد الموقع. كما يتبين من الشكل 4، من الاختبارات الأخرى التي أجريت في لندن، يظل DOP لنظام GNSS المتعدد أقل من 1، كما ينبغي أن يكون مع 10-16 قمرًا صناعيًا مرئيًا، في حين أن DOP لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) فقط غالبًا ما يكون أعلى من 4، دون أي تشويه بسبب الانعكاسات و إشارات ضعيفة، يتم زيادة DOP بشكل ملحوظ إلى 10 في الذروة.

نظام تحديد المواقعمقارنة بالنظم العالمية لسواتل الملاحة

الشكل 4.فقطنظام تحديد المواقعضد مجتمعةنظام تحديد المواقع/مؤشرات تقليل دقة GLONASS

نظرًا لأن الاختبارات التي أجريت في مايو 2011 كانت خفيفة بما يكفي لخلق ظروف مرهقة يحتاج فيها نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إلى دعم متعدد الشبكات، فقد تم إجراء اختبار جديد في أغسطس 2011. وكما هو موضح في الصورة الجوية (الشكل 5)، تم إجراء الاختبارات في الجزء الحديث الشاهق من المدينة، كناري وارف. بالإضافة إلى ذلك، فإن الطرق في المدينة ضيقة للغاية، مما جعل تحديات المدينة أكثر صعوبة. تميل المباني الزجاجية والمعدنية في الجزء الحديث من المدينة إلى توفير انعكاس أفضل من المباني الحجرية، مما يتسبب في خروج خوارزميات RAIM وFDE عن المخططات.

الشكل 5. GPS مقابل GNSS، لندن، كناري وارف

كان الحصول على نتائج GPS فقط أمرًا صعبًا (كما هو موضح باللون الأخضر)، خاصة في الجزء المغلق من محطة دوكلاندز، يسار الوسط، المسار السفلي.

ويبين الشكل 6 نفس نتائج الاختبار الحقيقية المعروضة على خريطة الطريق التخطيطية.

الشكل 6. نظام تحديد المواقع مقابل نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS)، لندن، كناري وارف، خريطة تخطيطية

أظهر اختبار أنظمة GNSS المتعددة (الأزرق) نتائج جيدة جدًا، خاصة في الجزء الشمالي (شرقًا) من الحلقة (القيادة في المملكة المتحدة على اليسار، لذا فإن اتجاه عقارب الساعة يخلق حلقة ذات اتجاه واحد).

الشكل 7. أ) الاختبارات في طوكيو: Teseo-I (GPS) مقابل Teseo-II (GNSS)؛ ب) DOP عند اختباره في طوكيو

تم إجراء المزيد من الاختبارات في مكاتب شركة STMicroelectronics حول العالم. ويبين الشكل 7 أ الاختبارات التي أجريت في طوكيو، حيث يشير اللون الأصفر إلى نتائج اختبار الجيل السابق من الرقائق بدون GLONASS، ويشير اللون الأحمر إلى Teseo-II المزود بنظام GPS+GLONASS.

يوفر الشكل 7 ب بعض التوضيحات لتعريف الدقة من خلال إظهار DOP أثناء الاختبار. ويمكن ملاحظة أن DOPs لـ Teseo-II نادرًا ما كانت أعلى من 2، لكن DOPs لنظام تحديد المواقع العالمي فقط (Teseo-I) كانت بين 6 و12 في المجمع الشمالي المُحاط بدائرة.

نكرر أن خوارزمية الاختبار بسيطة بالنسبة لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، لكن دقة التحديد صعبة.

تم إجراء المزيد من الاختبارات في طوكيو في شوارع المدينة الأضيق في ظل نفس ظروف الاختبار، الموضحة في الشكل 9. الأزرق - GPS فقط، الأحمر - GPS+GLONASS، وقد لوحظ تحسن كبير في النتائج.

