Ölçmələrin dəqiqliyi QLONASS/GPS-dən istifadə qəbuledicinin dizaynından və sinfindən, peyklərin sayından və yerindən (real vaxtda), ionosferin və Yer atmosferinin vəziyyətindən (ağır buludlar və s.), müdaxilənin mövcudluğundan və digər amillərdən asılıdır. .

"Mülki" istifadəçilər üçün "məişət" GPS cihazlarında ±3-5m-dən ±50m və daha çox diapazonda ölçmə xətası var (orta hesabla, yeni modellərdə minimum müdaxilə ilə real dəqiqlik ±5-15 metr nəzərən). Maksimum mümkün dəqiqlik üfüqi olaraq +/- 2-3 metrə çatır. Hündürlük - ±10-50m-dən ±100-150 metrə qədər. Rəqəmsal barometri düz ərazidə (məsələn, adi atlasdan) dəqiq hündürlüyə malik ən yaxın nöqtəyə və ya məlum atmosfer təzyiqinə görə kalibrləsəniz, hündürlükölçən daha dəqiq olacaq. dəyişikliklər).

"Geodeziya sinfi" nin yüksək dəqiqlikli sayğacları - iki və ya üç miqyasda (bir santimetrə qədər, planda və hündürlükdə) daha dəqiqdir. Ölçmələrin faktiki dəqiqliyi müxtəlif amillərlə müəyyən edilir, məsələn, sistemin xidmət sahəsindəki ən yaxın baza (düzəliş) stansiyasından məsafə, çoxluq (bir nöqtədə təkrar ölçmələrin / yığılmaların sayı), işin keyfiyyətinə müvafiq nəzarət. , mütəxəssisin hazırlıq səviyyəsi və praktiki təcrübəsi. Belə yüksək dəqiqlikli avadanlıqdan yalnız ixtisaslaşmış təşkilatlar, xüsusi xidmət orqanları və hərbçilər istifadə edə bilər.

Naviqasiya dəqiqliyini yaxşılaşdırmaq üçünÇox sistemli Glanas / GPS qəbuledicisindən - kifayət qədər düz əraziyə malik açıq məkanda (yaxınlıqda binalar və ya yuxarıdan asılmış ağaclar yoxdur) istifadə etmək və əlavə xarici antena bağlamaq tövsiyə olunur. Marketinq məqsədləri üçün bu cür cihazlar "ikiqat etibarlılıq və dəqiqlik" ilə hesablanır (eyni vaxtda istifadə olunan iki peyk sisteminə, Glonass və Gypies-ə istinad edilir), lakin parametrlərdə faktiki təkmilləşmə (koordinatların təyin edilməsinin artan dəqiqliyi) yalnız bir neçə on faiz. Yalnız isti-isti başlanğıc vaxtının və ölçmə müddətinin nəzərəçarpacaq dərəcədə azalması mümkündür.

Peyklər səmada sıx bir şüada və ya bir xətt üzərində və "uzaqda" - üfüqə yaxın (bütün bunlar "pis həndəsə" adlanır) və siqnal müdaxiləsi (hündürmərtəbəli binalar) olduqda GPS ölçmələrinin keyfiyyəti pisləşir. bloklayan, siqnalı əks etdirən, yaxınlıqdakı ağaclar, sıldırım dağlar ). Yerin gündüz tərəfində (hazırda Günəş tərəfindən işıqlandırılır) - ionosfer plazmasından keçdikdən sonra radio siqnalları zəifləyir və gecə tərəfinə nisbətən daha güclü bir böyüklük sırasını təhrif edir. Geomaqnit qasırğası zamanı güclü günəş partlayışlarından sonra peyk naviqasiya avadanlığının işində fasilələr və uzun fasilələr mümkündür.

GPS-in faktiki dəqiqliyi GPS qəbuledicisinin növündən və məlumatların toplanması və emalının xüsusiyyətlərindən asılıdır. Naviqatorda daha çox kanal (ən azı 8 olmalıdır), düzgün parametrlər daha dəqiq və tez müəyyən edilir. İnternet vasitəsilə (telefonlarda və smartfonlarda paket məlumat ötürülməsi yolu ilə) “köməkçi A-GPS yer serveri məlumatları” qəbul edildikdə, xəritədə koordinatların və yeri müəyyənləşdirmə sürəti artır.

WAAS (Amerika qitəsində Geniş Sahə Artırma Sistemi) və EGNOS (Avropa Geostasionar Naviqasiya Yerləşdirmə Xidmətləri, Avropada) - geostasionar (aşağı enliklərdə 36 min km-dən orta və yüksək enliklərdən 40 min kilometr yüksəklikdə) ötürülən diferensial alt sistemlər ) GP S qəbuledicilərinə məlumatı düzəldən peyklər (düzəlişlər təqdim olunur). Yerüstü baza korreksiyası stansiyaları (artıq yüksək dəqiqlikli koordinat istinadına malik olan stasionar istinad siqnal qəbulediciləri) yaxınlıqda yerləşirsə və fəaliyyət göstərirsə, onlar roverin (sahə, mobil qəbuledici) yerləşdirmə keyfiyyətini yaxşılaşdıra bilər. Bu halda, sahə və baza qəbulediciləri eyni adlı peykləri eyni vaxtda izləməlidirlər.

Ölçmə sürətini artırmaq üçün Xarici antenalı çox kanallı (8 kanal və ya daha çox), çox sistemli (Glonas / Gps) qəbuledicidən istifadə etmək tövsiyə olunur. Ən azı üç GPS və iki QLONASS peyki görünməlidir. Nə qədər çox olsa, nəticə bir o qədər yaxşıdır. Səmanın yaxşı görünməsi (açıq üfüq) də lazımdır.

Qəbuledici cihazın sürətli, “isti” (ilk saniyələrdə davam edən) və ya “isti işə salınması” (vaxtında yarım dəqiqə və ya bir dəqiqə) onun tərkibində müasir, təzə almanax olarsa mümkündür. Naviqator uzun müddət istifadə edilmədikdə, qəbuledici tam almanaxı almağa məcbur olur və işə salındıqda soyuq başlanğıc həyata keçiriləcək (əgər cihaz AGPS-ni dəstəkləyirsə, daha sürətli - qədər bir neçə saniyə).

Yalnız üfüqi koordinatları (enlem / uzunluq) müəyyən etmək üçün üç peykdən gələn siqnallar kifayət edə bilər. Üç ölçülü (hündürlüklə) koordinatları əldə etmək üçün ən azı dörd koordinat lazımdır.

QLONASS sistemi müxtəlif obyektlərin yerini izləməyə imkan verən ən böyük naviqasiya sistemidir. 1982-ci ildə başlanmış layihə hələ də fəal şəkildə inkişaf edir və təkmilləşir. Üstəlik, həm QLONASS-ın texniki dəstəyi, həm də getdikcə daha çox insanın sistemdən istifadə etməsinə imkan verən infrastruktur üzərində iş aparılır. Belə ki, kompleksin mövcudluğunun ilk illərində peyklər vasitəsilə naviqasiya əsasən hərbi problemlərin həllində istifadə olunurdusa, bu gün QLONASS milyonlarla mülki istifadəçinin həyatında məcburi hala gələn texnoloji yerləşdirmə vasitəsidir.

Qlobal Peyk Naviqasiya Sistemləri

Qlobal peyk yerləşdirmənin texnoloji mürəkkəbliyinə görə, bu gün yalnız iki sistem bu ada tam uyğun gələ bilər - QLONASS və GPS. Birincisi rus, ikincisi isə Amerika tərtibatçılarının bəhrəsidir. Texniki nöqteyi-nəzərdən QLONASS həm orbitdə, həm də yerdə yerləşən ixtisaslaşmış avadanlıqlar kompleksidir.

Peyklərlə əlaqə yaratmaq üçün siqnalları oxuyan və onların əsasında yer məlumatlarını yaradan xüsusi sensorlar və qəbuledicilər istifadə olunur. Vaxt parametrlərini hesablamaq üçün radio dalğalarının yayımını və işlənməsini nəzərə alaraq obyektin mövqeyini təyin etmək üçün xüsusi parametrlərdən istifadə olunur. Səhvlərin azaldılması yerləşdirmə parametrlərinin daha etibarlı hesablanmasına imkan verir.

Peyk naviqasiya xüsusiyyətləri

Qlobal peyk naviqasiya sistemlərinin vəzifələrinin sırasına yer cisimlərinin dəqiq yerini müəyyən etmək daxildir. Qlobal naviqasiya peyk sistemləri coğrafi mövqe ilə yanaşı, vaxtı, marşrutu, sürəti və digər parametrləri nəzərə almağa imkan verir. Bu vəzifələr yer səthinin müxtəlif nöqtələrində yerləşən peyklər vasitəsilə həyata keçirilir.

Qlobal naviqasiyadan istifadə yalnız nəqliyyat sənayesi ilə məhdudlaşmır. Peyklər axtarış-xilasetmə əməliyyatlarında, geodeziya və tikinti işlərində, digər kosmik stansiyaların və nəqliyyat vasitələrinin koordinasiyası və texniki xidmətində köməklik göstərir. Hərbi sənaye də xüsusi olaraq Müdafiə Nazirliyinin səlahiyyətli avadanlıqları üçün nəzərdə tutulmuş təhlükəsiz siqnalı təmin edən oxşar məqsədlər üçün sistemin dəstəyindən məhrum deyil.

