минимум 2, а для пущей точности . три и более. . Принцип определения координат состоит в том, что . два спутника (да и не важно чего). находятся на каком-то расстоянии друг от друга (то расстояние известно). оди являются основанием треугольника и каждый смотрит на объект, координаты котрого нужно узнать. . вот под каким углом они смотрят, эти угды и определяют стороны треугольника, а зная углы у основания треугольника и длину основания, легко вычислить вершину треугольника. а привязка к карье. дело техники)))
Me MeУченик (110) 5 лет назад
Вы откуда эту фигню берёте?
Для GPS используются 3.
Здесь очень хорошо всё описано: tracker.co.ua/gps_work.html. Я лучше не расскажу.
Мфт — уникальный лодырьПросветленный (23997) 14 лет назад
в системе КОССАП КОСПАС было 24 спутника которые сканировали всю поверхность земли
Около сорока. Они должны висеть на геостационарных орбитах, одновременно охватывать всю Землю, дублировать друг друга, учитывать выход из строя по различным причинам.
Как узнать местоположение человека по номеру телефона
Мы помним все и злобу и добро.
Мфт — уникальный лодырьПросветленный (23997) 14 лет назад
в системе КОССАП КОСПАС было 24 спутника, это была совковая система спасения терпящих бедствие, покрывала всю матушку землю
минимум два, принцип трангуляции
Вы о GPS/Glonass надеюсь.. .
Необходимо 4 спутника. Чтобы найти свои координаты требуется узнать расстояние от трех известных точек (спутников) , четвертый нужен для синхронизации часов (в вашем приемнике нет атомных часов, а простенькие кварцевые нужно синхронизировать, что возможно только при избыточном спутнике) .
Грубо координаты можно найти и по трем — при этом приемник считает, что вы находитесь на какой-то фиксированной высоте над уровнем моря (например, на той, на которой он последний раз нормально определил координаты)
СТО не при чем. Вообще вся система навигации учитывает СТО и ОТО (в частности — замедление времени в зависимости от гравитации) . Число нужных спутников от этого не меняется.
Olga KhovanskayaМастер (2478) 14 лет назад
Четыре, да 🙂 Но как это СТО не при чем? А синхронизация часов?
Mikhail Levin Искусственный Интеллект (613631) Вопрос был о количестве спутников. Если бы оказалась верной эфирная теория — пришлось бы иначе считать координаты, но спутников потребовалось бы тоже ровно 4 — все равно потребовалось бы настраивать часы. 4-й нужен не из-за СТО, а для удешевления приемника. СТО проявляет себя в том, что сигналы идут с равной скорости, без «эфирного ветра», ОТО — прежде всего в том, что часы для спутников приходится настраивать с учетом, что на орбите они пойдут быстрее. К вашему вопросу «сколько спутников надо» это не имеет отношения.
Вполне достаточно одного спутника с учетом его связи с наземными станциями, определяющими позицию спутника на текущий момент. При этом количество задействованных наземных станций должно быть выбрано в зависимости от требуемой точночти позиционирования объекта. И можно быть уверенными, что занимающиеся этим дело технологи и программисты не забывают об «эффекте специальной теории относительности», как и о многом другом.
Определение местоположения человека по номеру телефона без согласия абонента. DarkNet
Me MeУченик (110) 5 лет назад
Чтобы составить систему уравнений для расчёта координат, нужно не менее трёх сигналов (3 спутника), это даёт возможность определить Ваши координаты в динамической системе координат. Следующая задача, нужно привязать динамическую систему координат, к той, в которой Вы хотите определить Ваши координаты. Эта задача имеет некоторое количество реализованных технических воплощений.
Самая простая требует минимум четыре спутника дополнительно, при условии, что первые три спутника лежат в пределах допустимых параметров по дальности и угловым величинам. Следующая задача надо синхронизировать данные с 7 спутников. Это тоже решается различными методами. Самый дешёвый — это дополнительный спутник.
Итого 8 спутников нужно иметь в доступе, чтобы получить координату на шаре. Внимание! именно на шаре. Если Вы лезете на Памир, то чтобы учесть рельеф нужно ещё три спутника. Итого 10, при условии, что существуют заранее установленные на поверхности маяки для спутников.
Если решается общая задача, например, решается навигация на планете, на которой нет маяков, то нужно не менее 15 спутников. Существуют технические решения, которые позволяют оптимизировать определение координат примерно в два раза меньшим количеством спутников. Но эти технические решения не дешёвые и не долговечные. Так что широко не используются.
