Точність вимірівза допомогою ГЛОНАСС/GPS залежить від конструкції та класу приймача, числа та розташування супутників (в реальному часі), стану іоносфери та атмосфери Землі (сильної хмарності тощо), наявності перешкод та інших факторів.

"Побутові" GPS-прилади, для "громадянських" користувачів, мають похибку вимірювання в діапазоні від ±3-5м до ±50м і більше (в середньому реальна точність, при мінімальній перешкоді, якщо нові моделі, становить ±5-15 метрівв плані). Максимально можлива точність досягає +/- 2-3 метри на горизонталі. По висоті – від ±10-50м до ±100-150 метрів. Висотомір буде точніше, якщо проводити калібрування цифрового барометра по найближчій точці з відомою точною висотою, (зі звичайного атласу, наприклад) на рівному рельєфі місцевості або за відомим атмосферним тиском (якщо воно не дуже швидко змінюється, при зміні погоди).

Вимірники високої точності "геодезичного класу" - точніше на два-три порядки (до сантиметра, у плані та за висотою). Реальна точність вимірювань обумовлена ​​різними факторами, наприклад - віддаленістю від найближчої базової станції, що коригує, в зоні обслуговування системи, кратністю (числом повторних вимірювань / накопичень на точці), відповідним контролем якості робіт, рівнем підготовки та практичним досвідом спеціаліста. Таке високоточне обладнання може застосовуватися тільки спеціалізованими організаціями, спеціальними службами та військовими.

Для підвищення точності навігаціїрекомендується використовувати багатосистемний Glanas/GPS-приймач - на відкритому просторі (немає поруч будівель або дерев, що нависають) з досить рівним рельєфом місцевості, і підключати додаткову зовнішню антену. Для цілей маркетингу, таким апаратам приписують "подвійну надійність і точність" (посилаючись на, одночасно використовувані, дві супутникові системи, Глонасс і Джипіес), але реальне фактичне, поліпшення параметрів (підвищення точності визначення координат) може становити величини - лише до кількох десятків відсотків . Можливе лише помітне скорочення часу гарячого-теплого старту та тривалості вимірювань.

Якість вимірювань джипіес погіршується, якщо супутники розташовуються на небі щільним пучком або на одній лінії і "далеко" - у лінії горизонту (все це називається "погана геометрія") і є перешкоди сигналу (висотні будівлі, що закривають, що відображають сигнал, дерева, круті гори поблизу) ). На денній стороні Землі (освітленої в даний момент Сонцем) - після проходження через іоносферну плазму, радіосигнали послаблюються і спотворюються на порядок сильніше, ніж на нічний. Під час геомагнітної бурі, після потужних сонячних спалахів – можливі перебої та тривалі перерви у роботі супутникового навігаційного обладнання.

Фактична точність джипіескі залежить від типу GPS-приймача та особливостей збору та обробки даних. Чим більше каналів (їх має бути не менше 8) у навігаторі, тим точніше і швидше визначаються правильні параметри. При отриманні "допоміжних даних A-GPS сервера розташування" по мережі Інтернет (шляхом пакетної передачі даних, у телефонах та смартфонах) - збільшується швидкість визначення координат та розташування на карті.

WAAS (Wide Area Augmentation System, на американському континенті) та EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Services, в Європі) - диференціальні підсистеми, що передають через геостаціонарні (на висоті від 36 тис.км у нижніх широтах до 40 тисяч кілометрів) ) супутники коригуючу інформацію на G P S-приймачі (вводяться поправки). Вони можуть поліпшити якість позиціонування ровера (польового, пересувного приймача), якщо поблизу розташовуються і працюють наземні базові коригуючі станції (стаціонарні приймачі опорного сигналу, що вже мають високоточну координатну прив'язку). При цьому польовий та базовий приймач повинні одночасно відстежувати однойменні супутники.

Для підвищення швидкості виміріврекомендується застосовувати багатоканальний (8-й канальний і більше), багатосистемний (Glonas/Gps) приймач із зовнішньою антеною. Повинні бути видимі, як мінімум, три супутники ГПС та два ГЛОНАСС. Чим їх більше, тим кращий результат. Необхідна, як і, хороша видимість небозводу (відкритий горизонт).

Швидкий, "гарячий" (тривалістю в перші секунди) або "теплий старт" (півхвилини або хвилина, за часом) приймального пристрою – можливий, якщо він містить актуальний, свіжий альманах. У випадку, коли навігатор довго не використовувався, приймач змушений отримувати повний альманах і при його включенні буде проводитися холодний старт (якщо прилад з підтримкою AGPS тоді швидше - до декількох секунд).

Для визначення лише горизонтальних координат (широта/довгота) може бути достатньо сигналів трьох супутників. Для отримання тривимірних (з висотою) координат - потрібні як мінімум чотири сп-ка.

Система ГЛОНАСС є найбільшим навігаційним комплексом, який дозволяє відстежувати розташування різних об'єктів. Проект, запущений у 1982 р., досі активно розвивається та вдосконалюється. Причому робота ведеться як над технічним забезпеченням ГЛОНАСС, так і над інфраструктурою, що дозволяє використовувати систему дедалі більшої кількості людей. Так, якщо перші роки існування комплексу навігація за допомогою супутників використовувалася переважно у вирішенні військових завдань, то сьогодні ГЛОНАСС – це технологічний інструмент позиціонування, який став обов'язковим для життєдіяльності мільйонів цивільних користувачів.

Глобальні системи супутникової навігації

Зважаючи на технологічну складність глобального супутникового позиціонування на сьогоднішній день повністю відповідати цій назві можуть лише дві системи - ГЛОНАСС та GPS. Перша є російською, а друга – плодом американських розробників. З технічного погляду ГЛОНАСС - це комплекс спеціалізованого апаратного оснащення, розташованого і орбіті, і землі.

Для зв'язку з супутниками використовуються спеціальні датчики та приймачі, які зчитують сигнали та формують на їх основі дані про місцезнаходження. Для розрахунку часових параметрів застосовуються спеціальні Вони служать для визначення положення об'єкта з урахуванням трансляції та обробки радіохвиль. Скорочення похибок дозволяє забезпечувати достовірніший розрахунок параметрів позиціонування.

Функції супутникової навігації

У спектр завдань глобальних систем супутникової навігації входить визначення точного розташування наземних об'єктів. Крім географічного положення, глобальні навігаційні супутникові системи дозволяють враховувати час, шлях, швидкість та інші параметри. Реалізуються ці завдання у вигляді супутників, що у різних точках над земної поверхнею.

Застосування глобальної навігації використовується у транспортній галузі. Супутники допомагають у пошуково-рятувальних операціях, виконанні геодезичних та будівельних робіт, а також без них не обходиться координація та обслуговування інших космічних станцій та апаратів. Військова галузь також залишається без підтримки системи подібних цілей забезпечує захищений сигнал, призначений спеціально для авторизованої апаратури Міністерства оборони.

