क्यूबसैट के लिए जीपीएस - उपभोक्ता चिप्स के लिए 8 किमी / सेकंड बहुत तेज है?

10

कम पृथ्वी की कक्षा में उपग्रह 8 किमी / सेकंड के करीब बढ़ रहे हैं। अधिकांश उपभोक्ता-श्रेणी के जीपीएस चिप अभी भी 1000 समुद्री मील की CoCom सीमाएँ, लगभग 514 m / s आह्वान करते हैं। CoCom सीमा निर्यात के लिए स्वैच्छिक सीमा है कि आप इस प्रश्न और उत्तर के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं और यह प्रश्न और उत्तर और अन्य जगहों पर।

इस प्रश्न के लिए, मान लें कि वे फर्मवेयर के आउटपुट खंड में संख्यात्मक सीमाएं हैं। चिप को वास्तव में गति (और ऊंचाई) की गणना करना चाहिए इससे पहले कि यह तय कर सके कि सीमा पार हो गई है, और फिर या तो आउटपुट का समाधान प्रस्तुत करता है, या इसे ब्लॉक करता है।

8000 m / s में 2GHz पर डॉपलर शिफ्ट लगभग 0.05 मेगाहर्ट्ज है, इसके मॉड्यूलेशन के कारण सिग्नल की प्राकृतिक चौड़ाई का एक छोटा सा अंश।

कई कंपनियां हैं जो क्यूबसैट के लिए जीपीएस इकाइयां बेचती हैं, और वे महंगे (सैकड़ों से हजारों डॉलर) हैं और शायद हर पैसे के लायक हैं क्योंकि (उनमें से कम से कम कुछ) उपग्रह अनुप्रयोगों और अंतरिक्ष परीक्षण के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

CoCom सीमा के कार्यान्वयन को अनदेखा करना, और वेग के अलावा अंतरिक्ष में संचालन के अन्य सभी मुद्दों , क्या कोई कारण है कि 500 मीटर / सेकंड के वेग पर आधुनिक जीपीएस चिप 8000 m / s पर काम करने में सक्षम नहीं होगी? यदि ऐसा है, तो वो क्या हैं?

नोट: 8000m / s को c (3E + 08m / s) से विभाजित करके प्राप्त अनुक्रमों के बारे में 27ppm विस्तार / संपीड़न देता है। यह सहसंबंध के कुछ कार्यान्वयन को प्रभावित कर सकता है (हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर दोनों में)।

gps

— उह ओह
स्रोत

3

पहला कारण जो मेरे दिमाग में आता है, वह यह है कि परीक्षण के लिए कोई मतलब नहीं है, इन गति के लिए अकेले डिजाइन करें, इस प्रकार काम करना केवल भाग्य या संयोग है।

— प्लाज़्मा एचएच

2

मैं इस पर प्लाज्मा प्लाज्मा के साथ हूं। अगर मुझे ऐसा उत्पाद जारी करना है जो मेरे 99.9% ग्राहक ठेठ ऑटोमोटिव गति या उससे कम का उपयोग कर रहे हैं, तो यह 8000 किलोमीटर प्रति घंटे की दर से परीक्षण करने के लिए पैसे के लायक नहीं है, भले ही मुझे यह काम करने की उम्मीद हो। कहने की ज़रूरत नहीं है, यह एक मूर्खता है जो आप के लिए परीक्षण नहीं किया था एक कल्पना में डाल दिया।

— दिमित्री ग्रिगोरीव

3

@DmitryGrigoryev जीपीएस परीक्षण आमतौर पर एक सिग्नल सिम्युलेटर के साथ किया जाता है - वेग बस एक संख्या दर्ज की गई है। यह जांच करने के लिए खर्च नहीं करता है , और अच्छे इंजीनियर हमेशा एक डिजाइन की प्रदर्शन सीमा जानना चाहते हैं । लेकिन कृपया, मेरा प्रश्न पूछ रहा है कि जीपीएस फ़ंक्शन का कौन सा भाग उच्च वेग पर विफल होने की संभावना होगी, न कि "यदि आप एक उत्पाद इंजीनियर थे तो आप क्या करेंगे"।

