GPS naviqasiyasında koordinatların təyin edilməsinin dəqiqliyi və GPS xətalarının səbəbləri. B. smartfon və planşetlərdə naviqasiya (gps, QLONASS və s.). səhv mənbələri. test üsulları Glonass ilə müqayisədə GPS dəqiqliyi
QLONASS sistemi müxtəlif obyektlərin yerini izləməyə imkan verən ən böyük naviqasiya sistemidir. 1982-ci ildə başlanmış layihə hələ də fəal şəkildə inkişaf edir və təkmilləşir. Üstəlik, həm QLONASS-ın texniki dəstəyi, həm də getdikcə daha çox insanın sistemdən istifadə etməsinə imkan verən infrastruktur üzərində iş aparılır. Belə ki, kompleksin mövcudluğunun ilk illərində peyklər vasitəsilə naviqasiya əsasən hərbi problemlərin həllində istifadə olunurdusa, bu gün QLONASS milyonlarla mülki istifadəçinin həyatında məcburi hala gələn texnoloji yerləşdirmə vasitəsidir.
Qlobal Peyk Naviqasiya Sistemləri
Qlobal peyk yerləşdirmənin texnoloji mürəkkəbliyi səbəbindən bu gün yalnız iki sistem bu ada tam uyğun gələ bilər - QLONASS və GPS. Birincisi rus, ikincisi isə Amerika tərtibatçılarının bəhrəsidir. Texniki nöqteyi-nəzərdən QLONASS həm orbitdə, həm də yerdə yerləşən ixtisaslaşmış avadanlıqlar kompleksidir.
Peyklərlə əlaqə yaratmaq üçün xüsusi sensorlar və qəbuledicilər siqnalları oxumaq və onların əsasında yer məlumatlarını yaratmaq üçün istifadə olunur. Vaxt parametrlərini hesablamaq üçün radio dalğalarının yayımını və işlənməsini nəzərə alaraq obyektin mövqeyini təyin etmək üçün xüsusi parametrlərdən istifadə olunur. Səhvlərin azaldılması yerləşdirmə parametrlərinin daha etibarlı hesablanmasına imkan verir.
Peyk naviqasiya xüsusiyyətləri
Qlobal peyk naviqasiya sistemlərinin vəzifələrinin sırasına yer cisimlərinin dəqiq yerini müəyyən etmək daxildir. Qlobal naviqasiya peyk sistemləri coğrafi mövqe ilə yanaşı, vaxtı, marşrutu, sürəti və digər parametrləri nəzərə almağa imkan verir. Bu vəzifələr yer səthinin müxtəlif nöqtələrində yerləşən peyklər vasitəsilə həyata keçirilir.
Qlobal naviqasiyadan istifadə yalnız nəqliyyat sənayesi ilə məhdudlaşmır. Peyklər axtarış-xilasetmə əməliyyatlarında, geodeziya və tikinti işlərində, digər kosmik stansiyaların və nəqliyyat vasitələrinin koordinasiyası və texniki xidmətində köməklik göstərir. Hərbi sənaye də xüsusi olaraq Müdafiə Nazirliyinin səlahiyyətli avadanlıqları üçün nəzərdə tutulmuş təhlükəsiz siqnalı təmin edən oxşar məqsədlər üçün sistemin dəstəyindən məhrum deyil.
QLONASS sistemi
Sistem yalnız 2010-cu ildə tam fəaliyyətə başlamışdır, baxmayaraq ki, kompleksi aktiv işə salmaq cəhdləri 1995-ci ildən həyata keçirilir. Problemlər əsasən istifadə olunan peyklərin aşağı davamlılığı ilə bağlı idi.
Hazırda QLONASS orbitin müxtəlif nöqtələrində fəaliyyət göstərən 24 peykdən ibarətdir. Ümumilikdə naviqasiya infrastrukturu üç komponentlə təmsil oluna bilər: idarəetmə kompleksi (orbitdə qrupa nəzarəti təmin edir), həmçinin istifadəçinin naviqasiya avadanlığı.
Hər birinin öz sabit hündürlüyünə malik olan 24 peyk bir neçə kateqoriyaya bölünür. Hər yarımkürə üçün 12 peyk var. Peyk orbitləri vasitəsilə yerin səthi üzərində bir şəbəkə yaranır, onun siqnalları vasitəsilə dəqiq koordinatları müəyyən edilir. Bundan əlavə, QLONASS peykinin bir neçə ehtiyat imkanları da var. Onların hər biri öz orbitindədir və boş deyil. Onların vəzifələrinə müəyyən bir bölgədə əhatə dairəsini genişləndirmək və uğursuz peykləri əvəz etmək daxildir.
GPS sistemi
QLONASS-ın Amerika analoqu GPS sistemidir, o da öz işinə 1980-ci illərdə başlamışdır, lakin yalnız 2000-ci ildən koordinatların müəyyən edilməsinin dəqiqliyi onun istehlakçılar arasında geniş yayılmasına imkan vermişdir. Bu gün GPS peykləri 2-3 m-ə qədər dəqiqliyə zəmanət verirlər. Buna baxmayaraq, onların çıxarılması koordinatları maksimum dəqiqliklə müəyyən etməyə imkan verdi. Miniatür qəbuledicilərlə sinxronlaşdırıldıqda belə, QLONASS-a uyğun nəticə əldə edilir.