Система ГЛОНАСС

Повноцінну роботу система розпочала лише 2010 р., хоча спроби запровадити комплекс в активну роботу робилися з 1995 р. Багато в чому проблеми пов'язані з низькою довговічністю використовуваних супутників.

На даний момент ГЛОНАСС – це 24 супутники, які працюють у різних точках орбіти. Загалом навігаційну інфраструктуру можна уявити трьома компонентами: керуючий комплекс (забезпечує контроль угруповання на орбіті), і навіть навігаційні технічні засоби користувачів.

24 супутники, кожен з яких має свою постійну висоту, розподілено на кілька категорій. На кожну півкулю припадає по 12 супутників. З допомогою супутникових орбіт над поверхнею землі формується сітка, з допомогою сигналів якої визначаються точні координати. Крім цього, супутниковий ГЛОНАСС має кілька резервних об'єктів. Вони також перебувають кожен на своїй орбіті і не діють. У коло їхніх завдань входить розширення покриття над конкретним регіоном і заміна супутників, що виходять з ладу.

Система GPS

Американський аналог ГЛОНАСС - це система GPS, яка розпочинала свою роботу також у 1980-ті, але тільки з 2000 року точність визначення координат уможливила її широке поширення серед споживачів. На сьогоднішній день супутники gps гарантують точність до 2-3 м. Затримка у розвитку можливостей навігації тривалий час обумовлена ​​обмеженнями позиціонування штучного характеру. Проте їхнє зняття дозволило з максимальною точністю визначати координати. Навіть за умови синхронізації з мініатюрними приймачами досягається результат, який відповідає ГЛОНАСС.

Відмінності між ГЛОНАСС та GPS

Між навігаційними системами виділяється кілька відмінностей. Зокрема, є різниця в характері розстановки та руху супутників на орбітах. У комплексі ГЛОНАСС вони рухаються трьома площинами (по вісім супутників на кожну), а в системі GPS передбачається робота в шести площинах (приблизно по чотири на площину). Таким чином, російська система забезпечує ширше охоплення наземної території, що відбивається і у вищій точності. Однак на практиці короткострокове «життя» вітчизняних супутників не дозволяє використати весь потенціал системи ГЛОНАСС. GPS, у свою чергу, підтримує високу точність за рахунок надмірної кількості супутників. Тим не менш, російський комплекс регулярно вводить нові супутники, як для цільового використання так і в якості резервної підтримки.

Також застосовуються різні методи кодування сигналу - американці використовують код CDMA, а ГЛОНАСС - FDMA. При розрахунку приймачами даних позиціонування російська супутникова система передбачає складнішу модель. В результаті для використання ГЛОНАСС необхідне високе споживання енергії, що відображається у габаритах пристроїв.

Що дозволяють ГЛОНАСС?

Серед базових завдань системи – визначення координат об'єкта, здатного взаємодіяти ГЛОНАСС. GPS у цьому сенсі виконує схожі завдання. Зокрема, розраховуються параметри руху наземних, морських та повітряних об'єктів. За кілька секунд транспортний засіб, забезпечений відповідним навігатором, може обчислити характеристики власного руху.

При цьому використання глобальної навігації стало обов'язковим для окремих категорій транспорту. Якщо у 2000-х поширення супутникового позиціонування належало до контролю певних стратегічних об'єктів, то сьогодні приймачами забезпечуються морські та авіаційні судна, громадський транспорт тощо.

Які пристрої працюють з ГЛОНАСС

Система здатна забезпечувати безперервне глобальне обслуговування всіх без винятку категорій споживачів незалежно від кліматичних, територіальних та тимчасових умов. Як і послуги системи GPS, ГЛОНАСС навігатор надається безкоштовно та в будь-якій точці планети.

Серед пристроїв, які мають можливість прийому супутникових сигналів, значаться не тільки бортові навігаційні засоби та GPS-приймачі, але також мобільні телефони. Дані про місцезнаходження, напрям і швидкість руху відправляються на спеціальний сервер мережами GSM-операторів. У використанні можливостей супутникової навігації допомагає спеціальна програма ГЛОНАСС та різні програми, що займаються обробкою карток.

Комбіновані приймачі

Територіальне розширення супутникової навігації зумовило зрощення двох систем з погляду споживача. На практиці пристрою ГЛОНАСС нерідко доповнюються GPS і навпаки, що підвищує точність позиціонування та часових параметрів. Технічно це реалізується за допомогою двох датчиків інтегрованих в один навігатор. На основі цієї ідеї і виробляються суміщені приймачі, що працюють одночасно із системами ГЛОНАСС, GPS та супутньою апаратурою.

Крім підвищення точності визначення такий симбіоз уможливлює відстеження розташування, коли супутники однієї із систем не вловлюються. Мінімальна кількість орбітальних об'єктів, «видимість» яких потрібна для роботи навігатора, становить три одиниці. Так, якщо, наприклад, програма ГЛОНАСС стає недоступною, на допомогу прийдуть супутники gps.

Інші системи супутникової навігації

Розробкою проектів, схожих за масштабами з ГЛОНАСС та GPS, займається Європейський Союз, а також Індія та Китай. планує реалізувати систему Galileo, що складається з 30 супутників, що дозволить досягти неперевершеної точності. В Індії планується запуск системи IRNSS, що працює за допомогою семи супутників. Навігаційний комплекс орієнтується на внутрішньодержавне використання. Система Compass від китайських розробників має складатися із двох сегментів. Перший включатиме 5 супутників, а другий - 30. Відповідно, автори проекту передбачають два формати обслуговування.

Багато автовласників використовують навігатори у своїх автомобілях. При цьому деякі з них не знають про існування двох різних супутникових систем – російської ГЛОНАСС та американської GPS. З цієї статті ви дізнаєтеся, у чому їх відмінності і якій слід віддати перевагу.

Як працює навігаційна система

Навігаційна система в основному використовується для того, щоб визначити місце розташування об'єкта (в даному випадку автомобіля) та швидкість його руху. Іноді від неї потрібне визначення деяких інших параметрів, наприклад, висоти над рівнем моря.

Обчислює вона ці параметри, встановлюючи відстань між самим навігатором та кожним із кількох супутників, розташованих на земній орбіті. Як правило, для ефективної роботи системи необхідна синхронізація із чотирма супутниками. По зміні цих відстаней вона визначає координати об'єкта та інші характеристики руху. Супутники ГЛОНАСС не синхронізуються з обертанням Землі, через що забезпечується їхня стабільність на великому проміжку часу.

Відео: ГлоНаСС vs GPS

Що краще ГЛОНАСС або GPS і в чому їхня різниця

Системи навігації насамперед передбачали їх використання у військових цілях, і лише потім стали доступними для звичайних громадян. Очевидно, що військовим необхідно використовувати розробки своєї держави, тому що іноземна система навігації може бути відключена владою цієї країни у разі конфліктної ситуації. Понад те, у Росії закликають використовувати систему ГЛОНАСС й у повсякденні військовим і державним службовцям.

