GPS přijímač a jeho charakteristiky P r e z e n t a c e 1 1 KONSTRUKCE GPS PŘIJÍMAČŮ A JEJICH CHARAKTERISTIKY

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "GPS přijímač a jeho charakteristiky P r e z e n t a c e 1 1 KONSTRUKCE GPS PŘIJÍMAČŮ A JEJICH CHARAKTERISTIKY"

Karolína Staňková
před 7 lety
Počet zobrazení:

GPS přijímač a jeho charakteristiky P r e z e n t a c e 1 1 GLOBÁLNÍ NAVIGAČNÍ A POLOHOVÉ SYSTÉMY David Vojtek Institut geoinformatiky Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Konstrukce GPS

1 GPS přijímač a jeho charakteristiky P r e z e n t a c e 1 1 GLOBÁLNÍ NAVIGAČNÍ A POLOHOVÉ SYSTÉMY David Vojtek Institut geoinformatiky Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Konstrukce GPS přijímačů a jejich vlastnosti GPS přijímače pro cvičení Time to First Fix Obecné schéma přijímače a popis v čem se jednotlivé typů přijímačů mohou od sebe lišit. KONSTRUKCE GPS PŘIJÍMAČŮ A JEJICH CHARAKTERISTIKY 1

přijímačů a jejich vlastnosti GPS přijímače pro cvičení Time to First Fix Obecné schéma přijímače a

2 Signály družic Anténa Získání/sledování kódu Získání/sledování nosné frekvence Synchronizace datových bitů Kódové/fázové pseudovzdálenosti Demodulace navigační zprávy Zpracování signálu Měřící přijímač Zpracovává data získána měřícími přijímači: Poloha, čas, rychlost a zrychlení. Aplikace real-time korekcí Přepočet h -> H Paměť s daty z posledních měření efemeridy, almanach, GPS čas, poloha Vstupní jednotka Měřící přijímač navigační počítač Poloha, rychlost, čas, zrychlení Předzpracování signálů: Před zesílení Filtrování Digitalizace oscilátor Měřící přijímač Frekvenční syntetizér INS DGPS, RTK korekce 1-PPS Timing Signal Výškoměr A-GPS data Externí vstup Externí časová základna Měřící přijímač je často označován jako kanál. Převzato a upraveno z HRD96 a MOH01 Patch Nejběžnější typ Nižší třída GPS přístrojů Dome -- Choke ring anténa Pro přesné měření Odstranění signálů odražených od země (multipath reduction) Helix (Volume) Šroubovice Konstrukčně náročnější Blade Aerodynamický tvar (letectví) Phased-array Umožňuje dynamicky nulovat signál z vybraných směrů Vojenské aplikace Pro přesná měření se antény kalibrují typicky antény referenčních stanic Zjištění fázového středu antény Interní anténa Nižší třída GPS s patch anténou Integrovaná v elektronice přístroje Externí anténa Střední a vyšší třída GPS Umožňuje lépe směřovat anténu Aktivní anténa s předzesilovačem 2

Aplikace real-time korekcí Přepočet h -> H Paměť s daty z posledních měření efemeridy, almanach, GPS čas, poloha Vstupní jednotka Měřící přijímač navigační počítač Poloha, rychlost, čas, zrychlení

3 Jednokanálové a hybridní Sledované družice se na kanálů přepínají interval 3-5 ms All in View (vícekanálové) 12 a více kanálů Každý kanál je určeny pro sledování jedné družice NTR Kódové přijímače Fázové přijímače Jedno frekvenční Dvou frekvenční C/A-kód C/A-kód a P-kód Bezkódové Bez korekcí DGPS RTCM v.2, RTCM v.2.1, RTCM v.2.2 RTK RTCM v.2, RTCM v.2.1, RTCM v.2.2, RTCM v.2.3, RTCM v.3, CMR/CMR+ SBAS EGNOS/WAAS/MSAS OmniStar NTR Možnost práce s GNSS: GPS GPS/GLONASS GPS/GLONAS/GALILEO Externí časová základna 1-PPS Timing Signal Geoid Magnetická variace RAIM INS Výškoměr A-GPS Proprietární technologie 3

02 Kódové přijímače Fázové přijímače Jedno frekvenční Dvou frekvenční C/A-kód C/A-kód a P-kód Bezkódové Bez korekcí DGPS RTCM v.2, RTCM v.2.1, RTCM v.2.2 RTK RTCM v.

