Jaki jest najwyższy możliwy do osiągnięcia wskaźnik aktualizacji cywilnego odbiornika GPS?

Interesuje mnie znajomość maksymalnego osiągalnego poziomu aktualizacji dla cywilnego odbiornika GPS. konkretnie

• Odbiorniki, które zależą wyłącznie od satelitów GPS (np. Nie obejmują oszacowania ruchu na podstawie IMU do interpolacji)
• Hipotetyczny limit (tj. Z wyłączeniem obaw dotyczących wykonalności, np. Mocy obliczeniowej)
• Częstotliwość aktualizacji po zablokowaniu (np. TTFF)

Najszybsze cywilne układy odbiorcze, jakie znalazłem, mają częstotliwość aktualizacji 50 Hz, takie jak Venus838FLPx.

Według alex.forencich w tym wątku wymiany stosów może to być „raczej wysoka”:

Trudno jest ustalić częstotliwość aktualizacji pozycji na satelitach, ponieważ wszystko znajduje się w odbiorniku. Satelity po prostu przesyłają dane efemerydalne orbity i pory dnia z szybkością 50 bitów na sekundę i częstotliwością chipów CDMA wynoszącą 1,023 MHz, wszystkie precyzyjnie zablokowane fazowo na częstotliwości atomowej. Odbiornik GPS utrzymuje blokadę kodu rozprzestrzeniania się CDMA i używa go do ustalenia różnic czasu dotarcia między satelitami. Pierwsze zablokowanie zajmuje trochę czasu, ale potem pozycja może być aktualizowana z dość wysoką częstotliwością. Nie jestem pewien, jaki jest górny limit.

Nie ma to oczywiście związku z limitami prędkości i wysokości CoCom dla odbiorców cywilnych .

Właśnie to znalazłem.

Czynnikiem ograniczającym jest filtrowanie dolnoprzepustowe po pogłębianiu. Jeśli przyjmiemy gęstość mocy szumu -204dBW / Hz (temperatura szumu ~ 17 ° C), możemy pozwolić na pasmo szumu około 25kHz, zanim osiągnie on moc L1 -160dBW. Nasz czas integracji musi wynosić co najmniej 1/25 000s, aby wykryć sygnał z tła szumu (przy założeniu anteny dookólnej). Jest to teoretyczna granica dla sygnału o pełnej sile.

$T$$B_n$ $T=10^{-3}s$$B_n<=18Hz$$B_n/2$

Możesz oszukiwać za pomocą anteny kierunkowej, ale aby obliczyć azymut i wysokość, musisz ustalić pozycję anteny, co jest sprzeczne z celem systemu nawigacji.

Teraz wracamy do rzeczywistości: skrócenie okresu integracji sprawia, że ​​ustalanie pozycji jest bardziej hałaśliwe. Biorąc pod uwagę budżet łącza gotowego urządzenia, ponad 50 poprawek / s jest marnotrawstwem, chyba że masz naprawdę silny sygnał, wszystko co dostajesz to (fazowy) szum. I jest duże obciążenie obliczeniowe, zje akumulator jak diabli.

Odbiornik GPS działa, utrzymując wewnętrzny „model” oprogramowania pozycji odbiornika (i pochodnych pozycji). Filtr Kalmana jest zwykle używany do synchronizacji tego modelu z rzeczywistością, w oparciu o surowe dane pochodzące z satelitów.

Sygnał z każdego satelity jest zwykle integrowany przez 20 ms na raz, ponieważ jest to okres bitowy danych PSK pochodzących z satelity. Oznacza to, że model otrzymuje surową aktualizację odległości od każdego satelity 50 razy na sekundę. Należy jednak pamiętać, że aktualizacje z różnych satelitów są zasadniczo asynchroniczne (nie wszystkie występują jednocześnie), ponieważ różnice długości ścieżki od satelitów nad głową do satelitów na horyzoncie również są rzędu 20 ms. Gdy nadchodzi każdy nowy pomiar satelitarny, model wewnętrzny jest aktualizowany o nowe informacje.

Gdy odbiornik GPS wysyła komunikat o aktualizacji, dane w wiadomości pochodzą z modelu. Odbiornik może aktualizować model tak często, jak chce, a także wysyłać komunikaty o pozycji tak często, jak chce. Rezultatem jest jednak prosta interpolacja - dodatkowe informacje wyjściowe nie zawierają żadnych nowych informacji. Informacji pasma jest ograniczony przez szybkość, z którą surowce pomiary satelitarne są doprowadzane do filtra.

Jak zauważa Andreas , wysoki wskaźnik wyjściowych wiadomości NIE oznacza, że ​​można śledzić wyższą dynamikę odbiornika. Jeśli musisz śledzić wysoką dynamikę odbiornika, musisz użyć innych źródeł informacji, takich jak IMU. W systemie „ściśle sprzężonym” dane IMU aktualizują ten sam model wewnętrzny, z którego korzysta odbiornik GPS, co pozwala IMU „wspomagać” śledzenie poszczególnych sygnałów GPS.

Pytanie ma także aspekt ekonomiczny. Większość „cywilnych” odbiorników GPS jest bardzo ograniczona kosztowo, a zatem wystarcza tylko moc procesora (i moc baterii), aby spełnić wymagania dotyczące szybkości aktualizacji dla danej aplikacji (np. Nawigacja samochodowa lub komórkowa). Szybkość aktualizacji co sekundę (lub mniej) jest więcej niż wystarczająca dla większości takich aplikacji. Aplikacje „wojskowe” wymagające wyższych częstotliwości aktualizacji mają wyższe budżety na materiały i energię. Odbiorniki GPS są odpowiednio wyceniane, nawet jeśli rzeczywisty sprzęt odbiornika jest zasadniczo taki sam, z możliwym wyjątkiem zastosowania mocniejszego procesora.