Также существуют такие параметры, как отклонение от истинной координаты, вероятность определения координат с заданной вероятностью, трафик данных для определения координат. Последний параметр вообще критический — с участка поверхности, на которой проходит большая перегруженная трасса может прийти столько запросов, что обработать их не получится в приемлемое время. А Вам важно видеть Вашу текущую координату, а не ту, где Вы были 3 секунды назад (80 метров при движении со скоростью 100 км/ч).
Так что про 3-4 спутника — это не в реальном мире, а разве что в ЕГЭ, где все глупости собраны.
Источник: otvet.mail.ru
Почему GPS-позиционирование требует четырех спутников?
У меня вопрос по алгоритму позиционирования GPS. Во всех книгах, которые я прочитал для 3D-позиционирования, нам нужны четыре спутника, и я не понимаю, почему.
Нам нужно вычислить три переменные: x, y, z. Мы знаем, когда спутник посылает сигнал на Землю и когда мы его получаем, мы можем измерить время прохождения сигнала на Землю, проверив сдвиг в генераторе PRN. Для чего нам нужны четыре спутника?
Просто рисунок, чтобы добавить к ответу M’vy .
Это высокотехнологичная версия триангуляции, называется трилатерацией. Первый спутник находит вас где-то на сфере (вверху слева на рисунке). Второй спутник сужает ваше местоположение до круга, созданного пересечением двух сфер спутников (вверху справа). Третий спутник уменьшает выбор до двух возможных точек (слева внизу). Наконец, четвертый спутник помогает рассчитать временную коррекцию и коррекцию местоположения и выбирает одну из оставшихся двух точек в качестве вашей позиции (справа внизу).
Обновить
Как указывает РК, это не форма триангуляции. Даже когда GPS использует более 4 спутников, он все еще выполняет трилатерацию , в отличие от мультилатерации , которую GPS не использует.
Мультилатерацию не следует путать с трилатерацией, в которой используются расстояния или абсолютные измерения времени пролета от трех или более участков , или с триангуляцией, в которой используются измерения абсолютных углов. Обе эти системы также обычно используются с радионавигационными системами; трилатерация является основой GPS.
+1 Хорошая графика. У меня есть проблема с цитируемым текстом, хотя. Трилатерация не является высокотехнологичной версией триангуляции. Это совершенно другой зверь.
технически вы можете пропустить 4-е место, если предположите, что вы находитесь в точке, находящейся ближе к 6 371 км от центра Земли (работает только для наземных устройств)
Я думаю, что этот ответ технически неверен. Для работы GPS ваш приемник генерирует те же коды, которые генерируют спутники, и сравнивает сгенерированный с полученным, чтобы вычислить разницу во времени и, следовательно, расстояние от спутника. Чтобы это работало, вам нужно знать ВРЕМЯ. (Кроме того, время GPS очень и очень точное.) Минимальное количество спутников, необходимое для определения вашей позиции, равно 4, потому что вы выбираете для X, Y, Z и ВРЕМЕНИ. Вы получаете неоднозначное положение, будь то на поверхности Земли или в космосе, вы можете тривиально отклонить одну из них.
Основными причинами, по которым вам нужен четвертый спутник, являются временные поправки. Если вы знаете точное положение и скорость спутников, трилатерация действительно даст вам 2 очка, но один обычно будет невозможен или с невозможной скоростью. Но GPS-приемник использует время, необходимое для приема спутникового сигнала, чтобы определить расстояние до этого спутника. Даже незначительные ошибки во времени вашего GPS-приемника вызовут огромные ошибки и, следовательно, большую полосу неопределенности, когда у вас всего три спутника.
Вам нужно четыре спутника, потому что каждая информация с одного спутника помещает вас в сферу вокруг спутника. Вычисляя пересечения, вы можете сузить возможности до одной точки.
Пересечение двух спутников ставит вас в круг. (все точки возможны)
Пересечение трех спутников помещает вас в две возможные точки.
Последний спутник даст вам точное местоположение.
Вы можете избежать использования четырех спутников, если вы уже знаете высоту, например, когда вы едете, вы можете использовать уровень земли в качестве последнего перекрестка. Но вы не можете сделать это в самолете, так как вы не привязаны к земле.