QLONASS sistemi

Sistem yalnız 2010-cu ildə tam fəaliyyətə başlamışdır, baxmayaraq ki, kompleksi aktiv işə salmaq cəhdləri 1995-ci ildən həyata keçirilir. Problemlər əsasən istifadə olunan peyklərin aşağı davamlılığı ilə bağlı idi.

Hazırda QLONASS orbitin müxtəlif nöqtələrində fəaliyyət göstərən 24 peykdən ibarətdir. Ümumiyyətlə, naviqasiya infrastrukturu üç komponentlə təmsil oluna bilər: idarəetmə kompleksi (orbitdə qruplaşmaya nəzarəti təmin edir), həmçinin istifadəçilər üçün naviqasiya texniki vasitələri.

Hər biri öz sabit hündürlüyünə malik olan 24 peyk bir neçə kateqoriyaya bölünür. Hər yarımkürə üçün 12 peyk var. Peyk orbitləri vasitəsilə yerin səthi üzərində bir şəbəkə yaranır, onun siqnalları vasitəsilə dəqiq koordinatları müəyyən edilir. Bundan əlavə, QLONASS peykinin bir neçə ehtiyat imkanları da var. Onların hər biri öz orbitindədir və boş deyil. Onların vəzifələrinə müəyyən bir bölgədə əhatə dairəsinin genişləndirilməsi və uğursuz peyklərin dəyişdirilməsi daxildir.

GPS sistemi

QLONASS-ın Amerika analoqu GPS sistemidir, o da öz işinə 1980-ci illərdə başlamışdır, lakin yalnız 2000-ci ildən koordinatların müəyyən edilməsinin dəqiqliyi onun istehlakçılar arasında geniş yayılmasına imkan vermişdir. Bu gün GPS peykləri 2-3 m-ə qədər dəqiqliyə zəmanət verirlər. Buna baxmayaraq, onların çıxarılması koordinatları maksimum dəqiqliklə müəyyən etməyə imkan verdi. Miniatür qəbuledicilərlə sinxronlaşdırıldıqda belə, QLONASS-a uyğun nəticə əldə edilir.

QLONASS və GPS arasındakı fərqlər

Naviqasiya sistemləri arasında bir sıra fərqlər var. Xüsusilə, orbitlərdə peyklərin düzülüşü və hərəkəti xarakterində fərqlilik var. QLONASS kompleksində onlar üç təyyarə (hər biri üçün səkkiz peyk) boyunca hərəkət edirlər və GPS sistemi altı təyyarədə (hər bir təyyarədə təxminən dörd) işləməyi təmin edir. Beləliklə, Rusiya sistemi torpaq sahəsinin daha geniş əhatəsini təmin edir ki, bu da daha yüksək dəqiqlikdə əks olunur. Bununla belə, praktikada yerli peyklərin qısamüddətli “həyatı” QLONASS sisteminin bütün potensialından istifadə etməyə imkan vermir. GPS, öz növbəsində, artıq peyklərin sayına görə yüksək dəqiqliyi saxlayır. Buna baxmayaraq, Rusiya kompleksi həm məqsədyönlü istifadə, həm də ehtiyat dəstək kimi mütəmadi olaraq yeni peyklər təqdim edir.

Müxtəlif siqnal kodlaşdırma üsullarından da istifadə olunur - amerikalılar CDMA kodundan, QLONASS isə FDMA-dan istifadə edir. Qəbuledicilər yerləşdirmə məlumatlarını hesabladıqda, Rusiya peyk sistemi daha mürəkkəb bir model təqdim edir. Nəticədə QLONASS-ın istifadəsi yüksək enerji sərfiyyatı tələb edir ki, bu da cihazların ölçülərində özünü göstərir.

QLONASS imkanları nəyə imkan verir?

Sistemin əsas vəzifələri arasında QLONASS ilə qarşılıqlı əlaqə qura bilən obyektin koordinatlarını müəyyən etməkdir. GPS bu mənada oxşar vəzifələri yerinə yetirir. Xüsusilə, yerüstü, dəniz və hava obyektlərinin hərəkət parametrləri hesablanır. Bir neçə saniyə ərzində müvafiq naviqatorla təchiz edilmiş avtomobil öz hərəkətinin xüsusiyyətlərini hesablaya bilir.

Eyni zamanda, qlobal naviqasiyadan istifadə müəyyən nəqliyyat kateqoriyaları üçün artıq məcburi hala çevrilib. Əgər 2000-ci illərdə müəyyən strateji obyektlərin idarə edilməsi ilə bağlı peyklərin yerləşdirilməsinin yayılması yayılırdısa, bu gün qəbuledicilər gəmi və təyyarələr, ictimai nəqliyyat və s. QLONASS naviqatorları ilə.

QLONASS ilə hansı cihazlar işləyir

Sistem iqlim, ərazi və zaman şəraitindən asılı olmayaraq, istisnasız olaraq bütün kateqoriyalı istehlakçılara davamlı qlobal xidmət göstərməyə qadirdir. GPS xidmətləri kimi, QLONASS naviqatoru da pulsuz və dünyanın istənilən yerində təqdim olunur.

Peyk siqnallarını qəbul edə bilən qurğulara təkcə bortda olan naviqasiya vasitələri və GPS qəbulediciləri deyil, həm də mobil telefonlar daxildir. Yeri, istiqaməti və hərəkət sürəti haqqında məlumatlar GSM operator şəbəkələri vasitəsilə xüsusi serverə göndərilir. Xüsusi QLONASS proqramı və xəritələri emal edən müxtəlif proqramlar peyk naviqasiyasının imkanlarından istifadə etməyə kömək edir.

Kombo qəbuledicilər

Peyk naviqasiyasının ərazi genişlənməsi istehlakçı baxımından iki sistemin birləşməsinə səbəb olmuşdur. Praktikada QLONASS cihazları tez-tez GPS və əksinə ilə tamamlanır, bu da yerləşdirmə və vaxt parametrlərinin dəqiqliyini artırır. Texniki cəhətdən bu, bir naviqatora inteqrasiya olunmuş iki sensor vasitəsilə həyata keçirilir. Bu ideya əsasında QLONASS, GPS sistemləri və müvafiq avadanlıqlarla eyni vaxtda işləyən kombinə edilmiş qəbuledicilər istehsal olunur.

Müəyyənliyin dəqiqliyini artırmaqla yanaşı, belə bir simbioz sistemlərdən birinin peykləri aşkar edilmədikdə yeri izləməyə imkan verir. Naviqatorun işləməsi üçün "görünmə qabiliyyəti" tələb olunan orbital obyektlərin minimum sayı üç vahiddir. Beləliklə, məsələn, GLONASS proqramı əlçatmaz olarsa, GPS peykləri köməyə gələcək.

Digər peyk naviqasiya sistemləri

Avropa İttifaqı, eləcə də Hindistan və Çin QLONASS və GPS-ə oxşar layihələr hazırlayır. misilsiz dəqiqliyə nail olacaq 30 peykdən ibarət Galileo sistemini tətbiq etməyi planlaşdırır. Hindistanda yeddi peyk vasitəsilə fəaliyyət göstərən IRNSS sisteminin işə salınması planlaşdırılır. Naviqasiya kompleksi məişət istifadəsinə yönəldilmişdir. Çinli tərtibatçıların Compass sistemi iki seqmentdən ibarət olmalıdır. Birinciyə 5, ikinciyə isə 30 peyk daxil olacaq. Müvafiq olaraq, layihə müəllifləri iki xidmət formatını nəzərdə tuturlar.

Bir çox avtomobil sahibləri öz avtomobillərində naviqatorlardan istifadə edirlər. Lakin onların bəzilərinin iki fərqli peyk sisteminin - Rusiya QLONASS və Amerika GPS-in mövcudluğundan xəbəri yoxdur. Bu məqalədən onların fərqlərinin nə olduğunu və hansına üstünlük verilməli olduğunu öyrənəcəksiniz.

Naviqasiya sistemi necə işləyir?

Naviqasiya sistemi əsasən obyektin yerini (bu halda avtomobil) və onun sürətini təyin etmək üçün istifadə olunur. Bəzən bəzi digər parametrləri, məsələn, dəniz səviyyəsindən yüksəkliyi müəyyən etmək tələb olunur.

O, naviqatorun özü ilə Yer orbitində yerləşən bir neçə peyk arasında məsafəni təyin etməklə bu parametrləri hesablayır. Tipik olaraq, sistemin effektiv işləməsi üçün dörd peyklə sinxronizasiya tələb olunur. Bu məsafələri dəyişdirərək obyektin koordinatlarını və hərəkətin digər xüsusiyyətlərini müəyyən edir. QLONASS peykləri Yerin fırlanması ilə sinxronlaşdırılmır ki, bu da onların uzun müddət sabitliyini təmin edir.

Video: GloNaSS vs GPS

QLONASS və ya GPS nədir və onların fərqi nədir

Naviqasiya sistemləri ilk növbədə hərbi məqsədlər üçün istifadə olunmaq üçün nəzərdə tutulmuşdu və yalnız bundan sonra adi vətəndaşlar üçün əlçatan oldu. Aydındır ki, hərbçilər öz dövlətlərinin inkişaflarından istifadə etməlidirlər, çünki münaqişə vəziyyətində xarici naviqasiya sistemi həmin ölkənin hakimiyyət orqanları tərəfindən söndürülə bilər. Bundan əlavə, Rusiyada hərbçilər və dövlət qulluqçuları gündəlik həyatda QLONASS sistemindən istifadə etməyə təşviq olunurlar.