У повсякденному житті звичайному автомобілісту зовсім не варто переживати з приводу вибору навігаційної системи. І ГЛОНАСС, і забезпечують якість навігації, достатню для використання у життєвих цілях. На північних територіях Росії та інших держав, розташованих у північних широтах, супутники ГЛОНАСС працюють ефективніше через те, що їх траєкторії пересування знаходяться вище над Землею. Тобто у Заполяр'ї, у скандинавських країнах ГЛОНАСС ефективніше і це визнали шведи ще 2011 року. В інших регіонах GPS трохи точніше ГЛОНАСС у місцезнаходження. За даними Російської системи диференціальної корекції та моніторингу помилки GPS становили від 2 до 8 метрів, помилки ГЛОНАСС від 4 до 8 метрів. Але GPS, щоб визначити місце розташування потрібно зловити від 6 до 11 супутників, ГЛОНАСС вистачить 6-7 супутників.

Також слід врахувати, що система GPS з'явилася на 8 років раніше і пішла у солідний відрив у 90-ті роки. І за останнє десятиліття ГЛОНАСС цей відрив скоротила майже повністю, а до 2020 року розробники обіцяють, що ГЛОНАСС не ні в чому поступатиметься GPS.

Більшість сучасних встановлюється комбінована система, яка підтримує як російську супутникову систему, і американську. Саме такі пристрої є найбільш точними і мають найнижчу помилку у визначенні координат автомобіля. Також зростає і стабільність сигналів, адже такий апарат може «побачити» більше супутників. З іншого боку, ціни на такі навігатори набагато вищі за односистемні аналоги. Воно й зрозуміло – у них вбудовуються два чіпи, здатні приймати сигнали кожного типу супутників.

Відео: тест GPS та GPS + ГЛОНАСС приймачів Redpower CarPad3

Таким чином, найбільш точними та надійними навігаторами є двосистемні пристрої. Однак їх переваги пов'язані з одним суттєвим недоліком – вартістю. Тому при виборі потрібно подумати – а чи потрібна така висока точність в умовах щоденного використання? Також для простого автолюбителя не дуже важливо, якою навігаційною системою користуватися – російською чи американською. Ні GPS, ні ГЛОНАСС не дадуть вам заблукати і доставлять до бажаного місця призначення.

GPS - супутникова система навігації, що забезпечує вимірювання відстані, часу та визначальна розташування. Дозволяє у будь-якому місці Землі (не включаючи приполярні області), майже за будь-якої погоди, а також у космічному просторі поблизу планети визначити місце розташування та швидкість об'єктів. Система розроблена, реалізована та експлуатується Міністерством оборони США.

Коротка характеристика GPS

Супутникова навігаційна система Міністерства Оборони США - GPS називається також NAVSTAR. Система складається з 24 навігаційних штучних супутників Землі (НІСЗ), наземного командно-вимірювального комплексу та апаратури споживачів Вона є глобальною, всепогодною, навігаційною системою, що забезпечує визначення координат об'єктів із високою точністю у тривимірному навколоземному просторі. Супутники GPS розміщені на шести середньовисоких орбітах (висота 20183 км) і мають період обігу 12 годин. Площини орбіт розташовані через 60° і нахилені до екватора під кутом 55°. На кожній орбіті знаходиться 4 супутники. 18 супутників - це мінімальна кількість для забезпечення видимості в кожній точці Земля не менше 4-х НІСЗ.

Основний принцип використання системи – визначення розташування шляхом вимірювання відстаней до об'єкта від точок з відомими координатами – супутників. Відстань обчислюється за часом затримки розповсюдження сигналу від посилки його супутником до прийому антени приймача GPS. Тобто для визначення тривимірних координат GPS-приймачеві потрібно знати відстань до трьох супутників і час GPS системи. Таким чином, для визначення координат і висоти приймача використовуються сигнали щонайменше з чотирьох супутників.

Система призначена для забезпечення навігації повітряних та морських суден та визначення часу з високою точністю. Вона може застосовуватися в режимі двовимірної навігації – 2D визначення параметрів навігації об'єктів на поверхні Землі) і в тривимірному режимі — ЗD (вимірювання навігаційних параметрів об'єктів над поверхнею Землі). Для перебування тривимірного становища об'єкта потрібно виміряти навігаційні параметри щонайменше 4-х НІСЗ, а за двомірної навігації — щонайменше 3-х НІСЗ. У GPS використовується псевдодальномірний спосіб визначення позиції та псевдорадіально швидкісний метод знаходження швидкості об'єкта.

Для підвищення точностірезультати визначень згладжуються фільтром Калмана. Супутники GPS передають навігаційні сигнали на двох частотах: F1 = 1575,42 та F2 = 1227,60 МГц. Режим випромінювання - безперервний із псевдошумової модуляцією. Навігаційні сигнали є загальнодоступним С/А-код (course and acquisition), що передається тільки на частоті F1, і захищений Р-код (precision code), що випромінюється на частотах F1, F2.

У GPS для кожного НІСЗ визначено свій унікальний С/А та унікальний Р-код. Такий вид поділу сигналів супутників називається кодовим. Він дозволяє бортовій апаратурі розпізнавати, якому супутнику належить сигнал, коли всі вони здійснюють передачу на одній частоті GPS надає два рівні обслуговування споживачів точні визначення (РРS Precise positioning Service) і стандартні дані (SPS Standart Positioning Service) PPS ґрунтується на точному коді, а SPS - На загальнодоступному. Рівень обслуговування РРS надається військовим і федеральним службам США, а SPS — масовому цивільному споживачеві. Крім навігаційних сигналів, супутник регулярно передає повідомлення, які містять інформацію про стан супутника, його ефемериди, системний час, прогноз іоносферної затримки, показники працездатності. Бортова апаратура GPS складається з антени та прийомоіндикатора. ПІ включає приймач, обчислювач, блоки пам'яті, пристрої управління та індикації. У блоках пам'яті зберігаються необхідні дані, програми розв'язання задач та управління роботою прийомоіндикатора. Залежно від призначення використовується два види бортової апаратури: спеціальна та для масового споживача. Спеціальна апаратура призначена для визначення кінематичних параметрів ракет, військових літаків, кораблів та спеціальних суден. При знаходженні параметрів об'єктів у ній використовуються Р та С/А коди. Ця апаратура забезпечує практично безперервні визначення з точністю: розташування об'єкта- 5+7 м, швидкості - 0.05 +0.15 м / с, часу - 5 +15 нс

Основне застосування навігаційних супутникової системи GPS:

• Геодезія: за допомогою GPS визначаються точні координати точок та межі земельних ділянок.
• Картографія: GPS використовується в цивільній та військовій картографії
• Навігація: із застосуванням GPS здійснюється як морська, так і дорожня навігація
• Супутниковий моніторинг транспорту: за допомогою GPS ведеться моніторинг за становищем, швидкістю автомобілів, контроль за їх рухом
• Стільниковий зв'язок: перші мобільні телефони з GPS з'явилися у 90-х роках. У деяких країнах, наприклад, США це використовується для оперативного визначення місцезнаходження людини, що дзвонить 911.
• Тектоніка, Тектоніка плит: за допомогою GPS ведуться спостереження рухів та коливань плит
• Активний відпочинок: є різні ігри, де застосовується GPS, наприклад, Геокешінг та ін.
• Геотегінг: інформація, наприклад, фотографії «прив'язуються» до координат завдяки вбудованим або зовнішнім GPS-приймачам.