Уровень земли также варьируется по высоте, в крайних случаях примерно на столько же, сколько самолет, так как же известна высота над уровнем земли?
Это не верно. 4-й спутник нужен для синхронизации. Сотовый телефон не имеет встроенных часов с атомной точностью, необходимой для работы GPS. Четвертый спутник позволяет вывести линейный набор уравнений для x, y, z и t одновременно. Вы правы в том, что допущение на поверхности Земли может иногда позволить вам устранить уравнение, хотя пример сфер / местоположения неверен.
На самом деле вам нужно определить четыре координаты от спутников, x, y, z и t, времени.
Вы не можете использовать часы внутри устройства, потому что они слишком неточны. Он генерируется кварцевым кристаллом, в то время как для желаемой точности в несколько метров вам понадобятся атомные часы, подобные тем, которые используются на спутниках.
Вам нужно четыре спутника, чтобы определить трехмерное положение, точно так же, как вам нужно как минимум три точки, чтобы определить третью точку на плоскости, учитывая только расстояния. Когда у вас есть позиция, вам нужен только один спутник, чтобы определить время.
Да, так как спутники движутся относительно друг друга и к точке интереса, а передачи не являются «одновременными», вам необходимо определить время одновременно с координатами положения.
>> 3 спутника будет достаточно
Глобальная система (ы) позиционирования предполагают «трехмерную декартову систему координат xyz с центром на земле» . Любое место в этом трехмерном пространстве требует, чтобы не более 3 компонентов были полностью идентифицированы. Таким образом, даже если 3 сферы, которые мы получаем по 3 измерениям расстояния, пересекаются в двух разных точках, одна из этих точек становится бесполезной из-за характеристики [ ориентирование по земле + фиксирование по земле ] системы координат, принятой в GPS; нас интересуют места под земной атмосферой. 3 спутника могут быть использованы для определения 3-х измерений положения с «идеальными» часами приемника (с дорогими атомными / оптическими часами).
! ДА! Вы могли бы получить! 3D-определение местоположения с 3 спутниками, ЕСЛИ используемый вами GPS-приемник был оснащен атомными часами. (Ликвидация второй точки, на левом нижнем рисунке на рисунке выше, выполняется «интуитивно», поскольку она соответствует некоторому месту в DEEP SPACE.
ПОТОМУ ЧТО , есть причина, по которой спутники GPS находятся в своем определенном созвездии (~ их установка в небе):! более! 24 спутников GPS на 6 орбитальных плоскостях, которые находятся на высоте ~ 20 000 км над вами, и 4 спутника на каждой плоскости, 60 градусов между этими плоскостями и наклон 55 градусов относительно экваториальной плоскости, ДАЕТ ВАМ 5-8 спутников, к которым можно «подключиться» из (почти) любого места на земле, и 3 СПУТНИКА, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ 3D ПОЗИЦИОННОЕ ИСПРАВЛЕНИЕ НА ЗЕМЛЕ, Если мы говорим о расположении вещей «внутри и снаружи» Земли, ХОРОШО, ДА, вам понадобится как минимум еще 1 спутник, чтобы исключить одну из двух возможных точек пересечения на последнем шаге. Это был не вопрос, не так ли?
На практике размещение дорогих часов в приемниках GPS редко возможно / выполнимо, и вместо этого можно использовать 3 космических аппарата (КА, то есть спутники) для вычисления двумерного горизонтального фиксирования (по широте и долготе) при определенной высоте (например, z измерение) предполагается; Таким образом, вы избавляетесь от 1-мерного измерения из 4-х, которые изначально требовались. Предполагаемая высота может быть либо уровнем моря, либо высотой (обычно) самолета, оборудованного альтиметром.
Именно измерение высоты выбрано для отбрасывания, потому что оно является (относительно) наименее важным среди других. Из четырех требуемых размерных измерений (x, y, z, время) всегда необходимо разрешать время, ПОТОМУ ЧТО спутниковые сигналы (электромагнитные волны) распространяются со скоростью света и достигают приемника за ~ 0,07 атомных секунд; и, таким образом, небольшая неточность в относительно дешевых внутренних часах GPS-приемника может привести к «очень неправильному» определению местоположения из-за дополнительного расстояния, на которое предполагается, что сигнал проходит с предельной скоростью света. И, что ж, другие два измерения разместят приемник GPS на некоторой паре (долгота, широта) на поверхности планеты.