Gündəlik həyatda adi bir motorist naviqasiya sistemini seçməkdən heç narahat olmamalıdır. Həm GLONASS, həm də gündəlik istifadə üçün kifayət qədər naviqasiya keyfiyyəti təmin edir. Rusiyanın şimal ərazilərində və şimal enliklərində yerləşən digər ölkələrdə QLONASS peykləri səyahət trayektoriyalarının Yerdən daha yüksək olması səbəbindən daha səmərəli işləyir. Yəni, Arktikada, Skandinaviya ölkələrində QLONASS daha effektivdir və isveçlilər bunu hələ 2011-ci ildə tanıyıblar. Digər bölgələrdə GPS yeri təyin etməkdə QLONASS-dan bir qədər dəqiqdir. Rusiyanın diferensial korreksiyası və monitorinqi sisteminə görə, GPS xətaları 2 ilə 8 metr, QLONASS səhvləri 4 ilə 8 metr arasında dəyişdi. Ancaq GPS-in 6-dan 11-ə qədər peyk tutmalı olduğunuz yeri müəyyən etməsi üçün 6-7 peyk üçün GLONASS kifayətdir.

Onu da nəzərə almaq lazımdır ki, GPS sistemi 8 il əvvəl yaranıb və 90-cı illərdə əhəmiyyətli liderlik edib. Və son on ildə QLONASS bu boşluğu demək olar ki, tamamilə azaldıb və 2020-ci ilə qədər tərtibatçılar QLONASS-ın heç bir şəkildə GPS-dən geri qalmayacağına söz verirlər.

Müasirlərin əksəriyyəti həm Rusiya, həm də Amerika peyk sistemini dəstəkləyən birləşmiş sistemlə təchiz edilmişdir. Məhz bu cihazlar avtomobilin koordinatlarını təyin etməkdə ən dəqiq və ən az xətaya malikdirlər. Qəbul edilən siqnalların sabitliyi də artır, çünki belə bir cihaz daha çox peykləri "görə" bilər. Digər tərəfdən, bu cür naviqatorların qiymətləri tək sistemli həmkarlarından xeyli yüksəkdir. Bu başa düşüləndir - onların içərisində hər bir peyk növündən siqnal qəbul etməyə qadir olan iki çip quraşdırılmışdır.

Video: GPS və GPS+QLONASS qəbuledicilərinin Redpower CarPad3 sınağı

Beləliklə, ən dəqiq və etibarlı naviqatorlar ikili sistemli cihazlardır. Bununla belə, onların üstünlükləri bir əhəmiyyətli çatışmazlıq ilə əlaqələndirilir - qiymət. Buna görə də, seçərkən düşünmək lazımdır - gündəlik istifadədə belə yüksək dəqiqlik lazımdırmı? Həm də sadə bir avtomobil həvəskarı üçün hansı naviqasiya sistemindən istifadə edəcəyi çox vacib deyil - rus və ya amerikan. Nə GPS, nə də QLONASS sizi itirməyə imkan verməyəcək və sizi istədiyiniz yerə aparacaq.

GPS məsafəni, vaxtı ölçən və yeri təyin edən peyk naviqasiya sistemidir. Yer kürəsinin istənilən yerində (qütb bölgələri daxil olmaqla), demək olar ki, istənilən hava şəraitində, eləcə də planetin yaxınlığındakı kosmosda obyektlərin yerini və sürətini müəyyən etməyə imkan verir. Sistem ABŞ Müdafiə Nazirliyi tərəfindən hazırlanır, həyata keçirilir və idarə olunur.

GPS-in qısa xüsusiyyətləri

ABŞ Müdafiə Nazirliyinin peyk naviqasiya sistemi GPS-dir və NAVSTAR da adlandırılır. Sistem 24-dən ibarətdir naviqasiya süni yer peykləri (NES), yerüstü komanda-ölçü kompleksi və istehlakçı avadanlıqları. Bu, Yerə yaxın üçölçülü fəzada obyektlərin koordinatlarının yüksək dəqiqliklə təyin edilməsini təmin edən qlobal, bütün hava şəraitinə uyğun naviqasiya sistemidir. GPS peykləri altı orta yüksək orbitdə (20183 km hündürlükdə) yerləşdirilir və orbital müstəvilər 60° intervalla yerləşdirilir və 55° bucaq altında ekvatora meyl edir. Hər orbitdə 4 peyk var. 18 peyk Yerin hər nöqtəsində ən azı 4 peykin görünməsini təmin etmək üçün minimum sayıdır.

Sistemdən istifadənin əsas prinsipi koordinatları məlum olan nöqtələrdən - peyklərdən obyektə qədər olan məsafələri ölçməklə yeri müəyyən etməkdir. Məsafə, siqnalın peyk tərəfindən göndərilməsindən GPS qəbuledicisinin antenası tərəfindən qəbul edilməsinə qədər olan gecikmə vaxtı ilə hesablanır. Yəni üçölçülü koordinatları müəyyən etmək üçün GPS qəbuledicisi üç peykə qədər olan məsafəni və GPS sisteminin vaxtını bilməlidir. Beləliklə, qəbuledicinin koordinatlarını və hündürlüyünü müəyyən etmək üçün ən azı dörd peykdən gələn siqnallardan istifadə olunur.

Sistem təyyarə və gəmilərin naviqasiyasını təmin etmək və vaxtı müəyyən etmək üçün nəzərdə tutulub yüksək dəqiqliklə. O, ikiölçülü naviqasiya rejimində - Yer səthindəki obyektlərin naviqasiya parametrlərinin 2D təyini) və üçölçülü rejimdə - 3D (Yer səthindən yuxarı olan obyektlərin naviqasiya parametrlərinin ölçülməsi) rejimində istifadə oluna bilər. Bir obyektin üçölçülü mövqeyini tapmaq üçün ən azı 4 NIS, iki ölçülü naviqasiya üçün isə ən azı 3 NIS naviqasiya parametrlərini ölçmək lazımdır. GPS mövqeyi müəyyən etmək üçün yalançı məsafəölçən metodundan və obyektin sürətini tapmaq üçün psevdoradial sürət metodundan istifadə edir.

Dəqiqliyi yaxşılaşdırmaq üçün təyinetmə nəticələri Kalman filtrindən istifadə edərək hamarlanır. GPS peykləri naviqasiya siqnallarını iki tezlikdə ötürür: F1 = 1575,42 və F2 = 1227,60 MHz. Radiasiya rejimi: psevdonoz modulyasiya ilə davamlı. Naviqasiya siqnalları yalnız F1 tezliyində ötürülən ictimai C/A kodu (kurs və əldəetmə) və F1, F2 tezliklərində yayılan qorunan P kodudur (dəqiqlik kodu).

GPS-də hər NIS-in özünəməxsus C/A kodu və unikal P kodu var. Bu tip peyk siqnalının ayrılmasına kod ayrılması deyilir. O, bort avadanlığına siqnalın hansı peykə aid olduğunu tanımağa imkan verir ki, onların hamısı eyni tezlikdə ötürülür GPS GPS müştəri xidmətinin iki səviyyəsini təmin edir: PPS Dəqiq Yerləşdirmə Xidməti və SPS Standart Yerləşdirmə Xidməti PPS dəqiq koda əsaslanır və SPS - ictimaiyyətə açıqdır. PPS xidmət səviyyəsi ABŞ hərbi və federal xidmətlərinə, SPS isə kütləvi mülki istehlakçılara təqdim olunur, naviqasiya siqnallarına əlavə olaraq, peyk müntəzəm olaraq peykin statusu, onun efemerləri, sistemi haqqında məlumatları ehtiva edən mesajlar ötürür. vaxt, ionosfer gecikmə proqnozu və performans göstəriciləri. Bortda olan GPS avadanlığı antena və qəbuledici göstəricidən ibarətdir. Pİ-yə qəbuledici, kompüter, yaddaş blokları, idarəetmə və ekran cihazları daxildir. Yaddaş blokları lazımi məlumatları, problemləri həll etmək və qəbuledici göstəricinin işinə nəzarət etmək üçün proqramları saxlayır. Məqsədindən asılı olaraq iki növ bort avadanlıqları istifadə olunur: xüsusi və kütləvi istehlakçı üçün xüsusi avadanlıq raketlərin, hərbi təyyarələrin, gəmilərin və xüsusi gəmilərin kinematik parametrlərini müəyyən etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Obyekt parametrlərini taparkən P və C/A kodlarından istifadə edir. Bu avadanlıq faktiki olaraq davamlı təsbitlər təmin edir dəqiqlik: obyektin yeri— 5+7 m, sürət — 0,05+0,15 m/s, vaxt — 5+15 ns

GPS naviqasiya peyk sisteminin əsas tətbiqləri:

• Geodeziya: GPS istifadə edərək, nöqtələrin dəqiq koordinatları və torpaq sahələrinin sərhədləri müəyyən edilir
• Kartoqrafiya: GPS mülki və hərbi kartoqrafiyada istifadə olunur
• Naviqasiya: GPS həm dəniz, həm də yol naviqasiyası üçün istifadə olunur
• Nəqliyyatın peyk monitorinqi: GPS istifadə edərək, nəqliyyat vasitələrinin mövqeyi və sürəti izlənilir və onların hərəkətinə nəzarət edilir
• Mobil: GPS ilə ilk mobil telefonlar 90-cı illərdə ortaya çıxdı. Bəzi ölkələrdə, məsələn, ABŞ-da bu, 911-ə zəng edən şəxsin yerini tez bir zamanda müəyyən etmək üçün istifadə olunur.
• Tektonika, Plitə Tektonikası: plitələrin hərəkətlərini və vibrasiyalarını müşahidə etmək üçün GPS istifadə edərək
• Aktiv istirahət: GPS istifadə edən müxtəlif oyunlar var, məsələn, Geocaching və s.
• Coğrafi etiketləmə: fotoşəkillər kimi məlumatlar daxili və ya xarici GPS qəbulediciləri sayəsində koordinatlarla “əlaqələndirilir”.

