kasutada kõrge sagedusega raadiolaineid (otsenähtav) parema täpsuse jaoks, kuid paratamatult piiratud distants.

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "kasutada kõrge sagedusega raadiolaineid (otsenähtav) parema täpsuse jaoks, kuid paratamatult piiratud distants."

Καλυψώ Καραμανλής
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 GPS SISEJUHATUS. Dilemma: kasutada kõrge sagedusega raadiolaineid (otsenähtav) parema täpsuse jaoks, kuid paratamatult piiratud distants. kasutada madala sageusega raadiolained suur distants, kuid kehv täpsus (kvaliteet). 2. GPS süsteemi arengu olulised verstapostid a. algas töö sattelliit navigatsiooni süsteemiga, mis sobiks nii merel, kui ka õhus kasutamiseks. See USA kaitsemin. Projekt oli mõeldud vastaste rakettide stardiseadeldiste avastamiseks ja hävitamiseks. Projekti maksusmus 12 miljr. $ Programmi nimetuseks oli The Defence Navigation Sattelite System Navstar-the Global Positioning System (Pentagoni juht ja US õhuj.dir ettepanekud). Block I test ja satelliitide arendamine. Hiljem ka akronüümina NAVigation System Timing And Ranging juunis esimene GPS nav signaali ülekanne a. Ronald Reagan teatas, et valmiv GPS süsteem tuleb teha kättesaadabvaks ka tsiviilkasutajatele a.Block II (first operational series) orbiidil a. 17. jaanuaril kogu GPS süsteem valmis. Orbiidilre lennutati viimane 24 satelliit. Süsteemis oli tollal 21 aktiivset + 3 varu satelliiti a. 2 mail lõpetati Selective Availability, mis võimaldab ka mittemilitarkasutajatel kasutada GPS signaali täiskvaliteeti a. augustis alustas toimimist WAAS (geostatsionaarne lisand GPS satelliitidele, mis saab maapealsetelt jaamadelt parandussignaali ning edastab selle GPS signaali formaadis vastuvõtjatele). WAAS suurendas asukoha määramise täpsust kuni 5 korda, varasemalt ~15 m kuni ~3 meetrini. Euroopas EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service). 1

2 2006.a. tisest poolest tõõtavad 29 aktiivset satelliiti. 4 aktiivset satelliiti kuuel orbiidil, ülejäänud on varuks. Orbiitide jaotus nii, et 4 satelliiti on igas maakera punktis pidevalt nähtavad. 3. Edastatavad signaalid. Kasutusel on paralleelselt kaks sagedust 1227,6 MHz (L2) ja 1575,42 MHz (L1), primaarsete navigatsiooni signaalidena. Nendel sagedustel saade pidavas reziimis. Kandvale sagedusele info sisseviimiseks kasutatavaks modulatsiooni meetodiks on Pseudo-Random Noise Spread Spectrum (PRNSS). PRNSS võimaldab täpset ajastamist (timing) ning interferentsi vältimist (nii juhusliku, kui ka tahtliku). PRNSS võimaldab kõigil sattelliitidel kasutada ühesugust sagedust. Individuaalselt on sattelliidid eristatavad Pseudo Random Noise (PRN) koodi abil. Pseudo random - pole ei juhuslik ega regulaarne. PRN koosneb binaarsetest pulssidest 1 ja 0. Binaarsed pulsid on näivalt juhuslikud, kuid tegelikult on nad genereeritud pardal oleva kella poolt täiesti etteennustataval moel. Seega on PRN kood tekitamise alghetke suhtes ette ennustatav ja seda saab dubleerida. Kui PRN dig koodis muutub 0-1 või vastupidi, siis reverseeritakse kandva sageduse faasi Binary Phase Shift Keying (BPSK). Kandvat sagedust L2, L1 moduleeritakse ülikiire digitaalse signaaliga (dig signaalide jadaga). Signaal C/A coarse/acquisition dig sign lülituskiirus Hz sagedusriba laius 2 MHz. Signaal P precision dig.sign. lülituskiirus Hz sagedusriba laius 20 MHz. Kandev sagedus 1575,42 MHz (L1) on moduleeritud, nii C/A, kui ka C signaaliga. Kandev sagedus 1227,6 MHz (L2) on moduleeritud ainult P koodiga. Tsiviilkasutuses on juurdepääs tavaliselt ainult L1 sagedusele. Selle protsessiga kindlustetakse täpne ajastamine (timing). 2