Более 4 спутников обеспечивают лучшую точность, вводя дополнительные «пары разницы во времени». Остается 4 требования к размерам, но количество независимых уравнений увеличивается и превышает 4. Это приведет к переопределенной системе уравнений с несколькими решениями. Переопределенные системы являются! с числовыми методами, например наименьших квадратов. В этом случае метод наименьших квадратов даст положение (приемника GPS), которое наилучшим образом соответствует всем измерениям времени (с дополнительными измерениями) путем минимизации суммы квадратов ошибок.
(1) Обзор системы глобального позиционирования, Питер Х. Дана, Департамент географии, Техасский университет в Остине, 1994 год.
Http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/gps/gps_f.html
(Мастер GPS Центр управления расположен в Колорадо, военно-воздушная база Schriever)
(2) Определение местоположения с помощью GPS, Dr. Аня Кёне, Михаэль Весснер, Öko-Institut (Институт прикладной экологии), Фрайбург-им-Брайсгау, Германия
http://www.kowoma.de/en/gps/positioning.htm
>> Неточность
« Четыре сферы поверхности, как правило, НЕ пересекаются. Поэтому мы можем с уверенностью сказать, что когда мы решаем уравнения навигации, чтобы найти пересечение, это решение дает нам положение приемника наряду с точным временем, устраняя тем самым необходимость в очень большом , дорогие и энергозатратные часы. »
http://en.wikipedia.org/wiki/Global_Position_System#Basic_concept_of_GPS
Он говорит, что «как правило», потому что измерения являются неточными; в противном случае они будут пересекаться ровно в одной точке. Из 4 спутников вы получаете 4 неточных измерения расстояния. Неточность во всех этих 4 измерениях одинакова (= в одинаковом количестве), ПОТОМУ ЧТО спутники используют атомные часы, что обеспечивает их точную синхронизацию между собой (и точную по шкале времени GPS), кроме того, неточные часы в измерениях также остаются неизменными , потому что речь идет об одном конкретном приемнике GPS. Поскольку точные и неточные часы, а, следовательно, и неточность, постоянны в наших измерениях, может быть только одно значение коррекции, которое уменьшает объем пересечения 4 сфер до одной точки пересечения. Это значение представляет неточность времени.
(5) Часы UTC в настоящее время (2012-11-14) отстают на 16 секунд от часов GPS.
http://www.leapsecond.com/java/gpsclock.htm
(6) Как блокируется приемник GPS, Томас А. Кларк, Центр космических полетов имени Годдарда НАСА
http://gpsinformation.net/main/gpslock.htm
Спасибо за эти разъяснения. Добро пожаловать на наш сайт! (Кстати, один метод наименьших квадратов описан и проиллюстрирован в ответе по адресу gis.stackexchange.com/a/40678 . Несмотря на то, что контекст — это 2D-позиционирование, решение применимо к любому количеству измерений.)
Ух ты. Читаемость этого ответа будет значительно улучшена, если убрать сумасшедшее форматирование и использование заглавных букв. Я немного напуган, чтобы попытаться это сам, хотя ..
Источник: qastack.ru
Россия планирует запустить 5 спутников ГЛОНАСС в 2021. Что это даст нашим смартфонам
Космические спутники уже давно перестали быть чем-то сложным и потеряли свой ореол романтики. Теперь это просто технические приборы, которые летают где-то над головой. Одни обеспечивают связь, другие — сбор полезных данных, а третьи — навигацию. Благодаря им мы можем так просто нажать кнопку и не только понять, где мы находимся, но и проложить дорогу до другого места.
Сейчас не о том, что за этой простотой стоят десятки лет труда специалистов, а о дальнейшем развитии таких систем. По сообщениям разных источников, в этом году в нашей стране будут выведены на орбиту не менее пяти навигационных спутников. Что это нам даст и много ли это?
В последнее время про ГЛОНАСС перестали говорить так часто, как раньше, но ее важность не стала ниже.
Новые спутники ГЛОНАСС
В этом году в России продолжится строительство навигационной спутниковой сети ГЛОНАСС. В отчетах утверждается, что в 2021 году будет запущено не менее 5 спутников. Среди них будут спутники разных серий, включая ГЛОНАСС-К, ГЛОНАСС-К2 и ГЛОНАСС-М.