QLONASS və GPS arasındakı fərqlər
Naviqasiya sistemləri arasında bir sıra fərqlər var. Xüsusilə, orbitlərdə peyklərin düzülüşü və hərəkəti xarakterində fərqlilik var. QLONASS kompleksində onlar üç təyyarə (hər biri üçün səkkiz peyk) boyunca hərəkət edirlər və GPS sistemi altı təyyarədə (hər təyyarədə təxminən dörd) işləməyi təmin edir. Beləliklə, Rusiya sistemi torpaq sahəsinin daha geniş əhatəsini təmin edir ki, bu da daha yüksək dəqiqlikdə əks olunur. Bununla belə, praktikada yerli peyklərin qısamüddətli “həyatı” QLONASS sisteminin bütün potensialından istifadə etməyə imkan vermir. GPS, öz növbəsində, artıq peyklərin sayına görə yüksək dəqiqliyi saxlayır. Buna baxmayaraq, Rusiya kompleksi həm məqsədyönlü istifadə, həm də ehtiyat dəstək kimi mütəmadi olaraq yeni peyklər təqdim edir.
Müxtəlif siqnal kodlaşdırma üsullarından da istifadə olunur - amerikalılar CDMA kodundan, QLONASS isə FDMA-dan istifadə edir. Qəbuledicilər yerləşdirmə məlumatlarını hesabladıqda, Rusiya peyk sistemi daha mürəkkəb bir model təqdim edir. Nəticədə QLONASS-ın istifadəsi yüksək enerji sərfiyyatı tələb edir ki, bu da cihazların ölçülərində özünü göstərir.
QLONASS imkanları nəyə imkan verir?
Sistemin əsas vəzifələri arasında QLONASS ilə qarşılıqlı əlaqə qura bilən obyektin koordinatlarını təyin etməkdir. GPS bu mənada oxşar vəzifələri yerinə yetirir. Xüsusilə, yerüstü, dəniz və hava obyektlərinin hərəkət parametrləri hesablanır. Bir neçə saniyə ərzində müvafiq naviqatorla təchiz edilmiş avtomobil öz hərəkətinin xüsusiyyətlərini hesablaya bilir.
Eyni zamanda, qlobal naviqasiyadan istifadə müəyyən nəqliyyat kateqoriyaları üçün artıq məcburi hala çevrilib. Əgər 2000-ci illərdə müəyyən strateji obyektlərin idarə edilməsi ilə bağlı peyklərin yerləşdirilməsinin yayılması yayılırdısa, bu gün qəbuledicilər gəmi və təyyarələr, ictimai nəqliyyat və s. QLONASS naviqatorları ilə.
QLONASS ilə hansı cihazlar işləyir
Sistem iqlim, ərazi və zaman şəraitindən asılı olmayaraq, istisnasız olaraq bütün kateqoriyalı istehlakçılara davamlı qlobal xidmət göstərməyə qadirdir. GPS xidmətləri kimi, QLONASS naviqatoru da pulsuz və dünyanın istənilən yerində təqdim olunur.
Peyk siqnallarını qəbul edə bilən qurğulara təkcə bortda olan naviqasiya vasitələri və GPS qəbulediciləri deyil, həm də mobil telefonlar daxildir. Yeri, istiqaməti və hərəkət sürəti haqqında məlumatlar GSM operator şəbəkələri vasitəsilə xüsusi serverə göndərilir. Xüsusi QLONASS proqramı və xəritələri emal edən müxtəlif proqramlar peyk naviqasiyasının imkanlarından istifadə etməyə kömək edir.
Kombo qəbuledicilər
Peyk naviqasiyasının ərazi genişlənməsi istehlakçı baxımından iki sistemin birləşməsinə səbəb olmuşdur. Praktikada QLONASS cihazları tez-tez GPS və əksinə ilə tamamlanır, bu da yerləşdirmə və vaxt parametrlərinin dəqiqliyini artırır. Texniki cəhətdən bu, bir naviqatora inteqrasiya olunmuş iki sensor vasitəsilə həyata keçirilir. Bu ideya əsasında QLONASS, GPS sistemləri və müvafiq avadanlıqlarla eyni vaxtda işləyən kombinə edilmiş qəbuledicilər istehsal olunur.
Müəyyənliyin dəqiqliyini artırmaqla yanaşı, belə bir simbioz, sistemlərdən birinin peykləri aşkar edilmədikdə yeri izləməyə imkan verir. Naviqatorun işləməsi üçün "görünmə qabiliyyəti" tələb olunan orbital obyektlərin minimum sayı üç vahiddir. Beləliklə, məsələn, GLONASS proqramı əlçatmaz olarsa, GPS peykləri köməyə gələcək.