Визначення координат споживача

Місце визначення по відстанях до супутників

Координати розташування обчислюються на основі виміряних дальностей до супутників. Для визначення місцезнаходження необхідно провести чотири виміри. Три виміри достатньо, якщо вміти виключати неправдоподібні рішення якимись іншими доступними способами. Ще один вимір потрібен з технічних причин.

Вимірювання відстані до супутника

Відстань до супутника визначається шляхом вимірювання проміжку часу, який потрібний радіосигналу, щоб дійти від супутника до нас. Як супутник, так і приймач генерують той самий псевдовипадковий код строго одночасно в загальній шкалі часу. Визначимо, скільки часу знадобилося сигналу з супутника, щоб дійти до нас, шляхом порівняння запізнення його псевдовипадкового коду щодо коду приймача.

Забезпечення досконалої тимчасової прив'язки

Точна тимчасова прив'язка – ключ до вимірювання відстаней до супутників. Супутники точні за часом, оскільки на борту вони — атомний годинник. Годинник приймача може і бути досконалими, оскільки їх догляд можна виключити з допомогою тригонометричних обчислень. Для отримання цієї можливості необхідно виміряти відстань до четвертого супутника. Необхідність проведення чотирьох вимірювань визначає пристрій приймача.

Визначення положення супутника у космічному просторі.

Для обчислення своїх координат нам необхідно знати як відстань до супутників, так і місцезнаходження кожного в космічному просторі. Супутники GPS рухаються настільки високо, що їх орбіти дуже стабільні і можна прогнозувати з великою точністю. Станції стеження постійно вимірюють незначні зміни в орбітах, і дані про ці зміни передаються із супутників.

Іоносферні та атмосферні затримки сигналів.

Існують два методи, які можна використовувати, щоб зробити помилку мінімальною. По-перше, можна передбачити, якою буде типова зміна швидкості у звичайний день, за середніх іоносферних умов, а потім запровадити поправку у всі наші виміри. Але, на жаль, не щодня є звичайним. Інший спосіб полягає у порівнянні швидкостей поширення двох сигналів, що мають різні частоти несучих коливань. Якщо порівняти час поширення двох різночастотних компонентів сигналу GPS, зможемо з'ясувати, яке уповільнення мало місце. Цей метод коригування досить складний і використовується тільки в найбільш досконалих, так званих двочастотних приймачах GPS.

Багатопроменевість.

Ще один тип похибок - це помилки «багатопроменеві». Вони виникають, коли сигнали, що передаються з супутника, багаторазово перевідбиваються від навколишніх предметів і поверхонь до того, як потрапляють до приймача.

Геометричний фактор зменшення точності.

Хороші приймачі постачають обчислювальними процедурами, які аналізують відносні становища всіх доступних спостереження супутників і вибирають їх чотирьох кандидатів, тобто. найкраще розташовані чотири супутники.

Результуюча точність GPS.

Результатова похибка GPS визначається сумою похибок від різних джерел. Вклад кожного з них варіюється в залежності від атмосферних умов та якості обладнання. Крім того, точність може бути цілеспрямовано знижена Міністерством оборони США внаслідок встановлення на супутниках GPS так званого режиму S/A (Selective Availability - обмежений доступ). Цей режим розроблений для того, щоб не дати можливому противнику тактичної переваги у визначенні розташування за допомогою GPS. Коли і якщо цей режим встановлений, він створює найбільш істотний компонент сумарної похибки GPS.

Висновок:

Точність вимірівза допомогою GPS залежить від конструкції та класу приймача, числа та розташування супутників (в реальному часі), стану іоносфери та атмосфери Землі (сильної хмарності тощо), наявності перешкод та інших факторів. «Побутові» GPS-прилади, для «громадянських» користувачів, мають похибку вимірювання в діапазоні від ±3-5м до ±50м і більше (в середньому реальна точність, при мінімальній перешкоді, якщо нові моделі, становить ±5–15 метрів у плані). Максимально можлива точність досягає +/- 2-3 метри на горизонталі. По висоті від ±10-50м до ±100-150 метрів. Висотомір буде точніше, якщо проводити калібрування цифрового барометра по найближчій точці з відомою точною висотою, (зі звичайного атласу, наприклад) на рівному рельєфі місцевості або за відомим атмосферним тиском (якщо воно не дуже швидко змінюється, при зміні погоди). Вимірники високої точності «геодезичного класу» – точніше на два-три порядки (до сантиметра, у плані та за висотою). Реальна точність вимірювань зумовлена ​​різними факторами, наприклад – віддаленістю від найближчої базової станції, що коригує, в зоні обслуговування системи, кратністю (числом повторних вимірювань / накопичень на точці), відповідним контролем якості робіт, рівнем підготовки та практичним досвідом спеціаліста. Таке високоточне обладнання може застосовуватися тільки спеціалізованими організаціями, спеціальними службами та військовими.

Для підвищення точності навігаціїрекомендується використовувати GPS-приймач – на відкритому просторі (немає поруч будівель або дерев) з досить рівним рельєфом місцевості, і підключати додаткову зовнішню антену. Для цілей маркетингу, таким апаратам приписують «подвійну надійність і точність» (посилаючись на дві супутникові системи, що одночасно використовуються, Глонасс і Джипіес), але реальне фактичне, поліпшення параметрів (підвищення точності визначення координат) може становити величини — лише до декількох десятків відсотків . Можливе лише помітне скорочення часу гарячого-теплого старту та тривалості вимірювань

Якість вимірів джипіес погіршується, якщо супутники розташовуються на небі щільним пучком або на одній лінії і "далеко" - у лінії горизонту (все це називається "погана геометрія") і є перешкоди сигналу (висотні будівлі, що закривають, що відображають сигнал, дерева, круті гори поблизу) ). На денній стороні Землі (освітленої в даний момент Сонцем) - після проходження через іоносферну плазму, радіосигнали послаблюються і спотворюються на порядок сильніше, ніж на нічний. Під час геомагнітної бурі, після потужних сонячних спалахів, можливі перебої та тривалі перерви в роботі супутникового навігаційного обладнання.

Фактична точність джипіескі залежить від типу GPS-приймача та особливостей збору та обробки даних. Чим більше каналів (їх має бути не менше 8) у навігаторі, тим точніше і швидше визначаються правильні параметри. При отриманні «допоміжних даних A-GPS сервера розташування» по мережі Інтернет (шляхом пакетної передачі даних, у телефонах та смартфонах) — збільшується швидкість визначення координат та розташування на карті

WAAS (Wide Area Augmentation System, на американському континенті) та EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Services, в Європі) – диференціальні підсистеми, що передають через геостаціонарні (на висоті від 36 тис.км у нижніх широтах до 40 тисяч кілометрів) ) супутники коригуючу інформацію на GPS-приймачі (вводяться поправки). Вони можуть поліпшити якість позиціонування ровера (польового, пересувного приймача), якщо поблизу розташовуються і працюють наземні базові коригуючі станції (стаціонарні приймачі опорного сигналу, що вже мають високоточну координатну прив'язку). При цьому польовий та базовий приймач повинні одночасно відстежувати однойменні супутники.