İstehlakçı koordinatlarının müəyyən edilməsi

Peyklərə olan məsafələrə görə yerləşdirmə

Yer koordinatları peyklərə ölçülmüş məsafələrə əsasən hesablanır. Yeri müəyyən etmək üçün dörd ölçmə tələb olunur. Əgər mümkün olmayan başqa vasitələrlə mümkün olmayan həlləri aradan qaldıra bilsəniz, üç ölçü kifayətdir. Texniki səbəblərə görə başqa bir ölçü tələb olunur.

Peykə qədər olan məsafənin ölçülməsi

Peykə olan məsafə radio siqnalının peykdən bizə çatması üçün lazım olan vaxtın ölçülməsi ilə müəyyən edilir. Həm peyk, həm də qəbuledici eyni psevdo-təsadüfi kodu ciddi şəkildə eyni vaxtda ümumi vaxt miqyasında yaradır. Onun psevdo-təsadüfi kodunun qəbuledici kodu ilə bağlı gecikməsini müqayisə edərək, peykdən gələn siqnalın bizə çatması üçün nə qədər vaxt lazım olduğunu müəyyən edək.

Mükəmməl vaxtın təmin edilməsi

Peyklərə olan məsafənin ölçülməsi üçün dəqiq zamanlama əsas şərtdir. Peyklər vaxtında dəqiqdir, çünki onların göyərtəsində atom saatları var. Qəbuledici saat mükəmməl olmaya bilər, çünki onun sürüşməsi triqonometrik hesablamalarla aradan qaldırıla bilər. Bu imkanı əldə etmək üçün dördüncü peykə qədər olan məsafəni ölçmək lazımdır. Dörd ölçmə ehtiyacı qəbuledicinin dizaynı ilə müəyyən edilir.

Peykin kosmosda mövqeyinin müəyyən edilməsi.

Koordinatlarımızı hesablamaq üçün həm peyklərə olan məsafələri, həm də hər birinin kosmosdakı yerini bilməliyik. GPS peykləri o qədər yüksək səyahət edirlər ki, onların orbitləri çox sabitdir və böyük dəqiqliklə proqnozlaşdırıla bilər. İzləmə stansiyaları orbitlərdəki kiçik dəyişiklikləri daim ölçür və bu dəyişikliklər haqqında məlumatlar peyklərdən ötürülür.

İonosfer və atmosfer siqnallarının gecikmələri.

Səhvləri minimuma endirmək üçün istifadə edilə bilən iki üsul var. Birincisi, adi bir gündə, orta ionosfer şəraitində tipik sürət dəyişikliyinin nə olacağını təxmin edə bilərik və sonra bütün ölçmələrimizə düzəliş tətbiq edə bilərik. Amma təəssüf ki, hər gün adi deyil. Başqa bir üsul, müxtəlif daşıyıcı tezliklərə malik iki siqnalın yayılma sürətlərini müqayisə etməkdir. GPS siqnalının iki müxtəlif tezlikli komponentinin yayılma vaxtını müqayisə etsək, hansı yavaşlamanın baş verdiyini öyrənə bilərik. Bu düzəliş üsulu olduqca mürəkkəbdir və yalnız ən qabaqcıl, sözdə "ikili tezlikli" GPS qəbuledicilərində istifadə olunur.

Çoxyollu.

Başqa bir səhv növü “çox yollu” xətalardır. Onlar peykdən ötürülən siqnallar qəbulediciyə çatmazdan əvvəl ətrafdakı obyektlərdən və səthlərdən dəfələrlə əks olunduqda baş verir.

Dəqiqliyi azaldan həndəsi amil.

Yaxşı qəbuledicilər bütün müşahidə olunan peyklərin nisbi mövqelərini təhlil edən və onlardan dörd namizəd seçən hesablama prosedurları ilə təchiz edilmişdir, yəni. ən yaxşı yerləşdirilmiş dörd peyk.

Nəticədə GPS dəqiqliyi.

Nəticədə yaranan GPS xətası müxtəlif mənbələrdən gələn səhvlərin cəmi ilə müəyyən edilir. Hər birinin töhfəsi atmosfer şəraitindən və avadanlığın keyfiyyətindən asılı olaraq dəyişir. Bundan əlavə, GPS peyklərində S/A rejimi (Selective Availability) adlanan rejimin quraşdırılması nəticəsində dəqiqlik ABŞ Müdafiə Nazirliyi tərəfindən qəsdən azaldıla bilər. Bu rejim potensial düşmənin GPS yerləşdirmədə taktiki üstünlük əldə etməsinin qarşısını almaq üçün nəzərdə tutulub. Bu rejim nə vaxt və təyin edilərsə, ümumi GPS xətasının ən əhəmiyyətli komponentini yaradır.

Nəticə:

Ölçmələrin dəqiqliyi GPS-dən istifadə qəbuledicinin dizaynından və sinfindən, peyklərin sayından və yerindən (real vaxtda), ionosferin və Yer atmosferinin vəziyyətindən (ağır buludlar və s.), müdaxilənin mövcudluğundan və digər amillərdən asılıdır. “Mülki” istifadəçilər üçün “məişət” GPS cihazlarında ±3-5m-dən ±50m və daha çox diapazonda ölçmə xətası var (orta hesabla, real dəqiqlik, minimal müdaxilə ilə, əgər yeni modellərdə ±5-15 metrdirsə). planda). Maksimum mümkün dəqiqlik üfüqi olaraq +/- 2-3 metrə çatır. Hündürlüyü – ±10-50m-dən ±100-150 metrə qədər. Rəqəmsal barometri düz ərazidə (məsələn, adi atlasdan) dəqiq hündürlüyə malik ən yaxın nöqtəyə və ya məlum atmosfer təzyiqinə görə kalibrləsəniz, hündürlükölçən daha dəqiq olacaq. dəyişikliklər). "Geodeziya sinifinin" yüksək dəqiqlikli sayğacları - iki-üç miqyasda (bir santimetrə qədər, planda və hündürlükdə) daha dəqiqdir. Ölçmələrin faktiki dəqiqliyi müxtəlif amillərlə müəyyən edilir, məsələn, sistemin xidmət sahəsindəki ən yaxın baza (düzəliş) stansiyasından məsafə, çoxluq (bir nöqtədə təkrar ölçmələrin/toplanmaların sayı), işin keyfiyyətinə müvafiq nəzarət, işin səviyyəsi mütəxəssisin təlimi və praktiki təcrübəsi. Belə yüksək dəqiqlikli avadanlıqdan yalnız ixtisaslaşmış təşkilatlar, xüsusi xidmət orqanları və hərbçilər istifadə edə bilər.

Naviqasiya dəqiqliyini yaxşılaşdırmaq üçün GPS qəbuledicisindən kifayət qədər düz relyefi olan açıq yerdə (yaxınlıqda binalar və ya ağaclar yoxdur) istifadə etmək və əlavə xarici antena qoşmaq tövsiyə olunur. Marketinq məqsədləri üçün bu cür cihazlar "ikiqat etibarlılıq və dəqiqlik" ilə hesablanır (eyni vaxtda istifadə olunan iki peyk sisteminə, Qlonass və Qaraçılara istinad edilir), lakin parametrlərdə faktiki təkmilləşmə (koordinatların müəyyən edilməsinin artan dəqiqliyi) yalnız bir neçə on faiz. Yalnız isti-isti başlanğıc vaxtının və ölçmə müddətinin nəzərəçarpacaq dərəcədə azalması mümkündür

Peyklər səmada sıx bir şüada və ya bir xətt üzərində və "uzaqda" - üfüqə yaxın (bütün bunlar "pis həndəsə" adlanır) və siqnal müdaxiləsi (hündürmərtəbəli binalar) olduqda GPS ölçmələrinin keyfiyyəti pisləşir. siqnalın qarşısını almaq, yaxınlıqdakı ağaclar, sıldırım dağlar, siqnalı əks etdirən ). Yerin gündüz tərəfində (hazırda Günəş tərəfindən işıqlandırılır) - ionosfer plazmasından keçdikdən sonra radio siqnalları zəifləyir və gecə tərəfinə nisbətən daha güclü bir böyüklük sırasını təhrif edir. Geomaqnit qasırğası zamanı güclü günəş partlayışlarından sonra peyk naviqasiya avadanlığının işində fasilələr və uzun fasilələr mümkündür.

