एक नागरिक जीपीएस रिसीवर के लिए उच्चतम प्राप्त करने योग्य अद्यतन दर क्या है?

Question

मैं एक नागरिक जीपीएस रिसीवर के लिए अधिकतम प्राप्य अद्यतन दर जानने में दिलचस्पी रखता हूं। विशेष रूप से

• वे उपग्रह जो विशेष रूप से GPS उपग्रहों पर निर्भर करते हैं (जैसे कि प्रक्षेपित करने के लिए IMU- आधारित गति अनुमान शामिल नहीं हैं)
• काल्पनिक सीमा (अर्थात व्यवहार्यता संबंधी चिंताओं को छोड़कर, जैसे प्रसंस्करण शक्ति)
• लॉक के बाद अपडेट दर (उदाहरण के लिए TTFF)

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सबसे तेज़ सिविलियन रिसीवर चिप्स मैंने पाया है कि 50Hz की अपडेट दर, जैसे कि Venus838FLPx।

इस stackexchange सूत्र में alex.forencich के अनुसार , यह "बल्कि उच्च" हो सकता है:

उपग्रहों पर स्थिति अपडेट दर को पिन करना मुश्किल है क्योंकि यह सभी रिसीवर में है। उपग्रह केवल कक्षीय पंचांग डेटा और दिन का समय प्रति सेकंड 50 बिट्स और 1.023 मेगाहर्ट्ज की सीडीएमए चिप दर, सभी ठीक चरण एक परमाणु आवृत्ति मानक के लिए बंद कर देते हैं। GPS रिसीवर CDMA स्प्रेडिंग कोड पर एक लॉक रखता है और उपग्रहों के बीच आने वाले मतभेदों के समय को निर्धारित करने के लिए इसका उपयोग करता है। पहली बार में लॉक होने में कुछ समय लगता है, लेकिन इसके बाद स्थिति को उच्च आवृत्ति पर अद्यतन किया जा सकता है। मुझे यकीन नहीं है कि उस पर ऊपरी सीमा क्या है।

और यह निश्चित रूप से नागरिक प्राप्तियों के लिए सीओकॉम की गति और ऊंचाई की सीमाओं से असंबंधित है ।

यही मैंने पाया है।

Comments

@ MarkoBuršič यह बहुत स्पष्ट रूप से गलत है। कई कठिन सीमाएं हैं। चरण के साथ शुरू करने के लिए, यह स्पष्ट रूप से आपको पहली कठिन सीमा (वाहक की आवृत्ति) देता है। फिर, आपके पास क्रैमर-राव है जो आपको पर्याप्त अवलोकन जमा किए बिना किसी भी महत्वपूर्ण सटीकता की अनुमति नहीं देगा। फिर, शैनन की चैनल क्षमता के साथ एक मनमाने ढंग से उच्च अद्यतन दर पूरी तरह से असंगत है। फिर, आपके पास प्लैंक / हाइजेनबर्ग की वजह से बहुत सीमित क्षमता वाले एलओयू शिक्षा, सीमित स्थान सटीकता और सीमित अद्यतन दर के कारण है। सूची चलती जाती है।

— मार्कस मुलर

एक आंत की भावना से, मैं शैनन की चैनल क्षमता के साथ शुरू करूँगा, क्योंकि यह कम बैंडविड्थ और कम एसएनआर पर विचार करने की एक कठोर सीमा लगती है जो कि वायुमंडलीय प्रभावों के बिना भी शारीरिक रूप से संभव है।

— मार्कस मुलर

जीपीएस स्थिति की गणना से संकेत मिलता है कि कुछ भी मिलता है या आउटपुट से अधिक है। आउटपुट स्थिति की निगरानी कर सकता है।

— old_timer

Javad और Topcon दोनों 100Hz स्थिति अपडेट दरों के साथ रिसीवर बनाते हैं। वे सबसे तेज़ हैं जिन्हें मैंने आमतौर पर उपलब्ध देखा है। जैसा कि अन्य ने उल्लेख किया है कि अधिकांश निर्माता 20 या 50 हर्ट्ज तक सीमित हैं, ऐसा करने में सीपीयू समय और शक्ति की बर्बादी के लिए किसी भी तेजी से चलाने में बहुत कम वास्तविक विश्व लाभ है।

— एंड्रयू

@ मेरी शैनन मेरी रातों की नींद हराम करती है; मैं उसे श्रेय भी दे सकता हूं जहां श्रेय देय है: P