Для підвищення швидкості виміріврекомендується застосовувати багатоканальний (8-й канальний і більше), приймач із зовнішньою антеною. Повинні бути видимі як мінімум три супутники GPS. Чим їх більше, тим кращий результат. Необхідна, як і, хороша видимість небозводу (відкритий горизонт). Швидкий, "гарячий" (тривалістю в перші секунди) або "теплий старт" (півхвилини або хвилина, за часом) приймального пристрою – можливий, якщо він містить актуальний, свіжий альманах. У випадку, коли навігатор довго не використовувався, приймач змушений отримувати повний альманах і, при його включенні, буде проводитися холодний старт (якщо прилад з підтримкою AGPS тоді швидше — до декількох секунд). Для визначення лише горизонтальних координат (широта/довгота) може бути достатньо сигналів трьох супутників. Для отримання тривимірних (з висотою) координат - потрібні як мінімум чотири сп-ка. Необхідність створення власної, вітчизняної системи навігації пов'язана з тим, що GPS – американська, потенційних противників, які можуть у будь-який момент Ч, у своїх військових та геополітичних інтересах, селективно відключити, «глушити», модифікувати її в якомусь регіоні чи збільшити штучну , систематичну помилку в координатах (для іноземних споживачів цієї послуги), що й у мирний час завжди є.

ГЛОНАСС/GPS для всіх: випробування на точність та доступність позиціонування однокристального приймача у складних умовах експлуатації

Philip Mattos (Філіп Маттос)
Переклад: Андрій Русак
support@сайт
Вікторія Буланова
[email protected]
Однокристальний GNSS приймач, який зараз вийшов у серійне виробництво, був випробуваний в умовах щільної міської забудови з метою демонстрації переваг мультисистемної (ГЛОНАСС та GPS) роботи споживчого приймача. Застосування комбінованої системи ГЛОНАСС/GPS почалося з кількох десятків тисяч приймачів для геодезичної зйомки, зараз працюють мільйони споживчих пристроїв. Завдяки зростанню кількості персональних пристроїв супутникової навігації, появі автомобільних ОЕМ-систем та мобільних телефонів вдалося досягти суттєвих обсягів на ринку у 2011 році. Впевненість у перспективності розвитку ринку навігаційних користувацьких пристроїв підштовхує виробників високочастотних специфічних компонентів, таких як антени та ПАР-фільтри, до збільшення обсягів виробництва та оптимізації вартості товарів. Однією з перших російських компаній, яка випустила ринку модулі, виконані з урахуванням приймача STM, стала НАВІА. ГЛОНАСС-модулі НАВІА вже зарекомендували себе як надійні, зручні модулі для виробництва готових терміналів навігації та управління об'єктами, що рухаються. Різні тести модулів показали, що ML8088s і GL 8088s відповідають усім заявленим характеристикам виробника і можуть успішно застосовуватись у пристроях моніторингу.

Випробування однокристального ГЛОНАСС/GPS приймача в Лондоні, Токіо та Техасі були проведені для того, щоб показати, що спільне використання всіх видимих ​​супутників ГЛОНАСС у поєднанні з GPS дає кращу доступність позиціонування в умовах щільної міської забудови, а в разі поганої доступності позиціонування - кращу його точність.

Очевидно, що мультисистемні приймачі дуже потрібні на споживчому ринку. Вони можуть забезпечити роботу по більшій кількості супутників в умовах «міських каньйонів», де в зоні видимості є лише частина небесної півсфери і потрібна висока надійність у відсіюванні зайвих сигналів, коли якість корисних сигналів сильно погіршена через багаторазові переображення та атеньюації. p align="justify"> Далі коротко описуються труднощі інтеграції системи ГЛОНАСС (і надалі GALILEO), на основі якої випускаються економічні пристрої для масового споживача. Для такого ринку, з одного боку, вартість стоїть на першому місці, а з іншого боку, висуваються високі вимоги до продуктивності, пов'язані з низьким рівнем сигналу, обмеженням в енергоспоживання, коротким часом «холодного» старту та стабільності позиціонування.

Ціль полягала в тому, щоб, використовуючи всі доступні супутники, покращити роботу споживчих навігаційних пристроїв в умовах приміщень та міської забудови. 2011 пройшов під егідою підтримки ГЛОНАСС, розвиток цієї супутникової системи випереджає GALILEO приблизно на три роки. При проектуванні приймачів важливо було подолати проблеми несумісності апаратної підтримки ГЛОНАСС та GPS. Тобто частотно-модульований сигнал ГЛОНАСС зажадав ширшої смуги частот, ніж сигнали імпульсно-кодової модуляції, що використовуються GPS, смугових фільтрів з різними центрами частот та різною швидкістю передачі елементів сигналу. І все це без значного збільшення вартості приймача.

За ідеальних умов експлуатації, супутники з додаткових угруповань будуть малоефективними, оскільки доступність позиціонуванняя наближається до 100 процентів у використанні тільки GPS. Присутність в іоносфері семи, восьми або дев'яти супутників, що використовуються для позиціонування, в режимі фіксації мінімізує сумарну помилку і дає правильні координати.

В екстремальних умовах експлуатації застосування лише GPS дозволяє визначити положення, але використання при цьому лише трьох, чотирьох, п'яти супутників, зосереджених у вузькій частині небесної півсфери, призводить до поганих значень DOP. Збільшення числа супутників значно підвищує точність, унаслідок чого покращується DOP та усереднюється кількість багатопроменевих помилок. Обмеження числа супутників, що позиціонуються, призводить до накладення багатопроменевих помилок на визначення координат посилюваних DOP. Додавання другого або третього супутникового угруповання передбачає розширення числа видимих ​​супутників, і таким чином у процесі визначення координат бере участь більша кількість супутників, що призводить до зменшення помилок.

Тому в екстремальних умовах, де використання лише GPS недостатньо, додаткове застосування супутників ГЛОНАСС (і надалі GALILEO) підвищує доступність позиціонування до 100% (за винятком підземних тунелів).

Фактично, доступність – це петля, що самопокращується, позитивного зворотного зв'язку: оскільки супутники постійно відстежуються, то, навіть будучи відхиленні їх від участі в поточному вирішенні завдання позиціонування за допомогою алгоритмів RAIM /fault і FDE, не потрібно повторного їх пошуку — вони вже стали доступними для застосування раніше. Якщо процес позиціонування не переривається, то можна продовжувати точно передбачати фази для супутників із закритими перешкодами, що дозволяє здійснювати миттєве використання їх при виході з тіні, так як при цьому не потрібно прийом додаткової інформації для їх пошуку і фіксації.