GPS-in faktiki dəqiqliyi GPS qəbuledicisinin növündən və məlumatların toplanması və emalının xüsusiyyətlərindən asılıdır. Naviqatorda daha çox kanal (ən azı 8 olmalıdır), düzgün parametrlər daha dəqiq və tez müəyyən edilir. İnternet vasitəsilə (telefonlarda və smartfonlarda paket məlumat ötürülməsi yolu ilə) “köməkçi A-GPS yer serveri məlumatları” qəbul edildikdə, xəritədə koordinatların və yeri müəyyənləşdirmə sürəti artır.

WAAS (Amerika qitəsində Geniş Sahə Artırma Sistemi) və EGNOS (Avropa Geostasionar Naviqasiya Yerləşdirmə Xidmətləri, Avropada) - geostasionar (aşağı enliklərdə 36 min km-dən orta və yüksək enliklərdən 40 min kilometr yüksəklikdə) ötürülən diferensial alt sistemlər ) GPS qəbuledicilərinə məlumatı düzəldən peyklər (düzəlişlər təqdim olunur). Yerüstü baza korreksiyası stansiyaları (artıq yüksək dəqiqlikli koordinat istinadına malik olan stasionar istinad siqnal qəbulediciləri) yaxınlıqda yerləşirsə və fəaliyyət göstərirsə, onlar roverin (sahə, mobil qəbuledici) yerləşdirmə keyfiyyətini yaxşılaşdıra bilər. Bu halda, sahə və baza qəbulediciləri eyni adlı peykləri eyni vaxtda izləməlidirlər.

Ölçmə sürətini artırmaq üçün Xarici antena ilə çox kanallı (8 kanal və ya daha çox) qəbuledicidən istifadə etmək tövsiyə olunur. Ən azı üç GPS peyki görünməlidir. Nə qədər çox olsa, nəticə bir o qədər yaxşıdır. Səmanın yaxşı görünməsi (açıq üfüq) də lazımdır. Qəbuledici cihazın sürətli, “isti” (ilk saniyələrdə davam edən) və ya “isti işə salınması” (vaxtında yarım dəqiqə və ya bir dəqiqə) onun tərkibində müasir, təzə almanax olarsa mümkündür. Naviqator uzun müddət istifadə edilmədikdə, qəbuledici tam almanaxı almağa məcbur olur və işə salındıqda soyuq başlanğıc həyata keçiriləcək (əgər cihaz AGPS-ni dəstəkləyirsə, daha sürətli - qədər bir neçə saniyə). Yalnız üfüqi koordinatları (enlem / uzunluq) müəyyən etmək üçün üç peykdən gələn siqnallar kifayət edə bilər. Üç ölçülü (hündürlüklə) koordinatları əldə etmək üçün ən azı dörd koordinat lazımdır. Öz yerli naviqasiya sistemimizi yaratmaq zərurəti GPS-in Amerikalı olması, istənilən vaxt öz hərbi və geosiyasi maraqlarına uyğun olaraq onu seçici şəkildə söndürə, “tıxaclaya”, istənilən regionda dəyişdirə və ya süni sürətini artıra bilən potensial rəqiblər olması ilə bağlıdır. , koordinatlarda sistematik bir səhv (bu xidmətin xarici istehlakçıları üçün), sülh dövründə həmişə mövcuddur.

Hər kəs üçün QLONASS/GPS: çətin iş şəraitində tək çipli qəbuledicinin yerləşdirilməsinin dəqiqliyi və əlçatanlığı üçün testlər

Filip Mattos (Philip Mattos)
Tərcümə: Andrey Rusak
support@sayt
Viktoriya Bulanova
[email protected]
İndi kütləvi istehsala daxil olan tək çipli GNSS qəbuledicisi istehlakçı qəbuledicisi kimi çoxsistemli (QLONASS və GPS) əməliyyatın üstünlüklərini nümayiş etdirmək üçün sıx şəhər mühitlərində sınaqdan keçirilmişdir. Birləşdirilmiş QLONASS/GPS sisteminin istifadəsi geodeziya tədqiqatları üçün bir neçə on minlərlə qəbuledici ilə başlamışdır; Şəxsi peyk naviqasiya cihazlarının sayının artması, avtomobil OEM sistemlərinin və cib telefonlarının yaranması sayəsində 2011-ci ildə əhəmiyyətli bazar həcmlərinə nail olmaq mümkün oldu. Naviqasiya istifadəçisi cihazları bazarının inkişaf perspektivlərinə inam antenalar və SAW filtrləri kimi yüksək tezlikli spesifik komponentlərin istehsalçılarını istehsal həcmini artırmağa və malların maya dəyərini optimallaşdırmağa sövq edir. STM qəbuledicisi əsasında modulları bazara çıxaran ilk Rusiya şirkətlərindən biri NAVIA oldu. NAVIA QLONASS modulları artıq hazır naviqasiya terminallarının istehsalı və hərəkət edən obyektlərin idarə edilməsi üçün etibarlı, rahat modullar kimi özünü sübut etmişdir. Müxtəlif modul testləri göstərdi ki, ML8088s və GL 8088s istehsalçının qeyd etdiyi bütün xüsusiyyətlərə cavab verir və monitorinq cihazlarında uğurla istifadə edilə bilər.

London, Tokio və Texasda bir çipli QLONASS/GPS qəbuledicisinin sınaqları göstərdi ki, bütün görünən QLONASS peyklərinin GPS ilə birlikdə birgə istifadəsi sıx şəhər ərazilərində və yerləşdirmənin zəif olması halında daha yaxşı yerləşdirmə imkanını təmin edir. - daha yaxşı yerləşdirmə.

Aydındır ki, çoxsistemli qəbuledicilər istehlak bazarında böyük tələbatdır. Görünmə zonasında göy yarımkürəsinin yalnız bir hissəsinin göründüyü və lazımsız siqnalların süzülməsində yüksək etibarlılığın tələb olunduğu, faydalı siqnalların keyfiyyətinin yüksək olduğu "şəhər kanyonları" şəraitində daha çox sayda peyk üzərində işləməyi təmin edə bilərlər. çoxlu yansımalar və zəifləmələr səbəbindən deqradasiyaya uğramışdır. Aşağıda QLONASS sisteminin (və sonradan GALILEO) inteqrasiyasının çətinlikləri qısa şəkildə təsvir edilir, bunun əsasında kütləvi istehlakçı üçün sərfəli cihazlar istehsal olunur. Belə bir bazar üçün, bir tərəfdən, ilk növbədə, xərclər gəlir, digər tərəfdən, aşağı siqnal səviyyələri, məhdud enerji istehlakı, qısa soyuq başlanğıc vaxtları və yerləşdirmə sabitliyi ilə əlaqəli yüksək performans tələbləri var.

Məqsəd daxili və şəhər mühitlərində istehlakçı naviqasiya cihazlarının işini yaxşılaşdırmaq üçün bütün mövcud peyklərdən istifadə etmək idi. 2011-ci il GLONASS dəstəyi ilə keçdi, bu peyk sisteminin inkişafı GALILEO-dan təxminən üç il qabaqdadır. Qəbulediciləri dizayn edərkən, GLONASS və GPS üçün aparat dəstəyinin uyğunsuzluğu problemlərini aradan qaldırmaq vacib idi. Yəni, tezlik modulyasiyalı QLONASS siqnalı GPS tərəfindən istifadə edilən impuls-kod modulyasiya siqnallarından, müxtəlif tezlik mərkəzlərinə malik bandpass filtrlərindən və siqnal elementlərinin müxtəlif ötürülmə sürətlərindən daha geniş tezlik diapazonu tələb edirdi. Və bütün bunlar alıcının qiymətini əhəmiyyətli dərəcədə artırmadan.

İdeal iş şəraitində əlavə bürclərdən gələn peyklər təsirsiz olacaq, çünki yerləşdirmənin mövcudluğu Yalnız GPS-dən istifadə edərək 100 faizə yaxınlaşıram. İonosferdə fiksasiya rejimində yerləşdirmə üçün istifadə edilən yeddi, səkkiz və ya doqquz peykin olması ümumi xətanı minimuma endirir və düzgün koordinatları verir.

Həddindən artıq iş şəraitində yalnız GPS-dən istifadə mövqeyi müəyyən etməyə imkan verir, lakin göy yarımkürəsinin dar hissəsində cəmlənmiş yalnız üç, dörd, beş peykdən istifadə zəif DOP dəyərlərinə gətirib çıxarır. Peyklərin sayının artırılması dəqiqliyi əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır, bununla da DOP-u yaxşılaşdırır və çoxyollu xətaları orta hesabla alır. Yerləşdirilmiş peyklərin sayının məhdudlaşdırılması gücləndirilmiş DOP-ların koordinatlarının müəyyən edilməsində çox yollu xətaların tətbiqinə gətirib çıxarır. İkinci və ya üçüncü peyk bürcünün əlavə edilməsi görünən peyklərin sayının genişləndirilməsini nəzərdə tutur və beləliklə, koordinatların müəyyən edilməsi prosesində daha çox peyk iştirak edir ki, bu da xətaların azalmasına gətirib çıxarır.

Buna görə də, tək GPS-dən istifadənin kifayət etmədiyi ekstremal şəraitdə QLONASS peyklərinin (və sonradan GALILEO) əlavə istifadəsi yerləşdirmənin əlçatanlığını 100%-ə qədər artırır (yeraltı tunellər istisna olmaqla).