Digər peyk naviqasiya sistemləri
Avropa İttifaqı, eləcə də Hindistan və Çin QLONASS və GPS-ə oxşar layihələr hazırlayır. misilsiz dəqiqliyə nail olacaq 30 peykdən ibarət Galileo sistemini tətbiq etməyi planlaşdırır. Hindistan yeddi peyk vasitəsilə fəaliyyət göstərən IRNSS sistemini işə salmağı planlaşdırır. Naviqasiya kompleksi məişət istifadəsinə yönəldilmişdir. Çinli tərtibatçıların Compass sistemi iki seqmentdən ibarət olmalıdır. Birinciyə 5, ikinciyə isə 30 peyk daxil olacaq. Müvafiq olaraq, layihə müəllifləri iki xidmət formatını nəzərdə tuturlar.
Müasir peyk naviqasiya texnologiyaları təxminən 10-15 metr dəqiqliklə yerin təyin edilməsini təmin edir. Əksər hallarda bu kifayətdir, lakin bəzi hallarda daha çox tələb olunur: deyək ki, yerin səthi üzərində kifayət qədər sürətlə hərəkət edən avtonom dron, sayğac xətaları olan koordinatlar buludunda özünü narahat hiss edəcək.
Peyk məlumatlarını aydınlaşdırmaq üçün diferensial sistemlər və RTK (real vaxt kinematikası) texnologiyalarından istifadə olunur, lakin son vaxtlara qədər bu cür cihazlar bahalı və çətin idi. Intel Edison mikrokompüteri şəklində rəqəmsal texnologiyanın ən son nailiyyətləri bu problemi həll etməyə kömək etdi. Beləliklə, tanış olun: Reach - ilk kompakt yüksək dəqiqlikli GPS qəbuledicisi, çox sərfəli və üstəlik, Rusiyada hazırlanmışdır.
Əvvəlcə Reach-a belə yüksək nəticələr əldə etməyə imkan verən diferensial texnologiyalardan bir az danışaq. Onlar yaxşı tanınır və kifayət qədər geniş tətbiq olunur. Diferensial naviqasiya sistemləri (DNSS) bir və ya bir neçə baza stansiyasından ölçmə məlumatları və ya korrektə məlumatı təqdim etməklə mobil istifadəçilərin yerini və sürətinin dəqiqliyini yaxşılaşdırır.
Hər bir baza stansiyasının koordinatları yüksək dəqiqliklə məlumdur, ona görə də stansiyanın ölçmələri yaxınlıqdakı qəbuledicilərdən alınan məlumatların kalibrlənməsinə xidmət edir. Qəbuledici özü ilə hər bir peyk arasında siqnalın nəzəri məsafəsini və yayılma vaxtını hesablaya bilir. Bu nəzəri dəyərlər müşahidə məlumatları ilə müqayisə edildikdə, fərqlər alınan siqnallardakı səhvləri təmsil edir. Bu fərqlərdən düzəliş məlumatları (RTCM məlumatları) əldə edilir.
Reach istifadə edərək koordinat təyininin dəqiqliyi. Ölçəyə diqqət yetirin.
İslahedici məlumat Reach cihazı tərəfindən iki mənbədən əldə edilə bilər. Birincisi, qlobal kompüter şəbəkəsinə münasibətdə yuxarıda təsvir edilən ideyanı həyata keçirən NTRIP protokolundan (İnternet Protokolu vasitəsilə RTCM-nin Şəbəkə Nəqliyyatı) istifadə edərək İnternet vasitəsilə ümumi baza stansiyaları şəbəkəsindən. İkincisi, birinciyə yaxın stasionar mövqe tutan və bununla da DNSS baxımından baza stansiyası olan ikinci Reach-in köməyi ilə. İkinci seçimə üstünlük verilir (qəbuledici ilə BS arasındakı məsafənin artması ilə DNSS dəqiqliyi əhəmiyyətli dərəcədə azalır) - təsadüfi deyil ki, Indiegogo veb-saytında kraudfandinq kampaniyasının bir hissəsi olaraq Reach yaradıcıları bir sıra satın almaq üçün birinci mövqe təklif edirlər. iki cihaz.
Cihazın texniki xüsusiyyətləri aşağıdakı cədvəldə göstərilmişdir. Göründüyü kimi, aparat 3 hissədən ibarətdir: Linux OS və RTK RTKLIB proqram təminatı ilə işləyən Intel Edison kompüteri; U-blox NEO-M8T GPS qəbuledicisi və Tallysman TW4721 antenası. Nəzərə alın ki, qəbuledici bütün mövcud peyk sistemlərini dəstəkləyir: GPS, QLONASS, Beidou və QZSS. Bu proqram və aparat komponentlərinin bütün dəsti təsirli koordinat təyinetmə dəqiqliyini təmin edir: 2 sm-ə qədər!
Belə bir cihazdan kim istifadə edə bilər? Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, müxtəlif mobil robototexnika yaradıcıları, avtonom və belə deyil; və aşağı qiymətini nəzərə alsaq (iki dəst üçün 545 dollar, bir dəst üçün isə 285 dollar əvvəlcədən sifariş edin), o, təkcə peşəkarları deyil, həm də həvəskarları cəlb edəcəkdir. Bundan əlavə, müxtəlif növ xəritələrin tərtibçiləri, yenə həvəskarlar da daxil olmaqla. Yaxşı, yerlərini santimetrə qədər bilmək istəyən sadəcə nerds.