— ऊह

2

@uhoh शायद वे कर रहे हैं 8000 एक सिम्युलेटर का उपयोग किलोमीटर प्रति घंटा पर परीक्षण किया गया। फिर भी, मैं असली चीज़ का परीक्षण किए बिना उस नंबर को कल्पना में नहीं डालूंगा। मैंने एक सिम्युलेटर या परीक्षण बेंच पर काम करने के लिए बहुत सारे सामान देखे हैं, फिर अभ्यास में शानदार ढंग से असफल हो जाते हैं।

— दिमित्री ग्रिगोरीव

1

@DmitryGrigoryev क्या आप अगर आप करते हैं तो हम उससे दूर जा सकते हैं ...

— uhoh

6

मैं उपग्रह अनुप्रयोग के लिए एक एकीकृत जीपीएस समाधान (MCU और बंद स्रोत फर्मवेयर युक्त) का उपयोग करने की सलाह नहीं दूंगा। इसके काम करने में विफल रहने के कई कारण हो सकते हैं:

सीमावर्ती आवृत्ति योजना को सीमित डॉपलर श्रेणी के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। आमतौर पर, RF फ्रंटएंड सिग्नल को IF को 10MHz से कम (उच्च IF को उच्च नमूना दर की आवश्यकता होगी और अधिक ऊर्जा की खपत करता है) में मिलाएगा। यह आईएफ मनमाने ढंग से चुना नहीं है! पूरे डॉपलर रेंज के लिए भागफल IF / samplerate nonharmonic होना चाहिए, नमूना संकेत में / d-truncation त्रुटियों से गंभीर स्वर से बचने के लिए। आप धड़कन प्रभाव का निरीक्षण कर सकते हैं, जो सिग्नल को कुछ डॉपलर दरों पर अनुपयोगी बनाता है।
डिजिटल डोमेन सहसंबंधक को वाहक की प्रतिकृति और सी / ए कोड को सही दर पर पुन: पेश करने की आवश्यकता है, जिसमें डॉप्लर प्रभाव भी शामिल है। यह DCO (डिजिटल नियंत्रित ऑसिलेटर्स) का उपयोग वाहक और कोड जनरेशन को गति देने के लिए करता है, जिसे MCU से कॉन्फ़िगरेशन रजिस्टर के माध्यम से ट्यून किया जाता है। इन रजिस्टरों की बिट-चौड़ाई को ग्राउंड आधारित रिसीवर के लिए अपेक्षित डॉपलर रेंज के लिए विवश किया जा सकता है, जिससे चैनल को सिग्नल पर ट्यून करना असंभव हो जाता है यदि आप बहुत तेजी से यात्रा कर रहे हैं।
यदि कोई स्थिति / समय अनुमान उपलब्ध नहीं है, तो फ़र्मवेयर को एक ठंडा अधिग्रहण करना होगा। यह एक संकेत खोजने के लिए डॉपलर आवृत्ति डिब्बे और कोड चरणों की खोज करेगा। ग्राउंड आधारित उपयोगकर्ता के लिए अपेक्षित खोज सीमा सीमित होगी।
फर्मवेयर आमतौर पर स्थिति समाधान के लिए कलमन फ़िल्टरिंग का उपयोग करेगा। इसमें रिसीवर की स्थिति / वेग / त्वरण का एक मॉडल शामिल है। जबकि त्वरण किसी उपग्रह के लिए चिंता का विषय नहीं होगा, लेकिन अगर फर्मवेयर इन-ऑर्बिट उपयोग के लिए अनुकूलित नहीं है, तो मॉडल वेग के लिए विफल हो जाएगा।

इन सभी मुद्दों को संबोधित किया जा सकता है, अगर आप एक कस्टम फर्मवेयर के साथ स्वतंत्र रूप से प्रोग्राम करने योग्य फ्रंटेंड और कोरिलेटर का उपयोग करते हैं। आप, Piksy पर fe देख सकते हैं ।

