อัตราการอัพเดทสูงสุดที่ทำได้สำหรับเครื่องรับ GPS พลเรือนคืออะไร?

ฉันสนใจที่จะรู้ว่าอัตราการอัพเดทสูงสุดที่ทำได้สำหรับเครื่องรับสัญญาณ GPS แบบพลเรือน เฉพาะ

• ตัวรับสัญญาณที่ขึ้นอยู่เฉพาะบนดาวเทียมจีพีเอส (เช่นไม่รวม IMU ตามการประมาณค่าการเคลื่อนไหวสอดแทรก)
• ขีด จำกัด ของสมมติฐาน (เช่นไม่รวมข้อกังวลเกี่ยวกับความเป็นไปได้เช่นพลังการประมวลผล)
• อัปเดตอัตราหลังจากล็อค (เช่น TTFF)

ชิปตัวรับสัญญาณพลเรือนที่เร็วที่สุดที่ฉันพบมีอัตราการอัปเดตที่ 50Hz เช่น Venus838FLPx

อ้างอิงจาก alex.forencich ในเธรดการแลกเปลี่ยนสแต็กนี้อาจเป็น "ค่อนข้างสูง":

เป็นการยากที่จะกำหนดอัตราการอัปเดตตำแหน่งบนดาวเทียมเนื่องจากทุกอย่างอยู่ในเครื่องรับ ดาวเทียมเพียงส่งข้อมูล ephemeris วงโคจรและเวลาของวันที่ 50 บิตต่อวินาทีและอัตราชิป CDMA ที่ 1.023 MHz ทุกเฟสล็อคอย่างแม่นยำเพื่อมาตรฐานความถี่อะตอม ตัวรับสัญญาณ GPS รักษาล็อครหัสการแพร่กระจาย CDMA และใช้เพื่อกำหนดเวลาของความแตกต่างของการมาถึงระหว่างดาวเทียม การล็อคในสถานที่แรกใช้เวลาสักครู่ แต่หลังจากนั้นตำแหน่งสามารถอัปเดตที่ความถี่ค่อนข้างสูง ฉันไม่แน่ใจว่าขีด จำกัด บนของมันคืออะไร

และนี้เป็นหลักสูตรที่ไม่เกี่ยวข้องกับCocom ความเร็วและความสูงวงเงินสำหรับรับพลเรือน

นั่นคือสิ่งที่ฉันได้พบ

ปัจจัยที่ จำกัด คือการกรองผ่าน lowpass หลังจากการตีความ หากเราถือว่าความหนาแน่นของพลังงานเสียงรบกวน -204dBW / Hz (~ 17 ° C อุณหภูมิเสียงรบกวน) เราสามารถอนุญาตแบนด์วิดธ์เสียงได้ประมาณ 25kHz ก่อนที่จะถึง L1 ที่ -160dBW เวลาการรวมของเราจะต้องมีอย่างน้อย 1 / 25.000s เพื่อตรวจจับสัญญาณจากพื้นหลังเสียง (สมมติว่าเสาอากาศรอบทิศทาง) นี่เป็นข้อ จำกัดทางทฤษฎีสำหรับสัญญาณความแรงแบบเต็ม

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

คุณสามารถโกงได้โดยใช้เสาอากาศแบบบอกทิศทาง แต่เพื่อคำนวณ azimuth และระดับความสูงตำแหน่งเสาอากาศของคุณจะต้องได้รับการแก้ไขและการขัดแย้งกับจุดประสงค์ของระบบนำทาง

ตอนนี้กลับสู่ความเป็นจริง: การทำให้ระยะเวลาการรวมสั้นลงทำให้ตำแหน่งแก้ไขเสียงดังมากขึ้น เมื่อพิจารณาจากงบประมาณลิงก์ของหน่วยที่ไม่อยู่ในชั้นวางการแก้ไขมากกว่า 50 ครั้ง / วินาทีนั้นเป็นการสิ้นเปลืองเว้นแต่คุณจะมีสัญญาณที่แรงมาก ๆ สิ่งที่คุณได้รับคือเสียง (เฟส -) และมีภาระในการคำนวณสูงมันจะกินแบตเตอรีเหมือนนรก