يستخدم الشكل 9 نفس نظام الألوان لعرض نتائج اختبار دالاس، هذه المرة مع جهاز استقبال GPS الخاص بمنافس مقابل Teseo-II في تكوين GPS+GLONASS، مرة أخرى نرى نتائج جيدة جدًا.

الشكل 8. فقطنظام تحديد المواقع(الأزرق) مقابل متعددالنظم العالمية لسواتل الملاحة(الأحمر)، طوكيو.

الشكل 9. فقطنظام تحديد المواقع(الأزرق، جهاز استقبال الشركة المصنعة المنافس) مقارنة بـالنظم العالمية لسواتل الملاحة(الأحمر)، دالاس.

كوكبة الأقمار الصناعية الأخرى

على الرغم من الأجهزةتيسيو— ثانيايدعم وجاليليو، لا توجد أقمار صناعية متاحة حتى الآنجاليليو(اعتبارًا من سبتمبر 2011)، لذا فإن الأجهزة المعتمدة على هذه الشريحة المستخدمة حول العالم لا تزال غير مزودة بالبرنامج المحمل لخدمة كوكبة الأقمار الصناعية هذه. ومع ذلك، إذا حان الوقت للاستخدام جاليليو، هناك دائمًا فرصة لتحديث البرنامج.

يحتوي نظام QZSS الياباني على قمر صناعي واحد متاح، ينقل الإشارات التقليدية المتوافقة مع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وإشارات SBAS وإشارات L1C BOC. يمكن لـ Teseo-II، بمساعدة وظائف البرنامج المحمل حاليًا، التعامل مع أول وظيفتين منها، وعلى الرغم من أن استخدام SBAS عديم الفائدة في البيئات الحضرية، نظرًا لأن انعكاسات الإشارة والتداخل محليان وغير قابلين للاكتشاف، فإن الغرض من SBAS يهدف نظام QZSS إلى توفير قمر صناعي ذو زاوية واسعة جدًا بحيث يكون هذا القمر الصناعي متاحًا دائمًا في المناطق الحضرية.

ويبين الشكل 10 الاختبار الذي أجري في تايبيه (تايوان) باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (الأصفر) مقابل نظام الملاحة العالمي لسواتل الملاحة المتعدد (نظام تحديد المواقع العالمي بالإضافة إلى قمر صناعي QZSS واحد (أحمر))، والحقيقة الأرضية (بنفسجي).

الشكل 10. فقطنظام تحديد المواقع(أصفر) مقابل متعددالنظم العالمية لسواتل الملاحة (نظام تحديد المواقع+ QZSS (قمر صناعي واحد، أحمر)))، القيمة الحقيقية -أرجواني، تايبيه
مزيد من العمل

وسيستمر الاختبار للحصول على نتائج كمية أكثر دقة. سيتم إجراء الاختبار في المملكة المتحدة، حيث توجد خرائط طريق تحتوي على بيانات متجهة لعرض اتجاهات السفر الحقيقية. ومن المخطط تعديل الأجهزة لدعم نظام البوصلة ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS-III) (L1-C)، بالإضافة إلى نظام GALILEO الحالي. لقد تم بالفعل إثبات العثور على هذه الإشارات وتتبعها باستخدام عينات نصية للبث مسجلة مسبقًا على محاكيات إشارات GNSS.

البوصلة لم تكن متوفرة في عام 2011. في هذا الصدد، ركز العمل على تنفيذ السيليكون لـ Teseo-II بشكل أساسي على أقصى قدر من المرونة في ظروف أطوال الكود المختلفة، على سبيل المثال، BOC أو BPSK، مما جعل من الممكن، مع برنامج أو آخر محمل لتكوين أجهزة DSP وظائف، والحصول على التوافق بين مجموعات الأقمار الصناعية المختلفة.