— एंड्रियास
स्रोत

बिंदु 1 के लिए (फ्रंट-एंड बैंडविड्थ) सिग्नल की मूल बैंडविड्थ डॉपलर शिफ्ट की तुलना में बहुत अधिक व्यापक है - 10 किमी / सेकंड सापेक्ष वेग के बारे में सबसे खराब स्थिति पर विचार करें बनाम 3E + 05 किमी / प्रकाश की सेकंड गति लगभग 50 kHz होगी। लेकिन उपभोक्ता-अनुकूलित चिप्स और फर्मवेयर के लिए संभावित डील-ब्रेकर की तरह 2, 3, 4 सभी ध्वनि।

— उहोह

2

@ ओहो: मैं आपके बैंडविड्थ तर्क से सहमत हूं, लेकिन बिंदु 1 बैंडविड्थ के बारे में नहीं है। मुझे बेहतर व्याख्या करनी चाहिए थी। यदि आपकी नमूना दर 16,368,000 / s है और IF में संकेत 4,092,000 हर्ट्ज पर केंद्रित है, और आपके पास 4बिट्स रिज़ॉल्यूशन के साथ ए / डी है, तो आपको धड़कन के साथ समस्या है। प्रत्येक नमूने ट्रंकेशन त्रुटि उसी दिशा में जाएगी। ऐसे बुरे धब्बों का एक पूरा समूह है (शून्य आईएफ एक और वास्तव में बुरा है, लेकिन किसी भी हार्मोनिक खराब है)। आप किसी भी अपेक्षित डॉपलर के लिए इन स्थानों पर दूरी (एकीकरण अवधि पर निर्भर करता है) रखना चाहेंगे।

— एंड्रियास

महान, इस उत्तर के लिए बहुत बहुत धन्यवाद! यह मुझे बहुत अंतर्दृष्टि देता है कि क्या चल रहा है। मैं अभी भी धड़कन / छंटनी की त्रुटि को नहीं समझता हूं, लेकिन मैं कुछ पढ़ने के लिए जा सकता हूं और बाद में एक सवाल पूछ सकता हूं। मेरे पास एक अलग एसीडी प्रश्न है जो उच्च आवृत्ति तीन बिट एडीसी (पीवाईसीसी 3 बिट एडीसी) से संबंधित है।

— उहोह

1

यह व्यक्तिगत नमूनों के एस / एन के साथ करना है, जो वास्तव में खराब है। एडीसी में अधिक सटीकता से निवेश करने से समग्र प्रणाली के प्रदर्शन में सुधार नहीं होगा। यह एक जटिल व्यापार है, मैं आपके ALMA प्रश्न का एक उपयोगी उत्तर देने का प्रयास करूंगा।

— एंड्रियास

4

कुछ लोगों को एक के रूप में COCOM लागू या , एक के रूप में दूसरों के लिए और । किसी भी तरह से, ईएआर या आईटीएआर के तहत योग्य ग्राहकों के लिए, विक्रेता आपको $$$ के लिए एक फर्मवेयर विकल्प बेचेंगे जो उस कार्यक्षमता को निष्क्रिय कर देता है। हार्डवेयर समान है।

उस कठिन सीमा के बाहर, यह विकिरण प्रभाव को सहन करने के लिए आपके हार्डवेयर को डिजाइन करने के साथ-साथ एक आरएफ संचार समस्या बन जाता है। आपका Eb / N0 शायद कुछ हद तक बेहतर होगा जैसा कि आप (शाब्दिक) SVs के करीब हैं और वायुमंडलीय पथ-हानि से बच रहे हैं, लेकिन आपके प्राप्त सर्किटरी को भी डॉपलर की काफी मात्रा को सहन करने की आवश्यकता है।

हालांकि यह स्थिति नहीं है कि क्यूबसैट में दिलचस्पी है, वैसे - जीपीएस समय एक मूल्यवान डेटा कमोडिटी है जो एक उपग्रह आंकड़े को यह पता लगाने में मदद करता है कि वह कहां है, एक टीएलई। भले ही रिसीवर आपको COCOM के कारण कोई पद देने से इंकार कर दे, अगर वह समय देता है, तो वह इसके लायक हो सकता है।

