Vous avez besoin de 4 canaux pour déterminer votre position (altitude comprise), et je peux comprendre que quelques canaux supplémentaires augmentent la précision. Cependant, 12 satellites maximum sont visibles à tout moment, alors pourquoi avoir des récepteurs avec plus de canaux? J'ai vu des récepteurs avec 50 voire 66 canaux , c'est plus que le nombre de satellites en place.
Je ne vois aucun avantage à cette explosion du nombre de canaux, alors que je suppose que cela augmente la consommation d'énergie du récepteur.
Alors, pourquoi ai-je besoin de 66 canaux?
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Réponses:
La réponse est complexe en raison du fonctionnement du système GPS. Je vais donc simplifier un certain nombre de choses afin que vous compreniez le principe, mais si vous êtes intéressé par la manière dont il est réellement mis en œuvre, vous devrez trouver un bon GPS. référence. En d’autres termes, ce qui est écrit ci-dessous est censé vous donner une idée de la façon dont cela fonctionne, mais il est techniquement faux à certains égards. Ce qui suit n’est pas suffisant pour mettre en œuvre votre propre logiciel GPS.
Contexte
Tous les satellites transmettent essentiellement sur la même fréquence. Ils marchent techniquement sur les signaux de chacun.
Alors, comment le récepteur GPS gère-t-il cela?
Tout d'abord, chaque satellite transmet un message différent chaque ms. Le message a une longueur de 1024 bits et est généré par un générateur de nombres pseudo aléatoires.
Le récepteur GPS reçoit la totalité du spectre de tous les émetteurs, puis il exécute un processus appelé corrélation: il génère la séquence spécifique de l'un des satellites, le multiplie par l'entrée du signal et, si son signal correspond au signal d'un satellite exactement, le corrélateur a trouvé un satellite. Le mélange retire essentiellement le signal du satellite du bruit et vérifie que 1) nous avons la bonne séquence et 2) le bon timing.
Cependant, s'il n'a pas trouvé de correspondance, il doit décaler son signal d'un bit et réessayer jusqu'à ce qu'il ait traversé toutes les périodes de 1023 bits et n'ait pas trouvé de satellite. Il tente ensuite de détecter un satellite différent à une autre période.
En raison du décalage temporel (1023 bits, 1 000 transmissions par seconde), il peut théoriquement rechercher complètement un code en une seconde pour trouver (ou déterminer qu'il n'y a rien) pour un code particulier.
En raison du décalage de code (il existe actuellement 32 codes PRN différents, un pour chaque satellite), la recherche de chaque satellite peut donc prendre plus de 30 secondes.
De plus, le décalage doppler dû à la vitesse du satellite par rapport à votre vitesse au sol signifie que la base de temps peut être décalée de +/- 10 kHz, ce qui nécessite donc de rechercher environ 40 décalages de fréquence différents pour un corrélateur avant de pouvoir abandonner. un PRN et un timing particuliers.
Qu'est-ce que cela signifie
Cela nous laisse avec le pire scénario possible (un satellite dans les airs et nous essayons tout sauf le match exact en premier) pour fixer un démarrage à froid (c.-à-d. Aucune information sur l'heure ou l'emplacement du récepteur, ou la position des satellites) de 32 secondes, en supposant que nous ne faisons aucune hypothèse, ni ne réalisions d’astuces astucieuses, le signal reçu est bon, etc.
Cependant, si vous avez deux corrélateurs, vous venez de réduire de moitié ce temps, car vous pouvez rechercher deux satellites à la fois. Obtenez 12 corrélateurs au travail et cela prend moins de quelques secondes. Obtenez un million de corrélateurs et, en théorie, cela peut prendre quelques millisecondes.
Chaque corrélateur s'appelle un "canal" pour des raisons de marketing. Ce n'est pas tout à fait faux: en un sens, le corrélateur démodule une fréquence codée particulière à la fois, ce qui est essentiellement ce que fait un récepteur radio lorsque vous changez de canal.
Un récepteur GPS peut toutefois émettre de nombreuses hypothèses qui simplifient le problème, de sorte qu'un récepteur générique à 12 canaux puisse obtenir une solution, dans le pire des cas, en environ 1 à 3 minutes.