По сравнению с предыдущей моделью М, последняя модель спутника ГЛОНАСС-К2 имеет улучшенные технические показатели и увеличенный ресурс работы. Помимо передачи сигналов в полосах частот L1 и L2, ГЛОНАСС-К может также передавать навигационные сигналы с ”дифференциальным кодом” в полосе частот L3.
Сколько спутников в ГЛОНАСС
На данный момент в российской навигационной системе ГЛОНАСС 28 спутников, из них 23 спутника находятся в эксплуатации, два — на ремонте, два — на летных испытаниях, а один используется как резервный.
На орбите Земли постоянно летает огромное количество спутников.
Не трудно догадаться, что каждый спутник, учитывая их столь небольшое количество на орбите, вносит серьезные улучшения в работу системы в целом. Даже на фоне 81 спутника остальных систем новые пять спутников будут серьезным улучшением. Что уж там говорить о 28 российских спутниках!
Как работает GPS или ГЛОНАСС
Современные смартфоны часто не привязываются к одной системе, и несмотря на фразы вроде ”найти по GPS”, реальное позиционирование производится сразу по нескольким системам. Приемники мобильных устройств уже несколько лет могут ориентироваться на разные спутники.
Увеличение количества компонентов на орбите и базовых станций на Земле позволит нам получать более точные данные. Для работы навигации достаточно сигналов, полученных от трех спутников. Они знают свое положение и как линейкой замеряют расстояние до смартфона или навигатора. Так по трем точкам можно точно понять, где в пространстве находится гаджет и наложить его координаты на карту.
Не трудно догадаться, что дальнейшее увеличение покрытия позволит устройствам ”видеть” одновременно больше спутников. Чем больше их будет, тем больше будет ”замеров” и тем более точно будет определено местоположение устройства. Особенно важно это в крупных городах, где высокие здания могут перекрывать некоторые спутники и сильно снижать точность позиционирования. В итоге вместо точности до метра, она может снизиться до десятков метров. С этим и надо бороться.
Системы навигации постоянно развиваются и выпускаются новые спутники.
Можно ли пользоваться GPS на Луне
Мало кто знает, но позиционирование при помощи современных спутниковых систем навигации возможно даже на поверхности естественного спутника нашей планеты — Луны.
Маловероятно, что в ближайшее время кто-то окажется на Луне со смартфоном и захочет найти дорогу до ближайшего кафе, но исследовательские миссии, которые планируются разными странами, будут без них испытывать серьезные трудности.
А вообще, оказывается, ученые опять не знают откуда появилась Луна. Почитайте материала Александра Богданова.
Конечно, без расчетов и вычислений не обойтись, но именно определение положения навигационного приемника относительно каждого спутника позволит понять, где он находится с поправкой на положений Луны относительно Земли.
Вы скажете, что спутники направлены на Землю, и будете правы. Они действительно обращены на нашу планету, но часть сигнала уходит в космос. Чжан Цзямин и Ли Чарльз из Лаборатории реактивного движения NASA провели несколько математических расчетов возможности точного позиционирования на Луне. И пришли к выводу, что точность определения положения будет намного ниже, чем на Земле, но такая работа возможна.
Позиционирование возможно даже на Луне, пусть пока и теоретически.
Расчеты ученых показали, что космический корабль с довольно компактным приемником на лунной орбите сможет ”видеть” сигналы от 5 до 13 спутников в любой момент времени. Погрешность позиционирования составит примерно от 200 до 300 метров. Учитывая, что расстояние до Луны составляет 365 000 километров, и что ни один спутник специально не занимается позиционированием на ее поверхности, такую точность можно считать очень высокой, но некоторыми способами и ее можно увеличить.
Новые пять спутников не только позволят нам более точно определять свое местоположение в пробке по дороге на работу, но и откроет новые возможности для исследования космоса.
- Навигация для Android
- Приложения для Андроид
Источник: androidinsider.ru
Технология глобальной спутниковой навигации: какие бывают системы, параметры и функции
В этой статье мы расскажем про глобальные системы позиционирования, разработанные в США, России, ЕС и Китае; объясним, как поддержка технологий глобальной спутниковой навигации реализована в электронных устройствах, а также опишем ключевые и дополнительные функции современных навигационных приемников.
GPS
Система GPS (Global Positioning System) создавалась для применения в военных целях. Она начала работать в конце 80-х — начале 90-х годов, однако до 2000 года искусственные ограничения на определение местоположения существенно сдерживали ее возможности использования в гражданских целях.