Əslində, mövcudluq özünü təkmilləşdirən müsbət rəy döngəsidir: peyklər daim izlənildiyi üçün, hətta RAIM / xəta və FDE alqoritmlərindən istifadə edərək yerləşdirmə probleminin cari həllində iştirak etməkdən imtina etsələr də, axtarış aparmağa ehtiyac yoxdur. onlar üçün yenidən - onlar əvvəllər istifadə üçün artıq hazır olmuşdur. Əgər yerləşdirmə prosesi kəsilməzsə, o zaman qapalı maneələri olan peyklər üçün fazaları dəqiq proqnozlaşdırmağa davam etmək mümkündür ki, bu da onları kölgələrdən çıxarkən dərhal istifadə etməyə imkan verir, çünki onları axtarmaq və düzəltmək üçün əlavə məlumatların alınmasını tələb etmir.

Əlavə görünən peyklər istehlakçı üçün çox vacibdir, xüsusən - misal olaraq, bütün peyklərin avtonom şəkildə müəyyən edilməsi üçün minimum qrup üç və ya dörd deyil, beş peyklə təmsil edildikdə, "özünə kömək" ilə. düzgün” , qəbuledicinin avtonom bütövlüyünün monitorinqi (RAIM) üsullarından istifadə etməklə. “Özünə xidmət” QLONASS üçün daha əhəmiyyətli üstünlüklərə malikdir: hər zaman xidmətin gecikməsinə səbəb olan köməkçi serverlər kimi heç bir infrastruktura ehtiyac yoxdur. Keplerian formatında peyk orbitinin parametrlərinin ötürülməsinin QLONASS üsulu da "özünə xidmət" alqoritmi üçün çox uyğundur.

Test dəyəri

Şəhər mühitlərində çox sistemli cihazların üstünlüklərini xarakterizə etmək üçün əvvəlki cəhdlər bu cür siqnal səviyyələri üçün nəzərdə tutulmayan peşəkar qəbuledicilərdən istifadə ehtiyacı ilə maneə törədilib və hər bir qrup üçün ayrıca nəticələr əldə etməli və ya ölçmək üçün peyk ölçmələrindən birini qurban verməli idi. vaxt. Bu hallar kütləvi bazara çıxması planlaşdırılan cihazları sınaqdan keçirməyə davam etməyə imkan vermədi.

Yeni çox sistemli həllin buraxılması böyük əhəmiyyət kəsb edir, çünki sınaqdan keçirilən qəbuledici həssaslığı artırıb və həm ölçmə, həm də hesablama üçün tamamilə hazırdırsa, həqiqətən kütləvi istehsal edilmiş bir cihazdır. Beləliklə, bu məqalənin müəllifi ilk dəfə tamamilə etibarlı test nəticələrini bildirir.

Fon

Testlər bir çipli GNSS qəbuledicisi Teseo-II (STA-8088) üzərində aparılmışdır. Qısa tarix: Bu, GPS/GALILEO və Rəqəmsal Siqnal Prosessoru (DSP) ilə Cartesio+ əsasında STM tərəfindən istehsal edilmiş 2009-cu il məhsuludur, o, Teseo-II çipinin yaradılmasına səbəb olan QLONASS funksionallığı ilə implantasiya olunmağa hazır idi. (2010-cu ilin məhsulu). Real peyk siqnalları ilə sınaq nəticələri 2009-cu ilin sonunda FPGA tətbiqində Baseband çipində, 2010-cu ildə isə hazır çipdən istifadə etməklə əldə edilmişdir.

Cari dizayn əlavə kiçik dövrə dəyişiklikləri tələb etdi. Tələb olunan DSP aparat və proqram təminatı dəyişiklikləri kiçik idi və növbəti planlaşdırılmış TeseoII dövrə yeniləməsinə daxil edilmişdir. RF hissəsinin dövrəsinin həyata keçirilməsi, əlavə tezlik konvertasiyası və daha geniş bant genişliyi IF filtri ilə ara tezlik (IF) mərhələsi və analoqdan rəqəmsal çevirici (ADC) olan iki kanallı dövrə ilə müqayisədə daha çox diqqət tələb etdi. Lakin, üzərində yerləşən RF hissəsi olan kristalın sahəsi ümumi həcmdə çox kiçik olduğundan, dövrədə hətta 30% artım bütün dövrə üçün əhəmiyyətsizdir. Çip dizaynının ümumi tək çipli sistem üçün (RF və BB, antenadan tutmuş yerləşdirməyə, sürətə və vaxta (PVT)) uyğun olduğuna görə, 65nm prosesi üçün ümumi kalıp sahəsi çox kiçikdir.

Kommersiya baxımından hər üç peyk bürcünün daxil edilməsi (GPS/QLONASS vəQALILEO) bir çipdə istehlakçı üçün yenidir. Rusiya bazarında mövcud olan bir çox şirkət Rusiya hökumətinin QLONASS sistemində işləmək zərurəti ilə bağlı tələblərini yerinə yetirmək üçün iki sistemli yanaşmaya qərar verdi. Onlar qlobal gələcək haqqında düşünmürdülər, nə vaxt ki, dünyada bir neçə mövqe qruplaşması olacaq və ola bilsin ki, bu prosesdə iştirak edən ölkələrin hər biri bundan sonra öz sistemindən üstünlük təşkil etmək üçün tələblər irəli sürəcək.

Bu baxımdan, həllTeseo— II inqilabi olduğu üçün belə bir ssenari üçün əvvəlcədən hazırlanmışdır və artıq QLONASS sistemlərini qəbul edə bilər/ GPS/ QALILEO/ QZSSVəSBAS.

Texniki cəhətdən QLONASS sisteminin qəbulu və emalı üçün müstəqil kanalların qrupa daxil edilməsi də yenidir, GPS/GALILEO birləşməsi isə artıq standart təcrübədir. Bu cür çevikliyə nail olmaq həm də fərqli RF aparat gecikmələrini və siqnal ötürmə sürətindəki fərqləri nəzərə alan yeni texniki həllər tələb edirdi. Bundan əlavə, hazırda məşhur Koordinasiyalı Universal Saat (UTC) korreksiyası və geoid korreksiyası problemi var.

Bir çipli həllə (RF + Baseband + CPU) birbaşa keçid nadirdir: bu, mühüm texnoloji irəliləyişdir. Bu addımda inam RF hissəsindən istifadə təcrübəsi və prosessorun sübut edilmiş Baseband sxemi ilə bağlıdır. Əsas kimi əvvəllər Cartesio+ proqramında istifadə edilmiş xarici RF interfeysi STA5630 və dəyişdirilmiş GPS/GALILEO DSP götürülüb.

STA5630/Cartesio+-nın etibarlılığı 3-ü 1-də SoC məhlullarının buraxılmasından əvvəl də ayrıca sxemlər şəklində kütləvi istehsalda sübut edilmişdir.

İkili çipli həllərdən fərqli olaraqGPS/GLONASS modulları Rusiya bazarında təqdim olunur, bir çipli həllSTMicroelectronics (Teseo— II) S.T.A.8088 FG daha yüksək etibarlılığa, səs-küy toxunulmazlığına, daha az enerji istehlakına və əlbəttə ki, daha kiçik ölçülərə malikdir (modul M.L.8088 sölçüləri 13 x 15 mm).

QLONASS və GALILEO-ya dəstək əvvəlki nəsil RF avadanlıqları ilə müqayisədə irəliyə doğru bir addımdır. GALILEO GPS ilə uyğun gəlir və buna görə də mövcud sxem istifadə edilə bilərdi, lakin QLONASS əlavə dəyişikliklər tələb etdi. Şəkil 1 və 2-ə baxın.

Şəkil 1.

Şəkil 2.DəyişikliklərBaza bandı QLONASS dəstəyi üçün hissələr

RF hissəsində LNA, RF gücləndirici və birinci mikser bir kanalda birləşdirildi. Bu, bizə çip pinlərinin sayına qənaət etməyə və enerji istehlakını minimuma endirməyə imkan verdi. Üstəlik, bu, avadanlıq istehsalçıları üçün xarici xərcləri saxlamağa imkan verdi. Birinci mikserdə 30 MHz-ə qədər azaldılmış QLONASS siqnalı ikincil emal kanalına (qəhvəyi rənglə göstərilmişdir) daxil olur və 8 MHz-ə qədər qarışdırılaraq ayrıca ADC-yə, sonra isə Baseband hissəsinə verilir.

Baseband hissəsi əlavə bir ilkin emal mərhələsini (qəhvəyi rənglə göstərilmişdir) təmin edir, bu da siqnalı Baseband-a qidalandırmaq üçün zəruri olan 8 MHz-ə çevirir və nəticədə yaranan siqnalı anti-müdaxilə filtrindən keçir, həmçinin seçmə tezliyini azaldır. standart dəyər 16, DSP aparatında emal üçün uyğundur.

Mövcud əldəetmə cihazları və izləmə kanalları GPS/GALILEO və ya QLONASS siqnallarının harada və nə vaxt qəbul ediləcəyini seçə bilər ki, bu da peyk bürcləri ilə bağlı kanalların paylanmasını çox çevik edir.

Daha az görünən, lakin sistem performansı üçün çox vacib olan, ilk növbədə PLL izləmə döngələrini bağlamaq və ölçmə aparmaq üçün bu aparat resurslarını idarə edən proqramdır, ikincisi, ölçülənləri istifadəçi üçün lazım olan PVT məlumatlarına çevirən Kalman filtridir .