Alors que vous pouvez obtenir un repère 3D avec un GPS à 4 canaux, lorsque vous perdez un signal GPS (dépasse l'horizon ou passez sous un pont, etc.), vous perdez le repère 3D et passez au repère 2D avec trois satellites, l'un des vos canaux repassent en mode de corrélation.
Maintenant, votre récepteur commence à télécharger les éphémérides et l'almanach, ce qui permet au récepteur de rechercher très intelligemment des signaux. Après environ 12 minutes, il sait exactement quels satellites doivent être visibles.
La recherche va donc assez vite car vous connaissez la position et le code de chaque satellite, mais vous n’avez toujours qu’un repère 2D jusqu’à ce que vous trouviez un nouveau satellite.
Si vous avez un récepteur 12 canaux, vous pouvez utiliser 4 des canaux les plus puissants pour fournir votre correction, quelques canaux pour se verrouiller sur les satellites de secours afin de pouvoir y basculer les calculs si nécessaire, et plusieurs canaux pour continuer à rechercher des satellites. le récepteur devrait pouvoir voir. De cette façon, vous ne perdez jamais le correctif 3D intégral.
Puisque vous ne pouvez voir que 12 satellites, pourquoi auriez-vous besoin de plus de 12 chaînes?
Il y a environ 24 satellites GPS en fonctionnement à tout moment, ce qui signifie que sur un point de la Terre, vous ne pouvez en voir que la moitié.
Mais souvenez-vous: vous ne pouvez rechercher qu’un satellite par corrélateur. La principale raison d’augmenter les corrélateurs au-delà de douze est donc d’améliorer le temps nécessaire à la résolution du problème, ce qui est principalement pour la consommation d’énergie.
Si votre jeu de puces GPS doit être alimenté en permanence, la puissance absorbée est de 100 mW en tout temps. Si, toutefois, vous ne devez l'allumer qu'une fois par seconde pendant 10 mS à la fois, il vous suffit de réduire votre consommation d'énergie à 1 mW. Cela signifie que votre téléphone portable, votre balise de localisation, etc. peuvent fonctionner deux fois plus longtemps avec le même jeu de piles, tout en maintenant une localisation complète en temps réel.
De plus, avec des millions de corrélateurs, il est possible d'effectuer des recherches plus précises, ce qui peut aider à réduire les effets des réflexions radio dans les canyons urbains (immeubles de grande hauteur utilisés dans les grandes villes pour encrasser les récepteurs GPS avec moins de corrélateurs).
Enfin, alors que seuls 4 satellites sont nécessaires pour obtenir une correction 3D, les bons récepteurs utilisent davantage de satellites dans leur algorithme de position pour obtenir une correction plus précise. Ainsi, seul un récepteur à 4 canaux est requis, mais un récepteur à 12 canaux peut obtenir une plus grande précision.
Conclusion
Donc, les millions de corrélateurs:
Merci à Borzakk pour quelques corrections .
la source
Vous avez besoin d'un canal, par fréquence et par satellite.
La plupart des récepteurs bon marché (comme celui de votre téléphone ou de votre voiture) ne suivent que la fréquence L1 des seuls satellites GPS. Si vous voulez de la précision, vous devez suivre deux fréquences de chaque satellite afin de déterminer plus précisément les retards ionosphériques. Si vous souhaitez une meilleure couverture dans les zones d'obstruction partielle, vous devez suivre plus que les satellites GPS.
Il y a actuellement 32 satellites GPS en orbite, dont 31 en bonne santé la semaine dernière. Un récepteur en verra moins de la moitié à cause du gabarit d'élévation, ce qui signifie qu'il ignore tout satellite situé à moins de 5 degrés au-dessus de l'horizon. Le masque d'élévation peut être réglé plus haut - 8 ou 10 degrés est commun. Chacun de ces satellites diffuse sur les fréquences L1 et L2, et un satellite GPS diffuse actuellement sur L5 (en mode test). Tous les futurs satellites GPS prendront également en charge la couche L5 et, éventuellement, vos récepteurs peu coûteux utiliseront la couche L5 au lieu de la position L1. Ce sera probablement l’année 2020 avant que L5 remplace L1 sur des appareils bon marché.
La Russie possède également une constellation de satellites de positionnement mondial appelée GLONASS. Il y a actuellement 27 satellites GLONASS en orbite. En date de la semaine dernière, 23 sont en bonne santé, 3 en mode maintenance et 1 en mode mise en service. Tous les satellites GLONASS diffusent sur deux fréquences - L1 et L2.