Emlid şirkəti olan Reach-ın yaradıcıları indiegogo saytında uğurla çıxış etdilər: bir aydan az müddətdə tələb olunan məbləğ, demək olar ki, iki dəfə toplandı. Bu o deməkdir ki, layihə mütləq həyata keçiriləcək. Öncədən sifariş vermək və tamamilə yeni naviqasiya cihazını alan ilklərdən olmaq üçün hələ vaxtınız var. Malların paylanması iyul ayına nəzərdə tutulub.
Xüsusi səhv
GPS məlumat səhvlərinin əsas səbəbi artıq problem deyil. 2 may 2000-ci ildə səhər saat 5:05-də (MEZ) Xüsusi Səhv (SA) söndürüldü. Xüsusi xəta peyk tərəfindən ötürülən L1 siqnalında zamanın süni şəkildə saxtalaşdırılmasıdır. Mülki GPS qəbulediciləri üçün bu səhv koordinatların daha az dəqiq müəyyən edilməsinə səbəb oldu. (bir neçə dəqiqə ərzində təxminən 50 m xəta).
Bundan əlavə, alınan məlumatlar daha az dəqiqliklə ötürülürdü ki, bu da peykin ötürülən mövqeyinin düzgün olmadığını göstərir. Beləliklə, bir neçə saat ərzində mövqe məlumatlarında 50-150 m qeyri-dəqiqlik var. Xüsusi xətanın aktiv olduğu günlərdə mülki GPS cihazlarında təxminən 10 metr qeyri-dəqiqlik var idi və bu gün 20 və ya ümumiyyətlə daha azdır. . Nümunə alma xətasının söndürülməsi əsasən yüksəklik məlumatlarının dəqiqliyini yaxşılaşdırdı.
Xüsusi xətanın səbəbi təhlükəsizlik idi. Məsələn, terrorçular uzaqdan idarə olunan silahlardan istifadə edərək mühüm tikinti sahələrini aşkar edə bilməməlidirlər. 1990-cı ildə ilk Körfəz müharibəsi zamanı xüsusi səhv qismən aradan qaldırıldı, çünki... Amerika qoşunlarında hərbi GPS qəbulediciləri yox idi. 10.000 mülki GPS cihazı (Magellan və Trimble) alınmışdır ki, bu da səhra ərazilərində sərbəst və dəqiq naviqasiya etməyə imkan vermişdir. Xüsusi xəta bütün dünyada GPS sistemlərindən geniş istifadə olunduğu üçün deaktiv edilib. Növbəti iki qrafik xüsusi xətanı söndürdükdən sonra koordinatların təyin edilməsinin düzgünlüyünün necə dəyişdiyini göstərir. Diaqramların sərhədinin uzunluğu 200 metrdir, məlumatlar hər biri 24 saat müddətində 1 may 2000-ci il və 3 may 2000-ci il tarixlərində əldə edilmişdir. Xüsusi xətası olan koordinatlar 45 metr radiusda olduğu halda, onsuz bütün nöqtələrin 95 faizi 6,3 metr radiusdadır.
"Peyklərin həndəsəsi"
Koordinatların təyin edilməsinin düzgünlüyünə təsir edən başqa bir amil “peyklərin həndəsəsidir”. Peyk həndəsəsi qəbuledici nöqteyi-nəzərdən peyklərin bir-birinə nisbətən mövqelərini təsvir edir.
Qəbuledici 4 peyk görürsə və hamısı, məsələn, şimal-qərbdə yerləşirsə, bu, "pis" həndəsə gətirib çıxaracaq. Ən pis halda, bütün aşkar edilmiş məsafələr eyni istiqamətə yönəldikdə yerin aşkarlanması tamamilə qeyri-mümkün olacaq. Yer tanınsa belə, səhv 100 - 150 m-ə çata bilər. Tutaq ki, peyklər şimal, şərq, cənub və qərbdə yerləşərək bir-birinə nisbətən 90 dərəcə bucaq əmələ gətirir. Bu halda məsafələr dörd müxtəlif istiqamətdə ölçülə bilər ki, bu da “yaxşı” peyk həndəsəsini xarakterizə edir.
Əgər iki peyk qəbulediciyə nisbətən ən yaxşı vəziyyətdədirsə, o zaman qəbuledici ilə peyklər arasındakı bucaq 90 dərəcədir. Siqnalın səyahət vaxtı əvvəllər müzakirə edildiyi kimi, tamamilə müəyyən ola bilməz. Buna görə də, mümkün mövqelər qara dairələrlə qeyd olunur. İki dairənin kəsişmə nöqtəsi (A) kifayət qədər kiçikdir və mavi kvadrat sahə ilə göstərilir, yəni müəyyən edilmiş koordinatlar kifayət qədər dəqiq olacaqdır.
Əgər peyklər qəbulediciyə nisbətən demək olar ki, bir sətirdə yerləşirsə, onda gördüyünüz kimi, kəsişmə nöqtəsində daha böyük bir sahə və buna görə də daha az dəqiqlik əldə edəcəyik.