Додаткові видимі супутники дуже важливі для споживача, зокрема, як приклад, при «self-assistance» («самообслуговуванні»), коли мінімальна група представлена ​​п'ятьма супутниками, а не трьома-чотирма, щоб автономно встановити, що всі супутники «правильні» , з використанням методів автономного контролю цілісності приймача (RAIM) «Самообслуговування» має ще більші переваги у ГЛОНАСС: не потрібно ніякої інфраструктури типу assisted-серверів, що завжди призводять до затримки в обслуговуванні. Метод ГЛОНАСС передачі параметрів супутникових орбіт у форматі Кеплерівський також дуже підходить для алгоритму «самообслуговування».

Значення випробувань

Попередні спроби охарактеризувати переваги мультисистемних пристроїв у міських умовах були припинені через необхідність використання професійних приймачів, не призначених для таких рівнів сигналу, а також довелося б отримувати окремі результати для кожної групи або пожертвувати одним із супутникових вимірювань для вимірювання часу. Ці обставини не дозволили продовжити випробування пристроїв, запланованих для виходу на масовий ринок.

Вихід нового мультисистемного рішення має велике значення, оскільки тестований приймач є по-справжньому масовим пристроєм, якщо він має підвищену чутливість і готовий як для вимірювання, так і для обчислення. Таким чином автор цієї статті вперше повідомляє абсолютно достовірні результати випробувань.

Передісторія

Випробування проводилися на однокристальному приймачі GNSS Teseo-II (STA-8088). Коротка історія: це продукт 2009 року випуску, виробництва STM, заснований на Cartesio+ з вже включеними функціями GPS/GALILEO та процесором цифрових сигналів (DSP), він був готовий до імплантування функції ГЛОНАСС, що призвело до створення чіпа Teseo-II (продукт 2010 року) ). Результати випробувань із реальними супутниковими сигналами були отримані на Baseband-чіпі у FPGA реалізації вже наприкінці 2009 року, а у 2010 році – вже при використанні готового чіпа.

Поточний дизайн вимагає введення додаткових незначних доробок схеми. Необхідні апаратні та програмні зміни DSP були невеликими і включені до наступного запланованого оновлення схеми TeseoII. Реалізація схеми RF-частини зажадала набагато більшої уваги, ніж двоканальна схема з каскадом проміжної частоти (IF) та аналого-цифрової перетворювачем (ADC), з додатковим перетворенням частоти та ширшої смуги частот фільтра IF. Але, так як область кристала з RF-частиною, що знаходиться на ній, в загальному обсязі дуже мала, то навіть 30% збільшення схеми тут незначні для всієї схеми. Відповідно, дизайн чіпа розрахований на загальну однокристальну систему (RF і BB, від антени до позиціонування, швидкості та синхронізації (PVT)), тому загальна площа кристала для 65-нанометрового процесу дуже мала.

З комерційної точки зору, включення всіх трьох супутникових груп (GPS/ГЛОНАСС таGALILEO) в одну мікросхему нове для споживача. Багато хто з присутніх на російському ринку компаній зупинилися на двосистемному підході, аби задовольнити вимоги уряду РФ про необхідність роботи в системі ГЛОНАСС. Вони не замислювалися про майбутнє глобально, коли у світі будуть присутні кілька угруповань позиціонування і, можливо, кожна з країн — учасниць цього процесу висуватиме надалі вимоги до переважного використання своєї — рідної — системи.

У цьому плані рішенняTeseo— IIє революційним, т.к. заздалегідь підготовлено до такого сценарію і вже зараз може приймати системи ГЛОНАСС/ GPS/ GALILEO/ QZSSіSBAS.

Технічно, включення до групи незалежних каналів прийому та обробки системи ГЛОНАСС – теж новинка, тоді як комбінація GPS/GALILEO – вже стандартна практика. Для досягнення такої гнучкості також знадобилися нові технічні рішення, що враховують апаратні RF затримки, відмінності в швидкості передачі сигналів. На додаток до цього, існують вже відомі корекція універсального глобального часу (UTC) і проблема корекції геоїду.

Прямий перехід на одночіпове рішення (RF+Baseband+CPU) зустрічається нечасто: це важливий технологічний прорив. Довіра до цього кроку зумовлена ​​досвідом використання RF частини та відпрацьованою схемою Baseband процесора. За основу було взято зовнішній RF інтерфейс STA5630 та модифікований GPS/GALILEO DSP, які раніше були застосовані у Cartesio+.

Надійність використання STA5630/Cartesio+ була доведена при масовому виробництві як окремих схем ще до виходу однокристальних рішень «три-в-одному».

На відміну від двочіпових рішеньGPS/ГЛОНАСС модулів, присутніх на російському ринку, одночіпове рішення відSTMicroelectronics (Teseo— II) STA8088 FGволодіє набагато більшою надійністю, перешкодозахищеністю, меншим енергоспоживанням і, звичайно, меншими розмірами (модуль ML8088 sмає розміри 13х15 мм).

Підтримка ГЛОНАСС та GALILEO – це крок уперед щодо попереднього покоління апаратної частини RF. GALILEO сумісний з GPS і тому можна було використовувати існуючу схему, а ГЛОНАСС зажадав додаткових змін. Див. малюнки 1 та 2.

Малюнок 1.

Малюнок 2.ЗміниBaseband частини для підтримки ГЛОНАСС

У RF-частині, LNA, RF-підсилювач і перший змішувач були об'єднані в один канал. Це дозволило заощадити на кількості висновків чіпа та звести до мінімуму енергоспоживання. Понад те, це дозволило зберегти зовнішні витрати для виробників устаткування. Сигнал ГЛОНАСС, знижений у першому змішувачі до 30 МГц, надходить у канал вторинної обробки (показаний коричневим кольором) і мікшируючись до 8 МГц, подається на окремий ADC і далі в Baseband частину.

У Baseband частині передбачається додатковий попередній каскад обробки (позначений коричневим кольором), який перетворює сигнал 8 МГц, що необхідно для подачі Baseband і пропускає отриманий сигнал через режекторний фільтр захисту від загороджувальних перешкод, а також знижує частоту дискретизації до стандартного значення 16, придатної для обробки апаратного забезпечення DSP.

Існуючі пристрої захоплення та канали стеження можуть вибрати куди і коли прийняти сигнали GPS/GALILEO або ГЛОНАСС, що робить дуже гнучким розподіл каналів по відношенню до супутникових угруповань.

Менш помітним, але дуже важливим моментом по відношенню до продуктивності системи є програмне забезпечення, яке контролює дані апаратні ресурси, по-перше, щоб замкнути петлі PLL стеження і провести вимірювання, а по-друге, фільтр Кальмана, який перетворює виміряне дані PVT, необхідні користувачеві.

Все це зазнало структурної модифікації, щоб забезпечити підтримку роботи з багатьма супутниковими угрупованнями, а не лише з ГЛОНАСС. У цьому випадку розширення програмного забезпечення для прийому майбутніх глобальних навігаційних систем стане етапом еволюційного розвитку, і не вимагатиме серйозних доопрацювань самого кристала.