— मार्कस मुलर

Answer 1

निरोध कारक फैले हुए फैलने के बाद निम्न-फ़िल्टरिंग है। यदि हम -204dBW / Hz शोर बिजली घनत्व (~ 17 ° C शोर अस्थायी) मान लेते हैं, तो हम केवल -160dBW की L1 शक्ति तक पहुँचने से पहले लगभग 25kHz शोर बैंडविड्थ की अनुमति दे सकते हैं। शोर की पृष्ठभूमि से संकेत का पता लगाने के लिए हमारा एकीकरण समय कम से कम 1 / 25.000 होना चाहिए (सर्वदिशात्मक एंटीना मानकर)। यह एक पूर्ण शक्ति संकेत के लिए सैद्धांतिक सीमा है।

$T$$B_n$ $T=10^{-3}s$$B_n<=18Hz$$B_n/2$

आप एक दिशात्मक ऐन्टेना का उपयोग करके धोखा दे सकते हैं , लेकिन एज़िमथ और उत्थान की गणना करने के लिए, आपके एंटेना की स्थिति को ठीक करने की आवश्यकता है, और इस तरह के विरोधाभास एक नेविगेशन प्रणाली के उद्देश्य को पूरा करते हैं।

अब वापस वास्तविकता पर: स्थिति के एकीकरण की अवधि को कम करने से स्थिति अधिक शोर को ठीक करती है। एक ऑफ-द-शेल्फ इकाई के लिंक बजट को देखते हुए, 50 से अधिक फ़िक्सेस / एस एक बेकार है, जब तक कि आपके पास वास्तव में मजबूत संकेत नहीं है, आपको जो भी मिलता है वह (चरण-) शोर है। और एक उच्च कम्प्यूटेशनल बोझ के साथ, यह नरक की तरह बैटरी खाएगा।

Comments

अच्छा लगा । कुछ जटिल कारक, हालांकि: 1. हम न्यूनतम चार उपग्रहों से अधिक का अवलोकन करके "आभासी" बैंडविड्थ वृद्धि प्राप्त कर सकते हैं; आप सामान्य रूप से सटीकता में वृद्धि करेंगे, गति के साथ नहीं। 2. हम रिसीवर की विविधता का उपयोग करके शोर तल को नीचे धकेल सकते हैं; यह बहुत सीमित है, लेकिन जाने के लिए एक अपेक्षाकृत सस्ता तरीका है। इसके बारे में सोचकर, 1. और 2. दोनों स्वतंत्र शोर के साथ रिसीवर सिस्टम में अनावश्यक जानकारी का शोषण कर रहे हैं, इसलिए दोनों विविधता तकनीक हैं। दोनों "तार्किक" सीमा पर बहुत अधिक हैं जो अभी भी एक एकल जीपीएस रिसीवर है, और सेंसर संलयन के प्रभाव नहीं हैं।

— मार्कस मुलर

@ MarcusMüllerYes, बढ़ती सटीकता भी संभव फिक्स-दर को बढ़ाती है और जिससे अधिकतम ट्रैक करने योग्य गतिशीलता होती है। एकाधिक सुसंगत संकेत मदद (L2) करते हैं, वही चरणबद्ध ऐंटेना के लिए जाता है। अब हम यहां "नागरिक" बात नहीं कर रहे हैं।

— एंड्रियास

खैर, अधिक रिसीवर श्रृंखलाओं को जोड़कर विविधता अपेक्षाकृत सरल होगी, चलो कहते हैं कि शोर के आंकड़े को काफी नीचे धकेल दिया जाए। मुझे पूरा यकीन है कि एक 18 हर्ट्ज का जीपीएस रिसीवर पहले से ही गिर जाता है, जिसके लिए आपको निर्यात नियंत्रण फ़ॉर्म भरना होगा।

— मार्कस मुलर

महान। अब मैं जीएनएसएस रिसीवर के एसडीआर कार्यान्वयन को फिर से देखना चाहता हूं। और मेरे पास समय नहीं है ...