Peyklərin həndəsəsi də hündür avtomobillərdən və ya aləti avtomobildə istifadə etməyinizdən çox asılıdır. Siqnallardan hər hansı biri bağlanarsa, qalan peyklər, ümumiyyətlə, mümkün olarsa, koordinatları müəyyən etməyə çalışacaqlar. Bu, tez-tez pəncərələrə yaxınlaşdığınız zaman binalarda baş verə bilər. Məkanı müəyyən etmək mümkün olarsa, əksər hallarda bu dəqiq olmayacaq. Göyün nə qədər çox hissəsi hər hansı obyekt tərəfindən bloklanırsa, koordinatları müəyyən etmək bir o qədər çətinləşir.
Əksər GPS qəbulediciləri təkcə "tutulan" peyklərin sayını deyil, həm də onların səmadakı mövqeyini göstərir. Bu, istifadəçiyə müəyyən bir peykin obyekt tərəfindən ört-basdır edilib-edilmədiyini və cəmi bir neçə metr hərəkət edərkən məlumatların qeyri-dəqiq olub-olmadığını mühakimə etməyə imkan verir.
Əksər alətlərin istehsalçıları əsasən müxtəlif amillərdən asılı olan ölçülmüş dəyərlərin düzgünlüyünə dair öz formulalarını təqdim edirlər. (istehsalçı bu barədə danışmaqdan çəkinir).
DOP (Dilution of Precision) dəyərləri ilk növbədə peyk həndəsəsinin keyfiyyətini təyin etmək üçün istifadə olunur. DOP dəyərlərini hesablamaq üçün hansı amillərdən istifadə olunduğundan asılı olaraq, müxtəlif variantlar mümkündür:
- ÜDM(Dəqiqliyin həndəsi qatılaşdırılması); Tam dəqiqlik; 3D koordinatlar və vaxt
- PDOP(Dəqiqliyin Mövqe Seyreltməsi); Mövqe dəqiqliyi; 3D koordinatları
- HDOP(Dəqiqliyin üfüqi qatılaşdırılması); Üfüqi dəqiqlik; 2D koordinatları
- VDOP(Dəqiqliyin şaquli qatılaşdırılması); Şaquli dəqiqlik; hündürlük
- TDOP(Dəqiqliyin vaxt həlli); müvəqqəti dəqiqlik; vaxt
4-dən aşağı olan HDOP dəyərləri yaxşıdır, 8-dən yuxarı isə pisdir. "tutulmuş" peyklər qəbuledicinin üstündəki səmada yüksək olduqda HDOP dəyərləri pisləşir. Digər tərəfdən, peyklər üfüqə yaxınlaşdıqca VDOP dəyərləri pisləşir və peyklər birbaşa yuxarıda olduqda və üfüqdə daha üç yayıldıqda PDOP dəyərləri yaxşıdır. Yerin dəqiq müəyyən edilməsi üçün ÜDM dəyəri 5-dən az olmamalıdır. PDOP, HDOP və VDOP dəyərləri NMEA GPGSA məlumatlarının bir hissəsidir.
Peyklərin həndəsəsi, metrlərlə ölçülə bilən mövqenin müəyyən edilməsində səhvə səbəb olmur. Əslində, DOP dəyəri digər qeyri-dəqiqlikləri gücləndirir. Yüksək DOP dəyərləri digər səhvləri aşağı DOP dəyərlərindən daha çox artırır.
Peyklərin həndəsəsinə görə mövqe təyinində baş verən xəta qəbuledicinin yerləşdiyi enlikdən də asılıdır. Bu, aşağıdakı diaqramlarda göstərilmişdir. Soldakı diaqram Wuhanda (Çin) qeydə alınan hündürlüyün qeyri-müəyyənliyini (əyri başlanğıcda xüsusi xəta ilə göstərilir) göstərir. Wuhan 30,5° şimal enində yerləşir və peyk bürcünün həmişə mükəmməl olduğu ən yaxşı yerdir. Sağdakı diaqram Antarktidadakı Kasei Stansiyasında (66.3° C eni) çəkilmiş eyni qeydə alınmış intervalı göstərir. Bu enlikdə peyklərin idealdan daha az bürcü olması səbəbindən zaman-zaman daha ciddi xətalar baş verirdi. Bundan əlavə, səhv atmosferin təsiri səbəbindən baş verir - qütblərə nə qədər yaxın olarsa, səhv bir o qədər çox olur.
Peyk orbitləri
Peyklər kifayət qədər dəqiq müəyyən edilmiş orbitlərdə olsalar da, cazibə qüvvəsi səbəbindən orbitlərdən cüzi kənarlaşmalar hələ də mümkündür. Günəş və Ay orbitlərə çox az təsir göstərir. Orbit məlumatları daim tənzimlənir və korrektə edilir və empirik yaddaşda mütəmadi olaraq qəbulediciyə göndərilir. Buna görə də dəqiqliyə təsir edir 
yerin təyini olduqca kiçikdir və bir səhv baş verərsə, 2 metrdən çox deyil.
Siqnal əks etdirmələrinin təsiri
Effekt digər obyektlərdən gələn peyk siqnallarının əks olunması səbəbindən baş verir. GPS siqnalları üçün bu təsir əsasən böyük binaların və ya digər obyektlərin yaxınlığında baş verir. Yansıtılan siqnalın tamamlanması birbaşa siqnaldan daha uzun çəkir. Səhv yalnız bir neçə metr olacaq.