4 10 m 1 m 10-ky cm mm PCMCIA, BT a OEM moduly Navigace turistická/auto Lodní navigace Letecká navigace Mapovací přijímače 4 Přijímače pro kosmickou navigaci Měřičské přijímače Referenční stanice Přijímače pro časová měření FÁZOVÉ KÓDOVÉ - Popis technických parametrů přijímačů použitých ve cvičení. GPS PŘIJÍMAČE PRO CVIČENÍ Juno 3D L1 C/A-kód SBAS (WAAS/EGNOS) SiRF Star III Vestavěná anténa Bluetooth rozhraní NMEA-0183, SiRF Frekvence zasílání dat 1Hz 12 kanálový Zdroj: 4

parametrů přijímačů použitých ve cvičení.

5 GMS-2 (GMS-2 PRO) GPS/GLONASS L1 C/A kódová a fázová WAAS/EGNOS/MSAS DGPS (Postprocessing/Real-time) RTCM v2., RTCM v2.1, RTCM v kanálový All-in-View Zabudovaná zařízení: Digitální fotoaparát (SXGA) Kompas Akcelerometr Laserový dálkoměr (ve variantě GMS-2 PRO) Zdroj: HiPer-GD GPS/GLONAS 1) L1 (C/A a P) a L2 kódová a fázová měření EGNOS/WAAS/MSAS RAIM DGPS (Postprocessing/Real-time) RTK (1Hz) 40 kanálový Co-Op tracking Multipath reduction Zdroj: 1) Funkce není u školních GPS aktivována Net-G3 GPS, GLONAS, GALILEO 1) L1 (C/A, P), L2 (L2C 1), P), L5 1) kódová a fázová měření EGNOS/WAAS RTK (10Hz) TSP, RTCM v2.x, RTCM v3, CMR/CMR+ 72 kanálový Co-Op tracking Multipath reduction Zdroj: 1) Funkce není zatím dostupná 5

6 Aneb co dělá váš přijímač po startu. TIME TO FIRST FIX Poloha vychází ze: Znalosti GPS času Znalosti polohy družic Vypočtených pseudovzdáleností nalezení družic čas na ustálení sledování kódů a fází čas pro získání GPS času čas pro získání korekcí hodin a efemerid T PVT čas pro navigační výpočet T warm-up spuštění přijímače (cca 2s ) + + T PVT + T warm-up T PVT + T warm-up T PVT + T warm-up Převzato z InsideGNSSMarch/April

nalezení družic čas na ustálení sledování kódů a fází čas pro získání GPS času čas pro získání korekcí hodin a

7 Aktuální efemeridy 1) a opravy hodin družic z posledního měření případně almanach Přibližná poloha uživatele (10-ky km) GPS čas Rychlost výběru družic Rychlost nalezení družic 1) Efemeridy ne starší než 3 hodiny, jinak je nutné získat nové. Požadované informace mohou být uloženy v paměti navigačního počítače. Převzato z KAP05 Optimistický Známá poloha družic efemeridy nebo almanach Známá poloha s přesnosti na 10-ky km Malý časový odstup od posledního měření Všechna potřebná data jsou v paměti navigačního počítače Jeden nebo více z předpokladu porušen! Velká časová nebo prostorová odlehlost měření nebo vymazáni paměti navigačního počítače. Přibližná poloha uživatele Výběr družic z nejvhodnější konstelace např. nejnižší PDOP 12.5 minut na družici 18 s efemeridy a opravy hodin Získání aktualizovaných navigačních dat Almanach Efemeridy družic Aktuálně dostupné družice Nalezení družic (frekvenčně i kódově) Přibližný GPS čas Dopplerovský posun frekvence každé družice Změření pseudovzdálenosti Teplý start s polohou určenou na základě efemerid s (95%) přístroji chybí GPS čas Výborná viditelnost družic a použití masivního paralelního vyhledávání signálů družic zdroj: InsideGNSS March/April