Програмне забезпечення працювало на реальному кристалі з 2010 року, але при використанні сигналів від будь-якого симулятора або статичних встановлених на даху антен були доступні лише GPS дані, які були настільки хороші, що не дозволяли будь-яких маневрів для дослідження з поліпшення системи. На початку 2011 року стали доступні передвиробничі зразки чіпів та налагоджувальні плати з антенами в корпусі, що уможливило проведення мобільних польових випробувань у всьому світі.

Фактичні результати

До народження кристала з мультисистемним прийомом, результати вже були видимі за попередніми випробуваннями, проведеними з використанням професійних приймачів з роздільними вимірами GPS та ГЛОНАСС. Проте ці випробування не дали хороших даних для споживчого приймача, тому що вони показали низьку чутливість. Приймачі вимагали досить чистого сигналу для управління PLL, але це не можна було зробити в умовах міста, і що найголовніше, приймачі створювали два окремі рішення за наявності постійного додаткового супутника для вирішення міжсистемних відмінностей у часі. Незв'язані рішення не дозволяли передбачати становище супутників одного угруповання рахунок обчислення їх становища, спираючись на координати, розраховані із застосуванням інший, що одна із головних переваг мультисистемних приймачів GNSS.

Моделювання видимих ​​супутників було поведено у 2010 році в умовах щільної міської забудови в Італії, центрі Мілану. Результати, що середняються кожну хвилину за повні 24 години представлені в Таблиці 1. Середня кількість видимих ​​супутників збільшувалася від 4,4 тільки з GPS, до 7,8 для GPS + ГЛОНАСС, з кількістю точок без фіксації позиції (No Fix) рівним нулю . Причому в режимі "тільки з GPS" було отримано 380 помилкових точок, що склало близько 26% загального часу прийому.

Таблиця 1.Точність та доступністьGPSіGPS+ГЛОНАСС, в середньому понад 24 години

Однак доступність супутників сама по собі не була самоціллю. Наявність більшої кількості супутників в тому самому невеликому ділянці небесної півсфери над міською забудовою може бути недостатнім через геометричне зниження точності. Для вивчення цих даних геометрична точність, представлена ​​HDOP . При спільному використанні ГЛОНАСС і GPS результат виявився в 2,5 рази кращим.

Попередні дослідження показали, що в окремих містах, де проводилися випробування, були доступні від двох до трьох додаткових супутників, але один з них використовувався для визначення часу. При застосуванні поєднаного на одному кристалі високочутливого приймача ми припускали, що буде задіяно від чотирьох або п'ять додаткових супутників.

Фактичні результати набагато перевершили наші очікування. По-перше, з'явилися сигнали багатьох інших супутників, оскільки всі попередні випробування і симуляції виключали відбиті сигнали. Маючи додаткові сигнали, приймач значно покращив показники DOP. Ефект впливу відбитків на точність був значно знижений, по-перше рахунок кращої геометрії позиціонування, а по-друге рахунок можливості алгоритмів FDE/RAIM підтримувати стійкість стеження супутниками. До того ж зменшилася кількість хибних сигналів, здатних спотворити дані про координати.

Результати, представлені тут, отримані від інтегрованого високочутливого приймача, яким є приймач NAVIA ML8088s, виконаного на чіпі STA8088s. Він оптимізований для виявлення сигналів навіть дуже низького рівня та отримання результатів, отриманих безпосередньо від усіх супутників, що знаходяться в полі зору, незалежно від угруповання. Це забезпечує 100-відсоткову доступність супутників та значно підвищує точність у складних умовах міської забудови.

Доступність

Застосування високочутливих приймачів, які не залежать від петель фазової синхронізації (PLL), забезпечує повну доступність у сучасних містах, навіть при відображенні поверхні скла в сучасних будівлях. Тому тепер уже потрібні деякі інші визначення доступності, окрім «доступних чотирьох супутників». Наприклад, відстеження супутників на заданому рівні якості сигналу, результат якого залежить від DOP. Навіть DOP буває важко оцінити, оскільки фільтр Кальмана привласнює різні ваги кожному супутнику, які не враховуються при розрахунку DOP. А також, окрім миттєвих вимірів, даний фільтр використовує історичне положення та поточну швидкість, що залишає на незмінному рівні точність позиціонування.

На малюнку 3 показана доступність супутників у режимі стеження. Випробування проводились у фінансовому районі Лондона у травні 2011 р.

Супутники, що відстежуютьсяGPS, ГЛОНАСС,GPS+ГЛОНАСС

Малюнок 3.GPS(позначено блакитним) проти ГЛОНАСС (позначено червоним) та всіх відстежуваних супутниківGNSS(Позначено зеленим).

Як бачимо на рис. 3, всього є 7-8 супутників ГЛОНАСС і 8-9 супутників GPS, тобто мульти-GNSS — близько 16 супутників. Був період, коли сигнали супутників не вловлювалися: під час проходження тунелю Blackfriars Underpass, позначка часу приблизно 156 400 секунд. В інших районах міста, за часом приблизно в 158 500 і 161 300 секунд, видимість знижувалася до чотирьох супутників, але загальна їх кількість ніколи не була менше восьми. Слід звернути увагу, що тестування проходило в старому місті, де знаходяться в основному кам'яні будівлі, тому сигнали, що відбивають, слабші, ніж від будівель зі скла і металу.

Незважаючи на те, що поза тунелями доступність супутників становить 100%, вона може бути обмежена DOP або точністю позиціонування. Як видно на малюнку 4, за результатами інших випробувань у Лондоні, мульти-GNSS DOP залишається нижче 1, як має бути при 10-16 видимих ​​супутників, у той час як DOP тільки GPS часто вище 4, при цьому які-небудь спотворення через відбиття і слабкі сигнали значно збільшують DOP до 10 в піку.

GPSу порівнянні зGNSS

Малюнок 4.ТількиGPSпроти поєднанихGPS/ГЛОНАСС показників зниження точності

Оскільки випробування, проведені в травні 2011 року, були досить нескладними для створення стресових умов, за яких GPS потребував підтримки мульти-GNSS, було проведено нове тестування в серпні 2011 року. Як показано на пташиному повітрі (рис.5), випробування проводилися в сучасній висотній частині міста, Canary Wharf. Окрім того, дороги у місті дуже вузькі, що ще більше ускладнило міські випробування. Будівлі зі скла та металу сучасної частини міста, як правило, дають краще відображення, ніж кам'яні будівлі, викликаючи «зашкалювання» алгоритмів RAIM та FDE.

Малюнок 5. GPS проти GNSS, Лондон, Canary Wharf

Отримання результатів режиму «тільки GPS» утруднено (показано зеленим кольором), особливо в закритій частині станції Docklands, центральний лівий, нижній шлях.

Малюнок 6 показує самі реальні результати випробувань, відображені на схематичній карті доріг.

Малюнок 6. GPS проти GNSS, Лондон, Canary Wharf, схематична карта

Тестування мульти-GNSS (блакитного кольору) показало дуже хороші результати, особливо на північній (у східному напрямку) частині петлі (водіння у Великій Британії лівостороннє, таким чином, за годинниковою стрілкою утворюється одностороння петля).