كان عمل التوافق على الإصدار الحالي من شريحة GNSS المتعددة ضعيفًا: نظرًا لأنه لا يمكن الحفاظ على التردد المركزي لنظام البوصلة البالغ 1561 ميجا هرتز إلا باستخدام مذبذب يتم التحكم فيه بالجهد وPLL، لا يمكن لنظام البوصلة العمل في وقت واحد مع مجموعات الأقمار الصناعية الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، يبلغ معدل نقل الكود في نظام Compass 2 مليون بت في الثانية، وهو أيضًا غير مدعوم بواسطة Teseo-II ويمكن الوصول به إلى المستوى القياسي من خلال استخدام دوائر بديلة خارجية، مما يعني فقدانًا خطيرًا للإشارة.

لذا فإن أعمال دعم Compass تكون ذات صلة فقط بالبحث وتطوير البرامج، أو لحل نظام واحد، أو باستخدام شريحة RF منفصلة.

ستكون إشارة البوصلة العالمية، والتي تكون بتنسيق إشارة GPS/GALILEO بتردد الموجة الحاملة وطول الكود ومعدله، متوافقة تمامًا داخل دائرة واحدة متعددة الأنظمة العالمية لسواتل الملاحة، ولكن على الأرجح ليس قبل عام 2020.

سيتم تكرار الاختبارات في الظروف الحضرية مع تطور المجموعةجاليليو. إذا كان هناك 32 قناة، يمكنك استخدام التقسيم 11/11/10 (نظام تحديد المواقع/ جاليليو/GLONASS)، في ظل وجود مجموعة كاملة من المجموعات الثلاث، ولكن في إطار المتطلبات الحديثة لخدمات الملاحة، فإن الجمع 14/8/10 أكثر من كاف.

خاتمة

يمكن أن يشتمل جهاز الاستقبال متعدد الأنظمة على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وGLONASS وGALILEO بأقل تكلفة ممكنة. بفضل 32 قناة تتبع وما يصل إلى 22 قمرًا صناعيًا مرئيًا، حتى في أقسى البيئات الحضرية، يمكن ضمان التوافر بنسبة 100% والدقة المقبولة لتحديد المواقع. أثناء الاختبار، عادة ما يكون من 10 إلى 16 قمرًا صناعيًا مرئيًا. تجعل القياسات المتعددة خوارزميات RAIM وFDE أكثر فعالية في التخلص من الإشارات المنعكسة بشكل سيئ، مع تقليل التأثيرات الهندسية لتشويه الإشارة المتبقية.

في الآونة الأخيرة، ومع تطور نظام GLONASS الروسي، تتزايد احتياجات سوق الملاحة لأجهزة الاستقبال متعددة الأنظمة. يستخدم عدد من الشركات المحلية رقائق أحادية الشريحة اس تي املتطوير وحدات GLONASS الخاصة بك والأجهزة المعبأة الجاهزة. على وجه الخصوص، في عام 2011، أصدرت شركة NAVIA نظامين مدمجين GLONASS/ نظام تحديد المواقع/ جاليليوالوحدات التي أظهرت اختباراتها نتائج جيدة جدًا.

توافر فوري أو متكامل(إنجليزي) التوفر - يمثل النسبة المئوية من الوقت التي يتم خلالها استيفاء شرط PDOP<=6 при углах места КА >= 5 درجات. مثال بسيط: في الماضي، قبل عام 2010، لم يكن توفر GLONASS في بعض مناطق العالم أعلى من 70-80%، ولكنه الآن يصل إلى 100% في كل مكان!)

دقة منخفضةأو تقليل الدقة الهندسية(إنجليزي) تخفيف الدقة، DOP، إنجليزي التخفيف الهندسي للدقة (GDOP)

رايم(إنجليزي) مراقبة نزاهة المتلقيمراقبة سلامة جهاز الاستقبال المستقل (ARIC)، وهي تقنية مصممة لتقييم والحفاظ على سلامة نظام GPS وجهاز استقبال GPS. وهذا مهم بشكل خاص في الحالات التي يكون فيها التشغيل الصحيح لأنظمة GPS ضروريًا لضمان مستوى مناسب من السلامة، على سبيل المثال في الطيران أو الملاحة البحرية.