— क्रुणाल देसाई
स्रोत

"Eb / N0" और "SVs" का क्या अर्थ है? क्या आप यह सुनिश्चित करने के लिए जानते हैं कि क्या वास्तविक समय की सूचना तब मिलती है जब स्थानिक निर्देशांक अवरुद्ध हो जाते हैं, या क्या आपको सिर्फ 1pps सिग्नल का मतलब है? कृपया ध्यान दें, मैंने निर्दिष्ट किया था: "CoCom सीमा के कार्यान्वयन की अनदेखी, और वेग के अलावा अंतरिक्ष में ऑपरेशन के अन्य सभी मुद्दों को .."

— uhoh

दो साल पहले उपग्रहों को "गैर-मूनिशन" के रूप में पुनर्वर्गीकृत किया गया था ताकि आईटीएआर अब लागू न हो - लेकिन अब ईएआर आपके द्वारा लागू होता है । अभी भी MTCR और वासेनार अरेंजमेंट हैं और संभवतः और भी!

— उहोह

3

@ उह मैं मानता हूं कि शब्द ईबी / एन 0 => शोर अनुपात और एसवीएस => स्पेस वाहन (वास्तविक जीपीएस उपग्रह) के लिए

— संकेत हैं

@ user2943160 धन्यवाद, समझ में आता है। मैं हमेशा नई चीजें सीखने की कोशिश कर रहा हूं - अगर ईबी एक विशिष्ट शब्द है, तो मैं इसे सीखना चाहूंगा।

— ऊह

मैं हाल ही में बहुत सारे कॉम सामान कर रहा हूं, ईबी / न सिर्फ "सामान्यीकृत" एसएनआर, या एसएनआर प्रति बिट है। वास्तव में यह संभवतः उस उत्तर में एसएनआर या आरएसएसआई का उपयोग करने के लिए अधिक सटीक होगा। अनायास, मैंने सुना है कि कुछ चिपसेट (SiRF मुझे लगता है) अभी भी समय की रिपोर्ट करेंगे लेकिन आपको स्थिति से मुक्त कर देंगे, लेकिन मैंने व्यक्तिगत रूप से इसकी पुष्टि नहीं की है।

— क्रुणाल देसाई

2

यदि यह पेपर उदाहरण के लिए जीपीएस आर्किटेक्चर का प्रतिनिधि है, तो चिप्स में आरएफ फ्रंट-एंड, डिजिटल डोमेन में हार्डवेयर कोरलर होते हैं, और सिग्नल के सभी वास्तविक डिकोडिंग सॉफ्टवेयर में किए जाते हैं।

जिस स्थिति में एकमात्र समस्या डॉपलर है। सॉफ़्टवेयर "असाधारण" मानों को छोड़ सकता है, लेकिन आपको वैसे भी फ़र्मवेयर को बदलने या संशोधित करने की आवश्यकता होगी यदि आप CoCom सीमा को बायपास करना चाहते हैं।

एक और दिलचस्प सवाल यह है कि क्या आप एक जीपीएस सिम्युलेटर उधार ले सकते हैं जिसे उच्च गति के मामले को अनुकरण करने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है। मुझे लगता है कि यह संभव होगा - आखिरकार, एक निर्माता कैसे परीक्षण करेगा कि उनका डिवाइस CoCom सीमा लागू कर रहा है?

— pjc50
स्रोत

3

ध्यान दें कि यहां तक कि 0 किलोमीटर प्रति घंटे में आपको डॉपलर से निपटना होगा, क्योंकि उपग्रह पहले से ही 8000 मीटर / सेकंड पर बढ़ रहे हैं।

— दिमित्री ग्रिगोरीव

मुझे आपका तर्क पसंद है! यह वास्तव में (अप करने के लिए) +/- 60 kHz प्रकार की पारी प्रत्येक उपग्रह सिग्नल के लिए अलग-अलग लागू होती है, अच्छा मौका अधिकांश सिमुलेटर कर सकते हैं। सिर्फ रिकॉर्ड के लिए, मैं वास्तव में ऐसा नहीं कर रहा हूं - मैं सिर्फ यह पूछ रहा हूं !