ตัวรับสัญญาณ GPS ทำงานโดยการบำรุงรักษา "โมเดล" ของซอฟต์แวร์ภายในของตำแหน่งผู้รับ (และสัญญาซื้อขายล่วงหน้าของตำแหน่ง) โดยทั่วไปแล้วตัวกรองคาลมานจะใช้เพื่อทำให้โมเดลนี้สอดคล้องกับความเป็นจริงโดยอิงจากข้อมูลดิบที่มาจากดาวเทียม

โดยปกติสัญญาณจากดาวเทียมแต่ละดวงจะถูกรวมเข้าด้วยกันเป็นเวลา 20 มิลลิวินาทีเพราะนี่เป็นช่วงเวลาบิตของข้อมูล PSK ที่มาจากดาวเทียม ซึ่งหมายความว่าตัวแบบจะได้รับการอัพเดตแบบดิบๆเกี่ยวกับระยะทางจากดาวเทียมแต่ละดวง 50 เท่าต่อวินาที อย่างไรก็ตามโปรดทราบว่าการอัปเดตจากดาวเทียมที่แตกต่างกันนั้นเป็นแบบอะซิงโครนัส (ซึ่งไม่ได้เกิดขึ้นพร้อมกัน) เนื่องจากความยาวเส้นทางแตกต่างจากดาวเทียมเหนือศีรษะไปยังดาวเทียมบนขอบฟ้าก็เป็นไปตามลำดับที่ 20 มิลลิวินาที เมื่อการวัดดาวเทียมใหม่เข้ามาโมเดลภายในจะได้รับการอัพเดตด้วยข้อมูลใหม่

เมื่อตัวรับสัญญาณ GPS แจ้งข้อความอัปเดตข้อมูลในข้อความจะมาจากรุ่น ผู้รับสามารถอัปเดตโมเดลได้บ่อยเท่าที่ต้องการและส่งข้อความแสดงตำแหน่งได้บ่อยเท่าที่ต้องการ อย่างไรก็ตามผลลัพธ์คือการแก้ไขแบบง่าย - ไม่มีข้อมูลใหม่ในข้อความเอาต์พุตเพิ่มเติม ข้อมูลแบนด์วิดธ์ จำกัด โดยอัตราที่วัดดาวเทียมดิบป้อนให้กับตัวกรอง

ในฐานะที่เป็นบันทึก Andreasการมีอัตราข้อความที่ส่งออกสูงไม่ได้หมายความว่าคุณสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงของตัวรับสัญญาณที่สูงขึ้น หากคุณต้องติดตามการเปลี่ยนแปลงของตัวรับสัญญาณที่สูงคุณต้องใช้แหล่งข้อมูลอื่นเช่น IMU ในระบบ "คู่ที่แน่นหนา" ข้อมูล IMU จะอัปเดตโมเดลภายในเดียวกันกับที่ใช้ตัวรับสัญญาณ GPS ซึ่งทำให้ IMU สามารถ "ช่วยเหลือ" ในการติดตามสัญญาณ GPS แต่ละตัว

นอกจากนี้ยังมีด้านเศรษฐกิจของคำถาม ตัวรับสัญญาณ GPS "พลเรือน" ส่วนใหญ่มีข้อ จำกัด ด้านค่าใช้จ่ายสูงดังนั้นจึงใช้พลังงาน CPU (และพลังงานแบตเตอรี่) เพียงพอเพื่อตอบสนองความต้องการอัตราการอัปเดตสำหรับแอปพลิเคชั่นมือ (เช่นการนำทางรถยนต์หรือโทรศัพท์มือถือ) อัตราการอัพเดทหนึ่งครั้งต่อวินาที (หรือน้อยกว่า) นั้นเพียงพอสำหรับแอพพลิเคชั่นส่วนใหญ่ แอปพลิเคชั่น "ทหาร" ที่ต้องการอัตราการอัปเดตที่สูงขึ้นมีงบประมาณที่สูงขึ้นสำหรับวัสดุและพลังงาน ตัวรับสัญญาณ GPS นั้นมีราคาที่เหมาะสมแม้ว่าฮาร์ดแวร์ตัวรับสัญญาณที่แท้จริงจะเหมือนกันโดยมีข้อยกเว้นที่เป็นไปได้ของการใช้ CPU ที่ทรงพลังกว่า