L'Europe et la Chine construisent également des constellations.
Si vous souhaitez utiliser les données de correction WAAS, vous avez besoin d'un canal pour SBAS.
Si vous souhaitez utiliser OmniStar ou le CDGPS du Canada, vous avez besoin d'un canal pour cela.
Le récepteur que je connais le mieux suit les canaux suivants:
La dernière génération de récepteurs haut de gamme dispose également de canaux supplémentaires pour les constellations européenne et chinoise.
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Pourquoi plus de 12 canaux?
Le nombre de canaux dans un récepteur de navigation est certainement plus qu'un bâillon marketing. La question est de savoir combien de données vous pouvez et voulez gérer pour utiliser un large éventail de systèmes de navigation différents du même type. N'oubliez pas que ces systèmes satellitaires sont utiles pour une grande variété d'applications (navigation en bateau, voiture, train et avion, géodésie, synchronisation, surveillance de la terre, ionosphère des bâtiments, prévisions météorologiques, etc.). ..) et par conséquent, la variété des récepteurs (prenant en charge différents canaux) est large.
Les récepteurs GNSS géodésiques haut de gamme actuels (pour les constellations multiples) comprennent plus de 216 canaux et jusqu'à 440 canaux. Les récepteurs utilisés pour les applications mobiles utilisent 66 à 200 canaux. Le nombre de canaux a également à voir avec le nombre de corrélateurs. Chaque canal peut avoir son propre nombre de corrélateurs. Il est vrai que le nombre de corrélateurs permettant de réduire l’espace de recherche est important pour obtenir un TTF correct et stable.
Très important - et cela est décrit dans la réponse d’Adam Davis: vous avez besoin d’un canal par signal et par satellite. Étant donné que la conception des signaux de navigation varie (intensité individuelle, modulation, bande passante, etc.), vous devez préparer le récepteur de manière à ce qu'il s'adapte à tout système de navigation à ajouter pour votre solution de positionnement.
Faisons un petit aperçu des différents types de systèmes de navigation:
Systèmes de navigation:
... et plus encore, les systèmes d'augmentation et les systèmes de navigation régionaux, qui utilisent des fréquences identiques / similaires et les messages de navigation, qui peuvent être utilisés par la même technique d'acquisition de signal:
Donc comptons et revenons à la discussion par satellite / par signal (sauf):
Donc, si vous souhaitez suivre un satellite GPS avec L1, L2 et L5a + b, vous avez besoin de 4 canaux. Pour un premier correctif, vous avez besoin de 4 satellites dont vous avez besoin, vous avez besoin de 8 canaux uniquement pour une solution d’empoisonnement directe sans redondance. Plus il y a de satellites GPS, plus la redondance (et l'intégrité) est importante. Pour accélérer: dans cette configuration, vous ne pouvez suivre que 5 satellites GPS avec L1 / L2 et L5. Pour ma compréhension, une solution faible. Mais si vous ne considérez que les mesures L1 - que de corse, vous pouvez suivre 12 satellites. Donc, plus il y a de canaux, plus le récepteur (ou le processeur en bande de base) doit fonctionner. Cela appartient à la capacité de votre puce - ... et certainement au nombre d'observations et de données utiles pour votre application. A tout moment, le quastion doit être:
pour en savoir plus:
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La 1ère réponse est déjà très bonne. J'ai juste une chose à ajouter. Travaillant sur le logiciel GPS depuis 2 ans, je sais que pour suivre un satellite, il faut 6 corrélateurs. En effet, le signal du satellite GPS a deux composantes (branches I et Q, comme pour représenter un signal complexe en sinus et en cosinus). Pour chaque branche, il faut produire une séquence de nombres pseudo-aléatoires retardée, ponctuelle et avancée et calculer leurs corrélations avec le signal satellite. Donc, pour suivre 12 canaux pour seulement le signal L1, il faut 12 x 6 corrélateurs. Si vous souhaitez également utiliser L2C, L5 ou Galileo, vous avez besoin de davantage de corrélateurs.
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La réponse est que vous ne le faites pas. La dernière famille de récepteurs GPS u-Blox se vante fièrement du «GPS haute performance avec plus de 2 millions de corrélateurs». Cela signifie que je ne suis pas vraiment sûr, mais que le vendeur cite un bon chiffre!
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