- Определение точного местоположения
- Навигация, движение по маршруту с привязкой к карте на основании реального местоположения
- Синхронизация времени
Орбиты спутников системы GPS. Пример видимости спутников из одной из точек на поверхности Земли. Visible sat — это число спутников, видимых над горизонтом наблюдателя в идеальных условиях (чистое поле).
ГЛОНАСС
Российский аналог GPS — ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система) — была развёрнута в 1995 году, но в связи с недостаточным финансированием и малым сроком службы спутников она не получила широкого распространения. Вторым рождением системы можно считать 2001 год, когда была принята целевая программа ее развития, благодаря которой ГЛОНАСС возобновил полноценную работу в 2010 году.
Сегодня на орбите работают 24 спутника ГЛОНАСС, они охватывают навигационным сигналом весь земной шар.
Новейшие потребительские устройства используют GPS и ГЛОНАСС как взаимодополняющие системы, подключаясь к ближайшим найденным спутникам, это значительно увеличивает скорость и точность их работы.
Пример: aвтомобильное GPS/ГЛОНАСС-навигационно-связное устройство на базе ОС Android, разработанное командой Promwad по заказу российского конструкторского бюро. Реализована поддержка GSM/GPRS/3G. Устройство автоматически обновляет информацию о дорожной обстановке в режиме реального времени и предлагает водителю оптимальный маршрут с учётом загруженности дорог.
Сейчас на стадии разработки находятся еще две спутниковые системы: европейская Galileo и китайская Compass.
Galileo
Галилео — совместный проект Европейского союза и Европейского космического агентства, анонсированный в 2002 году. Изначально рассчитывали, что уже в 2010 году в рамках этой системы на средней околоземной орбите будут работать 30 спутников. Но этот план не был реализован. Сейчас предположительной датой начала эксплуатации Galileo считается 2014 год. Однако ожидается, что полнофункциональное использование системы начнется не ранее 2020 года.
Compass
Это следующая ступень развития китайской региональной навигационной системы Beidou, которая была введена в эксплуатацию после запуска 10 спутников в конце 2011 года. Сейчас она обеспечивает покрытие в границах Азии и Тихоокеанского региона, но, как ожидается, к 2020 году система станет глобальной.
Сравнение орбит спутниковых навигационных систем GPS, ГЛОНАСС, Galileo и Compass (средняя околоземная орбита — MEO) с орбитами Международной космической станции (МКС), телескопа Хаббл и серии спутников Иридиум (Iridium) на низкой орбите, а также геостационарной орбиты и номинального размера Земли.
Поддержка ГНСС
- Smart Antenna — модуль, состоящий из керамической антенны и навигационного приемника. Преимущества: компактность, не требует согласования, удешевляет разработку за счет сокращения сроков.
- MCM (Multi Chip Module) — чип, включающий все компоненты навигационного приемника.
- OEM — экранированная плата, включающая ВЧ интерфейсный процессор и процессор частот основной полосы (RF-frontend + baseband), SAW-фильтры и обвязку. Это наиболее популярное решение на данный момент.
Ключевые параметры навигационных приемников
- Сигналы от спутников
- Альманах — информация о приблизительных параметрах орбит всех спутников, а также данные для калибровки часов и характеристики ионосферы
- Эфемериды — точные параметров орбит и часов каждого спутника
Производители приемников используют различные методы уменьшения TTFF, включая скачивание и сохранения альманаха и эфемерид по беспроводным сетям передачи данных (т.н. метод Assisted GPS или A-GPS), это быстрее чем извлечение этих данных из сигналов ГНСС.
Холодный старт описывает ситуацию, когда приемнику нужно получение всей информации для определения места. Это может занять до 12 минут.
Теплый старт описывает ситуацию, когда у приемника есть почти вся необходимая информация в памяти, и он определит место в течении минуты.
Одним из ключевых параметров навигационных модулей в мобильных устройствах является энергопотребление. В зависимости от режима работы модуль потребляет различное количество энергии. Фаза поиска спутников (TTFF) характеризуется большим, а слежение меньшим энергопотреблением. Также производители реализуют различные схемы уменьшения энергопотребления, например, путем периодического перевода модуля в режим сна.