Atmosfer təsirləri
Başqa bir qeyri-dəqiqlik mənbəyi troposfer və ionosferdə siqnalın yayılma sürətinin azalmasıdır. Kosmosda siqnalın yayılma sürəti işığın sürətinə bərabərdir, lakin ionosfer və troposferdə daha azdır. 80 - 400 km hündürlükdə atmosferdə günəşin enerjisi çoxlu sayda müsbət yüklü ionlar əmələ gətirir. Elektronlar və ionlar ionosferin dörd keçirici qatında (D-, E-, F1- və F2 təbəqələri) cəmləşmişdir. 
Bu təbəqələr peyklərdən çıxan elektromaqnit dalğalarını sındırır ki, bu da siqnalların səyahət müddətini artırır. Əsasən, bu səhvlər qəbuledicinin hesablama hərəkətləri ilə düzəldilir. Aşağı və yüksək tezliklər üçün ionosferdən keçərkən müxtəlif sürət variantları normal şərait üçün yaxşı məlumdur. Bu dəyərlər yer koordinatlarını hesablayarkən istifadə olunur. Bununla belə, mülki qəbuledicilər güclü günəş küləklərinin səbəb ola biləcəyi siqnal ötürülməsində gözlənilməz dəyişikliklərə uyğunlaşa bilmirlər.
Məlumdur ki, ionosferin keçidi zamanı elektromaqnit dalğaları öz tezliklərinin sahəsinə (1/f2) tərs mütənasib olaraq yavaşlayır. Bu o deməkdir ki, aşağı tezlikli elektromaqnit dalğaları yüksək tezlikli elektromaqnit dalğalarından daha sürətli yavaşlayır. Əgər qəbulediciyə çatan yüksək və aşağı tezlikli siqnallar onların gəliş vaxtlarındakı fərqi təhlil etməyə imkan versəydi, o zaman ionosferdən keçmə vaxtı da hesablanardı. Hərbi GPS qəbulediciləri ionosferdə fərqli davranan iki tezlikli (L1 və L2) siqnallardan istifadə edir və bu, hesablamalarda başqa bir səhvi aradan qaldırır.
Troposferin təsiri qırılma səbəbindən siqnalın səyahət vaxtının artmasının növbəti səbəbidir. Kırılmanın səbəbləri hava şəraitindən asılı olaraq troposferdə su buxarının müxtəlif konsentrasiyalarıdır. Bu xəta ionosferdən keçərkən yaranan xəta qədər böyük deyil, lakin hesablama ilə aradan qaldırıla bilməz. Bu xətanı düzəltmək üçün hesablamada təxmini düzəlişdən istifadə edilir.
Növbəti iki qrafik ionosfer xətasını göstərir. Solda göstərilən məlumatlar ionosfer səhvini düzəldə bilməyən tək tezlikli qəbuledici ilə əldə edilmişdir. Sağdakı qrafik ionosfer xətasını düzəldə bilən ikili tezlikli qəbuledici ilə əldə edilmişdir. Hər iki diaqram təxminən eyni miqyasdadır (Sol: Enlem -15m ilə +10m, Uzunluq -10m ilə +20m. Sağ: Enlem -12m ilə +8m, Boylam -10m ilə +20m). Sağdakı qrafik daha yüksək dəqiqliyi göstərir.
WAAS və EGNOS-dan istifadə edərək müxtəlif bölgələrdə hava şəraitinin "xəritələrini" qura bilərsiniz. Düzəliş edilmiş məlumatlar qəbulediciyə göndərilir və dəqiqliyi əhəmiyyətli dərəcədə artırır.
Saat qeyri-dəqiqliyi və yuvarlaqlaşdırma xətaları
Mövqenin təyini zamanı qəbuledicinin vaxtı peyk vaxtı ilə sinxronlaşdırılsa da, hələ də vaxt qeyri-dəqiqliyi mövcuddur ki, bu da mövqenin müəyyən edilməsində 2 m xətaya gətirib çıxarır. Yuvarlaqlaşdırma və qəbuledici hesablama xətaları təxminən 1 m xətaya malikdir.
Nisbi təsirlər
Bu bölmə nisbilik nəzəriyyəsinin tam izahını vermir. Gündəlik həyatda biz nisbilik nəzəriyyəsinin əhəmiyyətinin fərqində deyilik. Bununla belə, bu nəzəriyyə bir çox proseslərə, o cümlədən GPS sisteminin düzgün işləməsinə təsir göstərir. Bu təsir aşağıda qısaca izah ediləcəkdir.
Bildiyimiz kimi, vaxt GPS naviqasiyasında əsas amillərdən biridir və lazımi dəqiqliyi təmin etmək üçün 20-30 nanosaniyəyə bərabər olmalıdır. Buna görə də peyklərin sürətini (təxminən 12.000 km/saat) nəzərə almaq lazımdır.