Bütün bunlar təkcə QLONASS ilə deyil, bir çox peyk bürcləri ilə işləməyə dəstək vermək üçün struktur dəyişikliyinə məruz qalmışdır. Bu halda, gələcək qlobal naviqasiya sistemlərini qəbul etmək üçün proqram təminatının genişləndirilməsi təkamül inkişaf mərhələsinə çevriləcək və kristalın özünə əsaslı dəyişikliklər tələb etməyəcəkdir.

Proqram 2010-cu ildən bəri real çip üzərində işləyirdi, lakin hər hansı bir simulyatordan və ya damda quraşdırılmış statik antenalardan gələn siqnallardan istifadə etməklə yalnız GPS məlumatları mövcud idi, bu da o qədər yaxşı idi ki, sistemi təkmilləşdirmək üçün tədqiqat üçün heç bir manevr etməyə imkan vermirdi. 2011-ci ilin əvvəlində paketdə antenaları olan pre-istehsal çip nümunələri və inkişaf lövhələri mövcud oldu ki, bu da bütün dünyada mobil sahədə sınaqları mümkün etdi.

Faktiki nəticələr

Çox sistemli qəbulu olan kristalın doğulmasından əvvəl nəticələr ayrıca GPS və QLONASS ölçmələri olan peşəkar qəbuledicilərdən istifadə edərək aparılan ilkin sınaqlardan artıq görünürdü. Bununla belə, bu testlər aşağı həssaslıq göstərdiyi üçün istehlakçı qəbuledicisi üçün yaxşı məlumat vermədi. PLL-ni idarə etmək üçün qəbuledicilər kifayət qədər təmiz siqnal tələb edirdi, lakin bu, şəhər mühitində edilə bilməzdi və ən əsası, qəbuledicilər sistemlərarası vaxt fərqləri ilə məşğul olmaq üçün daimi əlavə peyk ilə iki ayrı həll yaratdılar. Qoşulmamış həllər çoxsistemli GNSS qəbuledicilərinin əsas üstünlüklərindən biri olan digərindən istifadə etməklə hesablanmış koordinatlar əsasında mövqelərini hesablamaqla bir bürcün peyklərinin mövqeyini proqnozlaşdırmağa imkan vermədi.

Görünən peyklərin simulyasiyası 2010-cu ildə Milanın mərkəzi olan İtaliyada sıx şəhər şəraitində həyata keçirilib. Tam 24 saat ərzində hər dəqiqə orta hesabla alınan nəticələr Cədvəl 1-də təqdim olunur. Görünən peyklərin orta sayı yalnız GPS ilə 4,4-dən GPS+QLONASS üçün 7,8-ə yüksəldi və “Düzəliş yoxdur” nöqtələrinin sayı sıfıra bərabərdir. . Bundan əlavə, "Yalnız GPS" rejimində 380 yanlış xal alındı ​​ki, bu da ümumi qəbul vaxtının təxminən 26% -ni təşkil etdi.

Cədvəl 1.Dəqiqlik və əlçatanlıqGPSVəGPS+GLONASS, orta hesabla 24 saatdan çox

Bununla belə, peyklərin mövcudluğu özlüyündə son deyildi. Şəhər əraziləri üzərində səma yarımkürəsinin eyni kiçik sahəsində daha çox peykə sahib olmaq dəqiqliyin həndəsi azalması səbəbindən kifayət olmaya bilər. Bu məlumatları araşdırmaq üçün HDOP ilə təmsil olunan həndəsi dəqiqlik. QLONASS və GPS-i birlikdə istifadə edərkən nəticə 2,5 dəfə daha yaxşı idi.

Əvvəlki tədqiqatlar göstərdi ki, ayrı-ayrı sınaq şəhərlərində iki-üç əlavə peyk mövcud idi, lakin onlardan biri vaxt təyin etmək üçün istifadə edildi. Bir çipdə birləşdirilmiş yüksək həssas qəbuledicidən istifadə edərkən, dörd və ya beş əlavə peykin iştirak edəcəyini güman etdik.

Faktiki nəticələr gözləntilərimizi çox üstələdi. Birincisi, bir çox digər peyklərdən gələn siqnallar meydana çıxdı, çünki bütün əvvəlki testlər və simulyasiyalar əks olunan siqnalları istisna edirdi. Əlavə siqnallara sahib olan qəbuledici DOP performansını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırdı. Yansıtmaların dəqiqliyə təsiri, birincisi, daha yaxşı yerləşdirmə həndəsəsi, ikincisi, FDE/RAIM alqoritmlərinin peyk izləmə sabitliyini qorumaq qabiliyyəti sayəsində əhəmiyyətli dərəcədə azaldı. Bundan əlavə, koordinat məlumatlarını təhrif edə bilən yanlış siqnalların sayı azalıb.

Burada təqdim olunan nəticələr STA8088s çipinə əsaslanan NAVIA ML8088s qəbuledicisi kimi tam inteqrasiya olunmuş yüksək həssaslıq qəbuledicisindən əldə edilmişdir. O, hətta çox aşağı səviyyəli siqnalları aşkar etmək və bürcdən asılı olmayaraq görünən bütün peyklərdən birbaşa nəticələr əldə etmək üçün optimallaşdırılıb. Bu, 100% peyk əlçatanlığını təmin edir və çətin şəhər mühitlərində dəqiqliyi xeyli artırır.

Mövcudluq

Faza kilidləmə döngələrindən (PLL) müstəqil olan yüksək həssas qəbuledicilərin istifadəsi müasir binalarda şüşə səthlərdən əks olunsa belə, müasir şəhərlərdə tam əlçatanlığı təmin edir. Buna görə də, “dörd peyk mövcuddur”dan başqa əlçatanlığın bəzi tərifləri indi tələb olunur. Məsələn, nəticəsi DOP-dan asılı olan müəyyən bir siqnal keyfiyyəti səviyyəsində peyklərin izlənməsi. Hətta DOP-u qiymətləndirmək çətin ola bilər, çünki Kalman filtri hər bir peyk üçün DOP hesablanarkən nəzərə alınmayan müxtəlif çəkilər təyin edir. Və həmçinin, ani ölçmələrə əlavə olaraq, bu filtr tarixi mövqe və cari sürətdən istifadə edir, bu da yerləşdirmə dəqiqliyini dəyişməz qalır.

Şəkil 3 peykin izləmə rejimində mövcudluğunu göstərir. Sınaq 2011-ci ilin may ayında Londonun maliyyə rayonunda keçirilib.

İzlənən peyklər -GPS, QLONASS,GPS+QLONASS

Şəkil 3.GPS(mavi ilə işarələnmiş) QLONASS (qırmızı ilə işarələnmiş) və izlənilən bütün peyklərə qarşıGNSS(yaşıl rənglə qeyd olunur).

Şəkildə göründüyü kimi. 3, ümumilikdə 7-8 GLONASS peyki və 8-9 GPS peyki, yəni çox GNSS - təxminən 16 peyk var. Peyk siqnallarının qəbul edilmədiyi bir dövr var idi: Blackfriars Underpass tunelinin keçidi zamanı zaman möhürü təxminən 156400 saniyə idi. Şəhərin digər ərazilərində, təqribən 158,500 və 161,300 saniyədə görünürlük dörd peykə qədər azaldı, lakin onların ümumi sayı heç vaxt səkkizdən az olmadı. Qeyd edək ki, sınaqlar əsasən daş binaların olduğu köhnə şəhərdə aparılıb, ona görə də əks etdirən siqnallar şüşə və metal binalardan daha zəifdir.

Peyk əlçatanlığı tunellərdən kənarda 100% olsa da, DOP və ya yerləşdirmə dəqiqliyi ilə məhdudlaşdırıla bilər. Şəkil 4-də göründüyü kimi, Londondakı digər testlərdən göründüyü kimi, multi-GNSS DOP 10-16 görünən peykdə olması lazım olduğu kimi 1-dən aşağı olaraq qalır, yalnız GPS-dən istifadə edən DOP isə çox vaxt 4-dən yuxarı olur, əksikliklər və zəif siqnallar, DOP əhəmiyyətli dərəcədə zirvədə 10-a qədər artır.

GPSmüqayisədəGNSS

Şəkil 4.YalnızGPSbirləşməyə qarşıGPS/QLONASS dəqiqliyin azaldılması göstəriciləri

2011-ci ilin may ayında keçirilən sınaqlar GPS-in çox GNSS dəstəyinə ehtiyac duyacağı stresli şərait yaratmaq üçün kifayət qədər yüngül olduğundan, 2011-ci ilin avqustunda yeni sınaqlar keçirildi. Aerofotoşəkildə göstərildiyi kimi (şək. 5) sınaqlar şəhərin müasir hündür mərtəbəli hissəsində, Kanarya Vağzalında aparılıb. Bundan əlavə, şəhərdə yolların çox dar olması şəhərin çətinliklərini daha da çətinləşdirirdi. Şəhərin müasir hissəsindəki şüşə və metal binalar daş binalardan daha yaxşı əks etdirməyə meyllidir, bu da RAIM və FDE alqoritmlərinin qrafiklərdən kənara çıxmasına səbəb olur.

Şəkil 5. GPS vs GNSS, London, Canary Wharf

Yalnız GPS nəticələrini əldə etmək çətin idi (yaşıl rənglə göstərilmişdir), xüsusən Docklands stansiyasının qapalı hissəsində, sol mərkəzdə, aşağı trekdə.