— मार्कस मुलर

@ MarcusMüller FWIW: मैंने COTS SMD IC में 10Hz नहीं देखा है, लेकिन जहाँ तक मुझे पता है 5 और 10Hz समाधान दरें आम हैं।

— मोर्टेन जेन्सेन

Answer 2

एक जीपीएस रिसीवर रिसीवर की स्थिति (और स्थिति के डेरिवेटिव) के एक आंतरिक सॉफ्टवेयर "मॉडल" को बनाए रखने के द्वारा संचालित होता है। उपग्रहों से आने वाले कच्चे आंकड़ों के आधार पर, इस मॉडल को आम तौर पर वास्तविकता के साथ सिंक में रखने के लिए उपयोग किया जाता है।

प्रत्येक उपग्रह से संकेत एक समय में आमतौर पर 20 एमएस के लिए एकीकृत होता है, क्योंकि यह उपग्रह से आने वाले पीएसके डेटा की थोड़ी अवधि है। इसका मतलब यह है कि मॉडल को प्रत्येक उपग्रह से दूसरे पर 50 गुना दूरी पर एक कच्चा अपडेट मिलता है। हालांकि, ध्यान दें कि विभिन्न उपग्रहों से अपडेट अनिवार्य रूप से अतुल्यकालिक हैं (वे सभी एक ही समय में नहीं होते हैं), क्योंकि क्षितिज पर उपग्रहों से उपग्रहों तक पथ की लंबाई का अंतर भी 20 एमएस के आदेश पर है। जैसा कि प्रत्येक नए उपग्रह माप में आता है, आंतरिक मॉडल को नई जानकारी के साथ अद्यतन किया जाता है।

जब जीपीएस रिसीवर एक अपडेट संदेश डालता है, तो संदेश में डेटा मॉडल से आता है। रिसीवर मॉडल को जितनी बार चाहे उतने अपडेट कर सकता है, और आउटपुट मैसेज संदेशों को जितनी बार पसंद करता है, उतनी बार भी। हालांकि, परिणाम सरल प्रक्षेप है - अतिरिक्त आउटपुट संदेशों में कोई नई जानकारी शामिल नहीं है। जानकारी बैंडविड्थ दर, जिस पर कच्चे उपग्रह माप फिल्टर करने के लिए तंग आ चुके हैं द्वारा विवश है।

एंड्रियास नोट्स के रूप में , एक उच्च आउटपुट संदेश दर होने का मतलब यह नहीं है कि आप उच्च रिसीवर की गतिशीलता को ट्रैक कर सकते हैं। यदि आपको उच्च रिसीवर की गतिशीलता को ट्रैक करना चाहिए, तो आपको अन्य स्रोतों जैसे कि IMU का उपयोग करना होगा। "कसकर-युग्मित" प्रणाली में, IMU डेटा उसी आंतरिक मॉडल को अपडेट करता है जो GPS रिसीवर उपयोग कर रहा है, जो IMU को व्यक्तिगत GPS संकेतों की ट्रैकिंग "सहायता" करने की अनुमति देता है।

प्रश्न का एक आर्थिक पक्ष भी है। अधिकांश "नागरिक" जीपीएस रिसीवर अत्यधिक लागत-विवश हैं, और इसलिए, हाथ में आवेदन के लिए अद्यतन दर आवश्यकताओं (जैसे, कार या सेलफोन नेविगेशन) को पूरा करने के लिए केवल पर्याप्त सीपीयू बिजली (और बैटरी पावर) कार्यरत है। इस तरह के अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए एक सेकंड (या उससे कम) की अपडेट दर पर्याप्त से अधिक है। "सैन्य" अनुप्रयोगों को उच्च अद्यतन दरों की आवश्यकता होती है, सामग्री और शक्ति के लिए उच्च बजट होता है। जीपीएस रिसीवर के हिसाब से कीमत तय की जाती है, भले ही वास्तविक रिसीवर हार्डवेयर अनिवार्य रूप से एक ही हो, अधिक शक्तिशाली सीपीयू को नियोजित करने के संभावित अपवाद के साथ।

Comments

आह ठीक है, जैसा कि आपने कहा था और मुझे लगता है कि यह जोर देने लायक हो सकता है: उच्चतर अद्यतन दर आमतौर पर अन्य सेंसरों के साथ सेंसर डेटा फ्यूजन से आती है। सटीक कम्पास और एक्सेलेरोमीटर जैसी चीजें आमतौर पर आईएमयू में भारी लागत होती हैं जिन्हें आप आमतौर पर नहीं खरीदते हैं यदि आप उच्च गति से नहीं उड़ रहे हैं। मेरा मतलब है, गंभीरता से, एक कलमन, यहां तक ​​कि एक बड़े पैमाने पर संशोधित एक, शायद एक माइक्रोकंट्रोलर के लिए एक समस्या नहीं है, जिसमें एफपीयू 100 मेगाहर्ट्ज पर चल रहा है। एल्गोरिथ्म और यह पैराट्रिमेशन, कैलिब्रेशन और इंटीग्रेशन नॉलेज है जो निर्माता आपको (महंगे सेंसर से अलग) भुगतान करने जा रहे हैं

— मार्कस मुलर