Nisbilik nəzəriyyəsi ilə qarşılaşan hər kəs bilir ki, zaman yüksək sürətlə daha yavaş axır. 3874 m/s sürətlə hərəkət edən peyklər üçün saat yerdən daha yavaş işləyir. Bu relativistik vaxt gündə təxminən 7,2 mikrosaniyə (1 mikrosaniyə = 10-6 saniyə) vaxt qeyri-dəqiqliyi ilə nəticələnir. Nisbilik nəzəriyyəsi də deyir ki, cazibə sahəsi nə qədər güclü olursa, zaman daha yavaş hərəkət edir. Yer səthində olan bir müşahidəçi üçün peykin saatı daha sürətli işləyəcək (çünki peyk 20.000 km hündürdür və müşahidəçidən daha az cazibə qüvvəsinə məruz qalır). Və bu, bir az əvvəl qeyd olunan qeyri-dəqiqlikdən altı dəfə güclü olan bu təsirin ikinci səbəbidir.
Ümumiyyətlə, peyklərdəki saatlar sanki bir az sürətlə hərəkət edir. Yerdəki bir müşahidəçi üçün vaxt sapması gündə 38 mikrosaniyə olacaq və gündə 10 km-lik ümumi xəta ilə nəticələnəcək. Bu səhvdən qaçmaq üçün daim düzəlişlər etməyə ehtiyac yoxdur. Peyklərdə saat tezliyi 10,23 MHz əvəzinə 10,2299999995453 MHz olaraq təyin edilmişdi, lakin məlumatlar standart 10,23 MHz tezliyi kimi istifadə olunur. Bu hiylə relativistik effekt problemini birdəfəlik həll etdi.
Ancaq GPS sistemindən istifadə edərək yeri təyin edərkən nəzərə alınmayan başqa bir relativistik təsir var. Bu Saqnak effekti adlanır və Yerin səthindəki müşahidəçinin də planetin fırlanması səbəbindən daim 500 m/s sürətlə (ekvatorda sürət) hərəkət etməsi səbəb olur. Amma bu təsirin təsiri azdır və onun tənzimlənməsini hesablamaq çətindir, çünki hərəkət istiqamətindən asılıdır. Buna görə də bu təsir yalnız xüsusi hallarda nəzərə alınır.
GPS sistem xətaları aşağıdakı cədvəldə göstərilmişdir. Qismən dəyərlər sabit dəyərlər deyil, fərqlərə məruz qalır. Bütün rəqəmlər təxmini dəyərlərdir.
Mobil cihazların anatomiyası üzrə mühazirəV. Smartfon və planşetlərdə naviqasiya (GPS, QLONASS və s.). Səhvlərin mənbələri. Test üsulları.
Bu yaxınlara qədər pərakəndə satış şəbəkələrində “Navigators” adlı cihazları almaq mümkün idi. Bu cihazların əsas funksiyası onların adına tam uyğun gəlirdi və adətən bunu yaxşı yerinə yetirirdilər.
O dövrdə dünyada praktiki olaraq yeganə normal işləyən naviqasiya sistemi Amerika GPS (Qlobal Mövqeləşdirmə Sistemi) idi və bu, bütün ehtiyaclar üçün kifayət idi. Əslində, o dövrdə “naviqasiya” (naviqator) və GPS sözləri sinonim idi.
PDA (əl kompüterləri), sonra isə smartfon və planşet istehsalçıları öz cihazlarında naviqasiya dəstəyi yaratmağa başlayanda hər şey dəyişdi. Fiziki olaraq, naviqasiya siqnallarının daxili qəbulediciləri şəklində həyata keçirildi. Bəzən naviqasiya dəstəyi hətta düyməli telefonlarda da tapıla bilər.
O andan hər şey dəyişdi. Naviqatorlar ayrı-ayrı qurğular kimi həm istehsaldan, həm də satışdan demək olar ki, itib. İstehlakçılar kütləvi şəkildə smartfon və planşetlərdən naviqator kimi istifadə etməyə keçiblər.
Bu vaxt daha iki naviqasiya sistemi uğurla istifadəyə verildi - Rusiya QLONASS və Çin Beidou (Beidou, BDS).
Amma bu o demək deyil ki, naviqasiyanın keyfiyyəti yüksəlib. Bu cihazlarda (smartfonlar və planşetlər) naviqasiya funksiyası artıq əsas deyil, bir çoxlarından birinə çevrilib.
Nəticədə, bir çox istifadəçi bütün smartfonların naviqasiya məqsədləri üçün "eyni dərəcədə faydalı" olmadığını fərq etməyə başladı.
Naviqasiyada səhvlərin mənbələrinin müəyyən edilməsi probleminə, o cümlədən bu məsələdə cihaz istehsalçılarının vicdansızlığının rolu məsələsinə gəldiyimiz yer budur. Acı lakin doğru.
Ancaq istehsalçıları bütün günahlarına görə günahlandırmazdan əvvəl, əvvəlcə naviqasiyada səhvlərin mənbələrinə baxaq. İstehsalçılar üçün, daha sonra öyrənəcəyimiz kimi, bütün günahlarda deyil, yalnız yarısında günahkardır. :)
Naviqasiya xətaları iki əsas sinfə bölmək olar: naviqasiya cihazından kənar səbəblərdən yaranan və daxili.
Xarici səbəblərdən başlayaq. Onlar əsasən atmosferin qeyri-bərabərliyi və ölçmə vasitələrinin təbii texniki səhvi səbəbindən yaranır.