Şəkil 6 sxematik yol xəritəsində göstərilən eyni real sınaq nəticələrini göstərir.

Şəkil 6. GPS vs GNSS, London, Canary Wharf, eskiz xəritəsi

Multi-GNSS testi (mavi) xüsusilə döngənin şimal (şərq istiqamətində) hissəsində çox yaxşı nəticələr göstərdi (Böyük Britaniyada sürücülük soldadır, buna görə də saat əqrəbi istiqamətində birtərəfli döngə yaradır).

Şəkil 7. a) Tokioda testlər: Teseo-I (GPS) və Teseo-II (GNSS); b) Tokioda sınaqdan keçirildikdə DOP

Əlavə sınaqlar bütün dünyada STMicroelectronics ofislərində aparılıb. Şəkil 7a Tokiodakı sınaqları göstərir, burada sarı rəng QLONASS olmadan əvvəlki nəsil çiplərin sınaq nəticələrini, qırmızı isə GPS+GLONASS ilə Teseo-II-ni göstərir.

Şəkil 7b test zamanı DOP-u göstərməklə dəqiqlik tərifinin müəyyən qədər aydınlaşdırılmasını təmin edir. Görünür ki, Teseo-II DOP-lar nadir hallarda 2-dən yüksək idi, lakin yalnız GPS (Teseo-I) DOP-ları dairəvi şimal birləşməsində 6 ilə 12 arasında idi.

Təkrar edirik ki, test alqoritmi GPS üçün sadədir, lakin təyinatın dəqiqliyi çətindir.

Tokioda növbəti sınaq Şəkil 9-da göstərilən eyni sınaq şərtləri altında daha dar şəhər küçələrində aparıldı. Mavi - yalnız GPS, qırmızı - GPS+QLONASS, nəticələrdə əhəmiyyətli yaxşılaşma müşahidə olunur.

Şəkil 9 Dallas test nəticələrini göstərmək üçün eyni rəng sxemindən istifadə edir, bu dəfə GPS+GLONASS konfiqurasiyasında Teseo-II-yə qarşı rəqibin GPS qəbuledicisi ilə yenidən çox yaxşı nəticələr əldə edir.

Şəkil 8. YalnızGPS(mavi) vs çoxluGNSS(qırmızı), Tokio.

Şəkil 9. YalnızGPS(mavi, rəqib istehsalçının alıcısı) ilə müqayisədəGNSS(qırmızı), Dallas.

Digər peyk bürcləri

Aparat olsa daTeseo— IIdəstəkləyir vəQALILEO, hələ heç bir peyk mövcud deyilQALILEO(2011-ci ilin sentyabr ayına olan məlumata görə), buna görə də bütün dünyada istifadə edilən bu çipə əsaslanan cihazlarda hələ də bu peyk bürcünə xidmət etmək üçün yüklənmiş proqram təminatı yoxdur. Ancaq istifadə zamanı gəlsə QALILEO, proqram təminatını yeniləmək imkanı həmişə var.

Yapon QZSS sistemində ənənəvi GPS uyğun siqnalları, SBAS siqnallarını və L1C BOC siqnallarını ötürən bir peyk mövcuddur. Teseo-II, hal-hazırda yüklənmiş proqram təminatının funksiyalarının köməyi ilə onlardan ilk ikisini idarə edə bilir və şəhər mühitində SBAS-dan istifadə faydasız olsa da, siqnalın əks olunması və müdaxilə lokal və aşkar olunmaz olduğundan, proqramın məqsədi QZSS sistemi çox yüksək bucaqlı bir peyk təmin etməkdir ki, bu peyk həmişə şəhərlərdə mövcud olsun.

Şəkil 10 GPS (sarı) ilə multi-GNSS (GPS plus bir QZSS peyki (qırmızı)) və yer həqiqəti (bənövşəyi) istifadə edərək Taypeydə (Tayvan) testi göstərir.

Şəkil 10. YalnızGPS(sarı) və çoxluGNSS (GPS+ QZSS (1 peyk, qırmızı)), həqiqi dəyər -yasəmən, Taypey
Əlavə iş

Daha dəqiq kəmiyyət nəticələri əldə etmək üçün sınaqlar davam edəcək. Test Böyük Britaniyada keçiriləcək, burada real səyahət istiqamətlərini göstərmək üçün vektor məlumatları olan yol xəritələri var. Mövcud GALILEO-ya əlavə olaraq Compass sistemini və GPS-III (L1-C) sistemini dəstəkləmək üçün aparatın dəyişdirilməsi planlaşdırılır. Bu siqnalların tapılması və izlənilməsi GNSS siqnal simulyatorlarında əvvəlcədən qeydə alınmış yayım skript nümunələrindən istifadə etməklə artıq nümayiş etdirilmişdir.

Kompas 2011-ci ildə mövcud deyildi. Bu baxımdan, Teseo-II-nin silikon tətbiqi üzərində iş əsasən müxtəlif kod uzunluqlarında, məsələn, BOC və ya BPSK şəraitində maksimum çevikliyə yönəldilmişdir ki, bu da DSP aparatını konfiqurasiya etmək üçün bu və ya digər yüklənmiş proqram təminatı ilə mümkün olmuşdur. funksiyaları, müxtəlif peyk bürcləri arasında uyğunluq əldə edin.

Multi-GNSS CHIP-in cari versiyasında uyğunluq işi zəif olmuşdur: Kompas sisteminin 1561 MHz mərkəzi tezliyi yalnız gərginliklə idarə olunan osilator və PLL istifadə edərək saxlanıla bildiyi üçün Compass sistemi digər peyk bürcləri ilə eyni vaxtda işləyə bilməz. Bundan əlavə, Compass sistemində kod ötürmə sürəti 2 milyon bps təşkil edir ki, bu da Teseo-II tərəfindən dəstəklənmir və xarici alternativ sxemlərin istifadəsi ilə standarta gətirilə bilər ki, bu da ciddi siqnal itkiləri deməkdir.

Beləliklə, Compass dəstəyi işi yalnız tədqiqat və proqram təminatının inkişafı, vahid sistem həlli və ya ayrıca RF çipindən istifadə üçün uyğundur.

Daşıyıcı tezliyində və kod uzunluğunda və sürətində GPS/GALILEO siqnal formatında olan dünya miqyasında olan Kompas siqnalı tək çox GNSS dövrəsi daxilində tam uyğun olacaq, lakin çox güman ki, 2020-ci ildən əvvəl olmayacaq.

Qrup inkişaf etdikcə şəhər şəraitində sınaqlar təkrarlanacaqQALILEO. 32 kanal varsa, siz 11/11/10 bölməsindən istifadə edə bilərsiniz (GPS/ QALILEO/GLONASS), hər üç qrupun tam tamamlayıcısı olduqda, lakin naviqasiya xidmətləri üçün müasir tələblər çərçivəsində 14/8/10 birləşməsi kifayət qədər çoxdur.

Nəticə

Multisistemli qəbulediciyə minimal qiymətə GPS, QLONASS və GALILEO daxil ola bilər. 32 izləmə kanalı və 22-yə qədər görünən peyklə, hətta ən sərt şəhər mühitlərində belə, 100% əlçatanlıq və məqbul yerləşdirmə dəqiqliyi təmin edilə bilər. Sınaq zamanı adətən 10-16 peyk görünür. Çoxsaylı ölçmələr RAIM və FDE alqoritmlərini zəif əks olunan siqnalların aradan qaldırılmasında daha effektiv edir, eyni zamanda qalan siqnal təhrifinin həndəsi təsirlərini minimuma endirir.

Bu yaxınlarda, Rusiya QLONASS-ın inkişafı ilə, çox sistemli qəbuledicilərə naviqasiya bazarının ehtiyacları yalnız artır. Bir sıra yerli şirkətlər tək çipli çiplərdən istifadə edirlər STMöz QLONASS modullarınızı və hazır qablaşdırılmış cihazlarınızı inkişaf etdirmək. Xüsusilə, 2011-ci ildə NAVIA şirkəti 2 birləşdirilmiş QLONASS/ GPS/ Qalileotestləri çox yaxşı nəticələr verən modullar.

Ani və ya inteqral mövcudluq(İngilis dili) Mövcudluq – PDOP şərtinin təmin olunduğu vaxtın faizini təmsil edir<=6 при углах места КА >= 5 dərəcə. Sadə bir misal: köhnə günlərdə, 2010-cu ilə qədər dünyanın bəzi bölgələrində QLONASS-ın mövcudluğu 70-80% -dən çox deyildi, indi isə hər yerdə 100%!)

Azaldılmış dəqiqlik və ya Həndəsi Dəqiqliyin Azaldılması(İngilis dili) Dəqiqliyin seyreltilməsi, DOP, ingilis Dəqiqliyin həndəsi qatılaşdırılması (GDOP)

RAİM(İngilis dili) Qəbuledicinin avtonom bütövlüyünə nəzarət Autonomous Receiver Integrity Monitoring (ARIC), GPS sisteminin və GPS qəbuledicisinin bütövlüyünü qiymətləndirmək və saxlamaq üçün nəzərdə tutulmuş texnologiyadır. Bu, məsələn, aviasiya və ya dəniz naviqasiyasında adekvat təhlükəsizlik səviyyəsini təmin etmək üçün GPS sistemlərinin düzgün işləməsinin zəruri olduğu hallarda xüsusilə vacibdir.