Как правило, все модули выдают данные по текстовому протоколу NMEA-0183, но кроме указанного текстового протокола каждый производитель имеет свой собственный двоичный протокол (Binary), который позволяет изменять конфигурацию модуля под конкретное использование либо получать доступ к дополнительному функционалу, а также доступ к сырым измерениям. Двоичный протокол удобен для использования на микроконтроллерах, т.к. при этом нет необходимости выполнять преобразование из текста в двоичные данные, тем самым экономя программную память путем исключения библиотеки работы со строками и времени на преобразование.
Стандарт NMEA-2000 — это развитие протокола NMEA-0183. В качестве физического уровня в NMEA-2000 используется CAN-шина, которая была выбрана в виду большей защищенности по сравнению с RS-232. С точки зрения протокола передачи данныхNMEA-2000 существенно отличается от своего предшественника, т.к. использует двоичный протокол, базирующийся на стандарте SAE J1939.
Частота обновления данных о местоположении и скорости всех модулей составляет 1 Гц, но при необходимости ее можно поднять до 5 или 10 Гц.
В зависимости от области применения модуль можно сконфигурировать под определенные динамические характеристики, которые он должен отслеживать (например, максимальное ускорение объекта). Это позволяет использовать оптимальный алгоритм и улучшать качество измерений.
Для выполнения навигационной задачи модуль должен одновременно принимать сигналы от нескольких спутников, т.е. иметь несколько приемных каналов. На сегодняшний день это число лежит в диапазоне от 12 до 88.
Точность определения местоположения по GPS составляет в среднем 15 м, она обусловлена используемым неточным сигналом, влиянием атмосферы на распространение радиосигнала, качеством кварцевых генераторов в приемниках и пр. Но с помощью корректирующих методов возможно улучшить точность определения местоположения. Эта технология называется Differential GPS. Существует два метода коррекции: наземный и спутниковый DGPS.
В наземных методах коррекции наземные станции дифференциальных поправок постоянно сверяют свое заведомо известное местоположение и сигналы от навигационных спутников. На базе этой информации вычисляются корректирующие величины, которые могут быть переданы с помощью УКВ- или ДВ-передатчика на мобильные DGPS-приемники в формате RTCM. На основании полученной информации потребитель может корректировать процесс определения собственного местоположения. Точность этого метода составляет 1—3 метра и зависит от расстояния до передатчика корректирующей информации и качества сигнала.
Спутниковые методы, такие как система WAAS (Wide Area Augmentation System), доступная в Северной Америке, и система EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System), доступная в Европе, шлют корректирующие данные с геостационарных спутников, таким образом достигается большая область приема, чем при наземных методах.
Спутниковые системы дифференциальной коррекции (SBAS — Space Based Augmentation Systems) позволяют улучшить точность, надежность и доступность навигационной системы за счет интеграции внешних данных в процессе расчета
Демонстрация принципа работы системы WAAS (Wide Area Augmentation System) на территории США
Одним из основных параметров, влияющих на точность определения местоположения и стабильность приема является чувствительность. Она, как правило, определяется качеством малошумящего усилителя на входе приемника и сложностью реализованных алгоритмов цифровой обработки. Типовые значения современных приемников лежат в диапазоне 143 дБм для поиска и 160 дБм для слежения.
Кроме определения местоположения ГНСС предоставляют информацию о точном времени. Как правило, все приемники имеют выход PPS (pulse per second, импульсов в секунду) — секундная метка (1 Гц), которая точно синхронизирована с временной шкалой UTC.
Дополнительные функции навигационных устройств
Счисление пути. На основе информации о направлении движения и пройденном пути (предоставляется дополнительными датчиками) приемник может рассчитывать свои координаты при отсутствии сигналов от спутников (например, в туннелях, на подземных стоянках и в плотной городской застройке).
Некоторые модули имеют возможность напрямую подключать флэш-память (например, по SPI) к модулю для записи трека c необходимой периодичностью. Эта функция позволяет отказаться от использования отдельного микроконтроллера, либо она может быть полезной для минимизации энергопотребления (т.е. система на кристалле может находиться в состоянии сна).
На этом поверхностный обзор технологий глобальной спутниковой навигации завершен. Спасибо за внимание. Примеры реализованных проектов на базе этих ГЛОНАСС и GPS можно посмотреть на странице разработок компании Promwad.
- Блог компании Promwad
- Глобальные системы позиционирования
- Геоинформационные сервисы
- Производство и разработка электроники
Источник: habr.com