Малюнок 7. а) Випробування Токіо: Teseo-I (GPS) проти Teseo-II (GNSS); б) DOP під час випробувань у Токіо

Подальші випробування були проведені в офісах STMicroelectronics по всьому світу. Малюнок 7а показує випробування в Токіо, де жовтим кольором позначено результати тестів попереднього покоління чіпів без ГЛОНАСС і червоним - Teseo-II з GPS + ГЛОНАСС.

Малюнок 7б дає деяке пояснення визначення точності, показуючи DOP під час випробування. Можна побачити, що Teseo-II DOP рідко були вище 2, але показники режиму «тільки GPS» (Teseo-I) перебували між 6 і 12 у складній північній частині, обведеній у гурток.

Повторюємо, що алгоритм випробувань є нескладним для GPS, але точність визначення утруднена.

Подальші випробування в Токіо виконані на вужчих міських вулицях у тих же умовах тестування, показані на Малюнку 9. Блакитним кольором – лише GPS, червоним – GPS+ГЛОНАСС, спостерігається значне покращення результатів.

На Малюнку 9 застосована та сама колірна схема для відображення результатів тестування в Далласі, цього разу з приймачем GPS конкурента проти Teseo-II з конфігурацією GPS + ГЛОНАСС, знову спостерігаємо дуже хороші результати.

Малюнок 8. ТількиGPS(блакитний) проти мульти-GNSS(червоний), Токіо.

Малюнок 9. ТількиGPS(блакитний, приймач конкурента-виробника) у порівнянні зGNSS(червоний), Даллас.

Інші супутникові угруповання

Хоча апаратне забезпеченняTeseo— IIпідтримує таGALILEOдоки немає доступних супутниківGALILEO(на вересень 2011 р.), так що пристрої на базі цього чіпа, що знаходяться у використанні по всьому світу, досі не мають завантаженого програмного забезпечення для обслуговування цього супутникового угруповання. Однак якщо настане час застосування GALILEO, завжди є можливість зробити оновлення програмного забезпечення.

Японська система QZSS має один доступний супутник, що передає традиційні GPS-сумісні сигнали, SBAS сигнали та L1C BOC сигнали. Teseo-II за допомогою функцій поточного завантаженого ПЗ може обробляти перші два з них, і поки застосування SBAS марно в умовах міської забудови, оскільки відображення сигналів і перешкод є локальними і не вловлюваними, метою системи QZSS є надання супутника з дуже великим кутом, щоб цей супутник завжди був доступний у міській місцевості.

Малюнок 10 показує випробування в Тайбеї (Тайвань) з використанням GPS (жовтий колір) у порівнянні з мульти-GNSS (GPS плюс один супутник QZSS (червоний колір)), та справжні значення (фіолетовий колір).

Малюнок 10. ТількиGPS(жовтий) у порівнянні з мульти-GNSS (GPS+ QZSS (1 супутник, червоний)), справжнє значення -фіолетовий, Тайбей
Подальша робота

Випробування будуть продовжені для більш точних кількісних результатів. Тестування пройде у Великій Британії, де є схеми доріг з векторними даними для відображення реальних напрямів пересування. Планується модифікація апаратної частини з метою підтримки системи Compass та GPS-III (L1-C), на додаток до вже наявного GALILEO. Пошук і відстеження цих сигналів вже було продемонстровано з використанням попередньо записаних семплів, що транслюються, сценаріїв на імітаторах сигналів GNSS.

У 2011 році система Compass була недоступною. У зв'язку з чим роботи над кремнієвим виконанням Teseo-II були орієнтовані в основному на максимальну гнучкість в умовах різної кодової довжини, наприклад, BOC або BPSK, що дозволило за наявності того чи іншого завантаженого програмного забезпечення для конфігурації функцій апаратного забезпечення DSP, отримати можливість сумісності різних супутникових угруповань.

Результати робіт над сумісністю поточної версії мульти-GNSS ЧИПа були слабкі: через те, що центральна частота системи Compass 1561 МГц може підтримуватися лише за допомогою керованого напругою генератора та PLL, система Compass не може працювати одночасно з іншими супутниковими угрупованнями. Крім того, швидкість передачі кодів у системі Compass складає 2 млн. біт/с, що теж не підтримується Teseo-II і може бути приведена до стандартної за рахунок використання зовнішніх альтернативних схем, що означає серйозні втрати сигналів.

Так що роботи з підтримки Compass актуальні лише для досліджень та розробки програмного забезпечення, для односистемного рішення, або з використанням окремого чипу RF.

Поширений по всьому світу сигнал Compass, який знаходиться у форматі сигналу GPS/GALILEO на несучій частоті та на кодовій довжині та швидкості, буде повністю сумісний усередині однієї мульти-GNSS схеми, але швидше за все не раніше 2020 року.

Випробування у міських умовах повторюватимуться у міру розвитку угрупованняGALILEO. За наявності 32 каналів можна використовувати поділ 11/11/10 (GPS/ GALILEO/ГЛОНАСС), за наявності повного складу всіх трьох груп, але в рамках сучасних вимог до навігаційних послуг комбінація 14/8/10 є більш ніж достатньою.

Висновок

Мультисистемний приймач може включати GPS, ГЛОНАСС і GALILEO при мінімально збільшеній вартості. Маючи 32 канали стеження і до 22 видимих ​​супутників, навіть у найсуворіших міських умовах можна забезпечити 100% доступність та прийнятну точність позиціонування. Під час проведення тестування зазвичай видно 10–16 супутників. Множинність вимірювань дозволяє зробити алгоритми RAIM і FDE набагато ефективнішими при усуненні сигналів, що погано відображаються, а також зводить до мінімуму геометричні ефекти спотворення сигналів, що залишилося.

Останнім часом із розвитком російської ГЛОНАСС потреби навігаційного ринку на мультисистемних приймачах лише наростають. Ряд вітчизняних компаній застосовують однокристальні чіпи STMдля розробки своїх ГЛОНАСС-модулів та готових корпусних пристроїв. Зокрема, компанія НАВІА в 2011 році випустила на ринок відразу 2 поєднані ГЛОНАСС/ GPS/ Galileoмодуля, випробування яких показали дуже добрі результати.

Доступність миттєва чи інтегральна(англ. Availability – представляє % часу протягом якого виконується умова PDOP<=6 при углах места КА >= 5 градусів. Простий приклад: у минулі часи до 2010 р доступність по ГЛОНАССу була в деяких районах земної кулі не вище 70-80% (а зараз скрізь 100%!)

Зниження точностіабо Геометричне зниження точності(англ. Dilution of precision, DOP, англ. Geometric Dilution of Precision, GDOP)

RAIM(англ. Receiver Autonomous Integrity Monitoring— Автономний Контроль Цілісності Приймача (АКЦП), технологія, розроблена для оцінки та підтримки цілісності системи GPS, приймача GPS. Особливо це важливо в тих випадках, де коректна робота GPS систем, необхідна для забезпечення належного рівня безпеки, наприклад авіації або морської навігації.