Převzato z KAP05 Optimistický Známá poloha družic efemeridy nebo almanach Známá poloha s přesnosti na 10-ky km Malý časový odstup od posledního měření Všechna potřebná data jsou v paměti navigačního

8 PRN02 - efemeridy PRN04 PRN05 PRN08 - almanach PRN02 PRN04 PRN05 PRN08 - efemeridy Signál družice PRN01 minimálně 18 s (12.5 minut pro almanach) Signál družice PRN02 Navigačních zpráva = efemeridy PRN02 + almanach GPS + minimálně 6 sekund (pseudovzdálenost) GPS přijímač Signál družice PRN03 Signál družice PRN04 minimálně 18 s (12.5 minut pro almanach) Navigačních zpráva = efemeridy PRN04 + almanach GPS + Hledání družice: C/A-kód po ½ bitu 2046 Pro L1 ±4KHz po 500 Hz 16 Signál Vyhledávání družice Celkem kontrola Vyhledávání PRN05 signálů Vyhledávání družice signálů PRN družice signálů PRN A) Nalezena kombinace kódu i frekvence, družice PRN družice je nad horizontem B) Kombinace kódu a frekvence nenalezena, družice není nad horizontem Navigačních zpráva = efemeridy PRN05 + almanach GPS + Navigačních zpráva = efemeridy PRN05 + almanach GPS + Studený start s polohou určenou na základě efemerid s (95%). Výborná viditelnost družic a použití masivního paralelního vyhledávání signálů družic. zdroj: InsideGNSS March/April 2010 Vyhledat první čtyři družice 4 efemeridy + GPS čas Postupně doplňovat navigační zprávy družic efemerid Maximum viditelných družic výběr konstelace podle DOP Zrychlení studeného startu A-GPS (mobilní telefony). DĚKUJI ZA POZORNOST 8

9 Základní konstrukční bloky GNSS přijímače Uveďte základní parametry pro: Navigační GPS přijímač GPS přijímač pro GIS mapování Geodetický GPS přijímač Co je to TTFF a co ovlivňuje délku TTFF KAP05 RAP02 MOH01 Kaplan, Elliott, D.: Understanding GPS: Principles and Applications, Second Edition, Artech House Publishers; 2 edition, 2005, pages 726, ISBN-10: Rapant, P: Družicové polohové systémy první vydání, VŠB Technická univerzita Ostrava, stran 200, ISBN Publikace je dostupná ke stažení na adrese: Mohinder S. G., Lawrence R. W., Angus P. A.: Global Positioning Systems, Inertial Navigation, and Integration., John Wiley & Sons, Inc. 2001, pages 382, Printed ISBN: Publikace je dostupná v rámci Knihovny VŠB-TUO na adrese: IS-GPS-200D TR

: Understanding GPS: Principles and Applications, Second Edition, Artech House Publishers; 2 edition, 2005, pages 726, ISBN-10: 1580538940 Rapant, P: Družicové polohové systémy první vydání, VŠB

10 Studijní opora k předmětu: GLOBÁLNÍ NAVIGAČNÍ A POLOHOVÉ SYSTÉMY GPS přijímač a jeho charakteristiky Prezentace 11 Verze 1.1 David Vojtek Institut geoinformatiky Vysoká škola Báňská-Technická univerzita Ostrava 2010 Prezentace by měla být používaná ve spojení se zdroji, které jsou v ní citované. 10

1 David Vojtek Institut geoinformatiky Vysoká škola Báňská-Technická

Podobné dokumenty

20.2.2014 REKAPITULACE. Princip dálkoměrných měření GNSS

20.2.2014 REKAPITULACE. Princip dálkoměrných měření GNSS Princip dálkoměrných měření GNSS P r e z e n t a c e 2 GLOBÁLNÍ NAVIGAČNÍ A POLOHOVÉ SYSTÉMY David Vojtek Institut geoinformatiky Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Rekapitulace Kapitán a