Skupina družicové navigace. Katedra radioelektroniky K13137 ČVUT FEL

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Skupina družicové navigace. Katedra radioelektroniky K13137 ČVUT FEL"

Karla Němečková
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Skupina družicové navigace Katedra radioelektroniky K13137 ČVUT FEL

2 Terminologie ie Satellite (Radio) Navigation Systems Družicové radionavigační systémy ~ Radio Determination Satellite Systems Družicové systémy určování polohy ~ Global Navigation Satellite Systems Globální navigační družicové systémy

3 Global Navigation Satellite GPS GLONASS GALILEO Systems WAAS EGNOS MSAS QZSS Augmentation Systems (augmentační zpřesňující systémy)

4 Princip dálkoměrné metody určování polohy (x 1, y 1, z 1 ) (x 2, y 2, z 2 ) z d 2 = cτ 2 (x 3, y 3, z 3 ) d 1 = cτ 1 d 3 = cτ 3 0 signál vysílaný družicí τ 0 τ i = d i /c 0 τ mi x (x, y, z) y signál přijatý uživatelem t user (x 4, y 4, z 4 ) d 4 = cτ 4 (x i - x) 2 + (y i - y) 2 + (z i - z) 2 = (c (τ mi - τ 0 ) ) 2 i = 1, 2, 3, 4

5 C(t) dálko- Měrný kód v přijímači +1-1 τ m t +1 Přijatý dálkom. kód C(t+τ) -1 t R(τ) - 0 τ

6 GPS - NAVSTAR

7 GPS D3 B1 E1 F4 A3 F3 C3 A2 E2 C2 B4 A1 F1 D2 B2 F2 E4 B3 D1 A4 C Mean anomaly C4 E3 D Right ascension of ascending node Inklinace 55 Hlavní poloosa km (výška nad Zemí 20183,6 km) Excentricita nominální e = 0, skutečnost e < 0,02 Plane F E D C B A družice provozní záložní Equator

8 GPS Signál v čase: L1: s(t)=a C C C/A (t).d(t)cos(2πf 1 t)+a P P(t).D(t)sin(2πf 1 t) L2: s(t)= )=A P P(t).D(t)sin(2πf 2 t) Kódový multiplex každá družice má vlastní kódy C C/ Signál v oblasti kmitočtu: C/A (t (t)) a P(t) L2 1227,6 MHz ±12 MHz L1 1575,42 MHz ±12 MHz C/A 1215 P(Y) RNSS P(Y) ARNS/RNSS MHz

9 GLONASS

10 GLONASS 24 družic (33 roviny po 8 družicích) e ~ 0 (kruhové orbity) inklinace 64.8 výška km, perioda 11 h 15 m úhel mezi orbity 120

11 GLONASS Kmitočty: L1: f j = j/16 L2: f i = i/16 [MHz] Modulace: Navigační zprávou Pseudonáhodným dálkoměrným kódem Posloupnost maximální délky Perioda 1 ms Bitová rychlost 511 kb/s 100 Hz auxiliary meander sequence Manchester code

12 GALILEO

13 GALILEO 3 GEO družice: Inmarsat III AOR-E 15.5 W F E ESA Artemis 21.5 E 30 MEO družice: 9 družic v každé z 3 rovin (Walker constellation 27/3/1) 3 záložní (1 v každé rovině) e = 0 (kruhové orbity) inklinace 56 výška km perioda orbitu 14 h 21.6 m

14 GALILEO Architektura REGIONAL COMPONENTS GALILEO CORE SYSTEM LOCAL COMPONENTS IMS Network IMS Network... IULS ICC ICC regional uplink NAV SIS S-band uplink MEO CONSTELLATION TTC uplink. NAV SIS NAV SIS GSS Network Mission uplink C-band uplink NAV SIS... Local Infrastruct. Communication link Local Infrastruct. Communication link INTEGRITY IMS DETERMINATION & DISSEMINATION NAVIGATION CONTROL & CONSTELLATION MANAGEMENT GCC L-band NAV UHF SAR COSPAS-SARSAT GROUND SEGMENT USER SEGMENT External Complementary Systems

15 Augmentations

16 Augmentation Differenční GPS (DGPS) receiver reference station known coordinates transmiter reference station corrections user receiver

17 Augmentation Differenční GPS (DGPS) receiver reference station known coordinates transmitter reference station corrections user receiver

18 Aplikace družicové navigace Geodézie, KartografieK rtografie,, Zeměměřičství Ekologie lokalizace a sledování čer. skládek, stezek zvěře, výskytu druhů,... Integrovaný záchranný systém Preference MHD Kalibrace přistávacích systémů Mapování říčního dna

19 Dynamická preference MHD Flash

20 Projekty a oblasti výzkumu GPS, GLONASS přijímače

21 Projekty a oblasti výzkumu GPS, GLONASS přijímače Referenční stanice DGPS

22 Projekty a oblasti výzkumu GPS, GLONASS přijímače Referenční stanice DGPS GNSS, AGNSS, Indoor navigace Experimentální ní GNSS softwarovýový přijímač

A/D DSP Xilinx FPGA Virtex II LNA PCI Bridge rádiová část

23 Experimentální softwarový přijímač GNSS antenna Radio Frequency Unit DSP Unit LNA Channel 1 Channel 2 Synthesizer A/D DSP Xilinx FPGA Virtex II LNA PCI Bridge rádiová část DSP blok Virtex II FPGA PC Workstation Windows 2000 High Power Computer

24 Experimentální ní přijímač GNSS

25 Architektura experimentálního přijímače pokročilá verze GNSS anténa Rádiová část DSP a Procesor LNA kanál 1 kanál 2 LNA Syntezátor A/D FPGA Xilinx Virtex-II Pro kanál 3 LNA PowerPC jádro PowerPC jádro

26 Signálový procesor (DSP) Deska A/D převodníků FPGA Virtex-II Pro

27 Zpracování signálů GNSS Od vzorce k chipu Příklad: GPS Early/Late korelátor 1) Matematický popis 2) Matlab Simulink model 3) VHDL syntéza, simulace 4) Implementace do FPGA

28 1) Mathematický popis correlator C(t - τ R - /2) u L (ε) τ R C(t - τ m ) + u δ (ε) C( ) generator Σ - filter τ m = τ R + ε correlator C(t - τ R + /2) u E (ε) u δ (ε) =u L (ε) - u E (ε) clock u E (ε) u L (ε) - /2 /2 ε - /2 /2 ε

29 2) Matlab Simulink model

30 3) VHDL Syntéza a Simulace IDE (Integrated Development Environment) a Simulation Tools

4) Implementace do FPGA GNSS korelátor navržený v prostředí Matlab Simulink implementovaný pomocí VHDL popisu GNSS correlator (developed in Matlab Simulink) Power PC 128 Kb SRAM Power PC

31 4) Implementace do FPGA GNSS korelátor navržený v prostředí Matlab Simulink implementovaný pomocí VHDL popisu GNSS correlator (developed in Matlab Simulink) Power PC 128 Kb SRAM Power PC PLB PLB Bridge Bridge OPB 8Mb SDRAM Interrupt IO GPS/GLONASS correlator MF signal Timing and control Wrap subsystem (describe in VHDL) OPB bus interface OPB 128 Kb SRAM GPS/GLONASS correlator

Podobné dokumenty

Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Hornicko-geologická fakulta Institut geodézie a důlního měřictví GEODÉZIE II

Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Hornicko-geologická fakulta Institut geodézie a důlního měřictví Ing. Hana Staňková, Ph.D. Ing. Filip Závada GEODÉZIE II 8. Technologie GNSS Navigační systémy