3 Sama signaaliga kantakse ka andmed sattelliitide asukoha kohta (orbiidi andmed), sattellidi kella-aeg, kellaaja viga, ionosfääri andmed jm. Andmete hulk pole suur bitivoog 50 bit/s. C/A digitaalne jada kordab ennast sagedusega 1 khz, milletõttu vastuvõtjal saab selle kiirelt ja lihtsalt ära tunda. Vastuvõtja genereerib äratuntava sattelliidiga sarnase signaali (Kasutab satelliidi PRN numbrit). Võetakse vastu nav. sõnum. Saadetud nav. sõnumi osaks on ka satelliidi poolt kasutatav aja mõõtmise baas. Seda aja baasi kasutatakse nüüd vastuvõtjas genereeritud signaali ja sattelliidilt saabunud signaali võrdlemisel. Seda genereeritud signaali mustrit võrreldakse vastuvõtjas satelliidilt saabunud sama signaali mustriga. Signaali leviku ajaga toimub vastuvõtja ja satelliidi signaalide mustrites nihe. See ongi navigatsioonilise info jaoks peamine mõõdetav suurus. Saabunud signaali ja vastuvõtja poolt genereeritud signaalide ühildumiskoht (nihe) võimaldab määrata TOA (Time Of Arrival). Saadud ajavahemik alusel leitakse sattelliidi kaugus. Vastuvõtja ei tea, kus asub saabunud signaal absoluutses ajas. Seepärast peab vastuvõtja otsima sobivat koodi lõiku hüpates mööda oma koodi, kuni kahe koodi ühilduvus leitakse. 4. Ajabaas (timebase). Saatja ja vastuvõtja ajabaasi sünkroniseerimine ilma otsese sidemeta nende vahel pole võimalik. Kui aga mitu erinevat saatjat on ühesuguses ajabaasis, siis mõõdab vastuvõtja kauguste erinevust nende vahel, ilma oma aega sünkroniseerimata. (Saatjad vajavad ühist ajabaasi või erinevate ajabaaside sünkroniseerimist.) Kui saatjad on omavahel aja sünkronisaeerinud läinud ühesugusesse ajabaasi, siis pole endiselt võimalik vastuvõtjal kaugust määrata. Vastuvõtja ei kuulu samasse ajakontuuri (kellad võivad olla nihkes). Süsteemi (satelliitide) aja (ajabaasi) teadasaamiseks mõõdab GPS vastuvõtja pseudokaugused neljast satelliidist ja protsessor lahendab süstyeemi 4 võrrandist 4 tundmatuga (x;y;z ja aeg). 3

4 Nüüd on vastuvõtja kell/aeg korrigeeritud. (Hea kristallostsillaator 10 μs päevas nihkesse selle ajaga levib eml. 3 km) 5. GPS vastuvõtjad. (Portatiivsed, mõõteriista paneelile installeeritavad) Vastuvõtja Protsessor Navigatsiooniline andmebaas (waypoints eelsisestatud lennuplaanid) Kuni 8 sattelliidi jälgimine multiplex meetodil. Displei ja juhtpaneel. Vastuvõtu (satelliitide jälgimise) meetodid: Järjest ükshaaval satelliitide jälgimine läbikammimine - Sequential receiver Pidev kiire ümberlülitumine erinevate jälgitavate satelliitide vahel - Multiplex receivers. Sama-aegselt (paralleelselt) mitme satelliidi vastuvõtt/jälgimine - Multi channel. Valitakse nähtaval olevatest satelliitidest 4 paremat. Eelistatuim (kiireim) meetod. Kuvatakse: Positsioon (lat, long), eelsisestatud linnad, asukohad. Teekonnajoon, kurss, distants järgmisse sihtpunktini (to waypoint). Ground speed, keskmine kiirus. Tegelik aeg (UTC), ETA Standard lennukaardi sisseviimine (liikuva kaardi kuvamine ekraanil). Ühildamine (interface) HSI/CDI, autopiloodiga. Suurtel moodsatel reisilennukitel täpset maandumist võimaldav GPS 4

5 Kasutatakse ainult C/A koodi. Vajaliku täpsuse saavutamiseks : Väga täpne C/A koodi jälgimine (tracking) multikanali süsteemis (paraleelselt jälgitakse mitut satelliiti). Lisaks sobivus Differential GPS (DGPS) ja Sattelite Based Augmentation System (SBAS) jaoks. 5

Σχετικά έγγραφα

9. AM ja FM detektorid

1 9. AM ja FM detektorid IRO0070 Kõrgsageduslik signaalitöötlus Demodulaator Eraldab moduleeritud signaalist informatiivse osa. Konkreetne lahendus sõltub modulatsiooniviisist. Eristatakse Amplituuddetektoreid