— ऊह

2

नहीं @DmitryGrigoryev आपके बारे में गलत हैं 8000। वे बहुत अधिक धीरे-धीरे आगे बढ़ रहे हैं क्योंकि वे बहुत अधिक कक्षाओं में हैं। लेकिन आप सही कह रहे हैं कि जीपीएस यूनिट की गति के अलावा डॉपलर भी बहुत है। यह एक अच्छी बात है!

— ऊह

@ उह मेरी गलती। मेरी टिप्पणी के बजाय 14,000 किमी / घंटा पढ़ना चाहिए।

— दिमित्री ग्रिगोरीव

5

यह हालांकि जमीन पर बहुत कम प्रासंगिक है - पर्यवेक्षक के लिए गति स्पर्शरेखा डॉपलर का कारण नहीं है। : हालांकि यह एक छोटा सा सापेक्षकीय प्रभाव पैदा करता है physics.stackexchange.com/questions/1061/...

— pjc50

2

यह वास्तव में कार्यान्वयन पर निर्भर करता है। एक उदाहरण के रूप में, मैंने जो एक रिसीवर पर काम किया है, उसमें प्रत्येक बीट्लोरेटर चैनल में 17 बिट्स की चौड़ाई के साथ एक निश्चित-बिंदु वाहक एनसीओ आवृत्ति रजिस्टर है। इस रजिस्टर में संग्रहीत अधिकतम मूल्य लगभग 6 किमी / सेकंड से मेल खाता है, और इसके लिए रिसीवर घड़ी आवृत्ति त्रुटि से एक योगदान भी शामिल है। इसलिए यह किसी भी उपग्रहों को ट्रैक करने में सक्षम नहीं होगा जिनकी सीमा दर उस सीमा से अधिक है, जो कि रिसीवर कक्षीय गति से आगे बढ़ रहा है तो उनमें से काफी होगा।

— pericynthion
स्रोत

1

क्यूब्स को 1000 डॉलर से कम की शेल्फ वाणिज्यिक जीपीएस इकाइयों के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है। निर्माता सीमाओं को हटा देता है, इसलिए कोई यह उम्मीद करेगा कि वे हटाए गए के साथ परीक्षण कर पाएंगे। उनके पास जीपीएस एमुलेटर या उन तक पहुंच है।

निर्माता द्वारा कोम सीमा को हटाया जाना है, और निर्माता केवल यही करेगा कि यदि आप अपनी सरकार के माध्यम से अपवाद प्राप्त कर सकते हैं। मुझे इस प्रक्रिया पर यकीन नहीं है, लेकिन मुझे कम से कम अमेरिका में इसका पता है। अमेरिका के बाहर यह असंभव के करीब हो सकता है।

मुझे जीपीएस यूनिट की सटीकता का पता नहीं है, लेकिन अभी भी आयनोस्फेरिक प्रभाव हैं जिनके लिए जिम्मेदार हैं, अगर आपकी एलईओ में उड़ान है। आपको अपने अंतरिक्ष यान की स्थिति का अनुमान लगाने के लिए एक सभ्य ADCS प्रणाली की आवश्यकता होगी

— वोल्टेज स्पाइक
स्रोत

क्या आयनमंडलीय प्रभाव अभी भी मीटर के पैमाने पर त्रुटियों या सबसे खराब स्थिति दसियों मीटर के लिए प्रेरित नहीं करेंगे? जब तक किसी का क्यूबसैट ऐसी चीजें नहीं कर रहा है जिसके लिए मिलीसेकंड टाइमिंग, या जीपीएस-आधारित गठन उड़ान की आवश्यकता होती है, तो यह अधिकांश क्यूबसैट के लिए समाप्त नहीं होगा। यह याद रखना अच्छा है, धन्यवाद!

— उहोह