Onların təxmini töhfələri:
İonosferdə siqnalın qırılması ± 5 metr;
- Peyk orbitinin dalğalanmaları ± 2,5 metr;
- Peyk saatının səhvi ± 2 metr;
- Troposferin qeyri-bərabərliyi ± 0,5 metr;
- Cisimlərdən əks olunmasının təsiri± 1 metr;
- Qəbuledicidə ölçmə xətaları ± 1 metr.
Bu səhvlərin təsadüfi işarəsi və istiqaməti var, ona görə də son xəta ehtimal nəzəriyyəsinə uyğun olaraq kvadratların cəminin kökü kimi hesablanır və 6,12 metrdir. Bu o demək deyil ki, səhv həmişə belə olacaq. Bu, görünən peyklərin sayından, onların nisbi mövqeyindən və ən çox da ətrafdakı obyektlərin əks olunması səviyyəsindən və peyk siqnallarının zəifləməsinə maneələrin təsirindən asılıdır. Nəticədə, xəta verilmiş “orta” dəyərdən ya yüksək, ya da aşağı ola bilər.
Peyklərdən gələn siqnallar, məsələn, aşağıdakı hallarda zəifləyə bilər:
- qapalı şəraitdə olduqda;
- yaxın məsafədə yerləşən hündür obyektlər arasında (hündürmərtəbəli binalar arasında, dar dağ dərəsində və s.) yerləşdikdə;
- meşədə olarkən. Təcrübə göstərir ki, sıx, hündür meşə naviqasiyanı xeyli çətinləşdirə bilər.
Bu problemlər yüksək tezlikli radiosiqnalların işıq kimi - yəni yalnız görmə xətti daxilində yayılması ilə əlaqədardır.
Bəzən naviqasiya, səhvlərlə də olsa, maneələrdən əks olunan siqnallar üzərində də işləyə bilər; lakin dəfələrlə əks olunduqda onlar o qədər zəifləyirlər ki, naviqasiya onlarla işləməyi dayandırır.
İndi səhvlərin "daxili" səbəblərinə keçək naviqasiyada; olanlar. smartfon və ya planşetin özü tərəfindən yaradılan.
Əslində burada cəmi iki problem var. Birincisi, naviqasiya qəbuledicisinin zəif həssaslığı (və ya antenada problemlər); ikincisi, smartfon və ya planşetin “əyri” proqramı.
Konkret nümunələrə baxmazdan əvvəl naviqasiyanın keyfiyyətini yoxlamaq yollarından danışaq.
Naviqasiya test üsulları.
1. “Statik” rejimdə naviqasiyanın sınaqdan keçirilməsi (smartfon/planşet stasionar vəziyyətdə).
Bu yoxlama aşağıdakı parametrləri təyin etməyə imkan verir:
- “soyuq başlanğıc” zamanı koordinatların ilkin təyini sürəti (saatla ölçülür);
- bu smartfon/planşetin işlədiyi naviqasiya sistemlərinin siyahısı (GPS, QLONASS və s.);
- koordinat təyininin təxmini dəqiqliyi;
- “isti başlanğıc” zamanı koordinatların təyin edilməsi sürəti.
Bu parametrlər həm adi naviqasiya proqramlarından, həm də xüsusi test proqramlarından (daha rahatdır) istifadə etməklə müəyyən edilə bilər.
Statik sınaq qaydaları çox sadədir: sınaq aparılmalıdır açıq məkanda(geniş küçə, meydan, tarla və s.) və internet söndürüldükdə. Əgər sonuncu tələb pozulursa, peyk orbitlərini peyklərin özlərindən gələn siqnallardan müəyyən etmək əvəzinə İnternetdən birbaşa yükləmə (A-GPS, yardımçı GPS) hesabına “soyuq başlanğıc” vaxtı əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirilə bilər; lakin bu, artıq "ədalətli" olmayacaq, çünki bu, naviqasiya sisteminin özünün təmiz işi olmayacaq.
AndroiTS naviqasiya test proqramının necə işlədiyinə dair bir nümunəyə baxaq (analoqları var):
(böyütmək üçün klikləyin)
İndicə təqdim olunan şəkil smartfonun üç naviqasiya sistemi ilə işlədiyini göstərir: Amerika GPS, Rusiya QLONASS və Çin Beidou (BDS).
Ekran görüntüsünün aşağı hissəsində cari yerin uğurla müəyyən edilmiş koordinatlarını görə bilərsiniz. Enlikdə bir dərəcənin dəyəri müvafiq olaraq təxminən 100 km-dir, ən aşağı dərəcə vahidinin qiyməti 10 sm-dir.
Uzunluqda bir dərəcənin dəyəri müxtəlif coğrafi yerlər üçün fərqlidir. Ekvatorda da təxminən 100 km-dir və qütblərə yaxın 0-a qədər azalır (qütblərdə meridianlar bir-birinə yaxınlaşır).
Peyklərin milliyyətini göstərən sütunun sağında peyk nömrələri olan bir sütun var. Bu nömrələr onlara ciddi şəkildə bağlıdır və dəyişmir.
Sonra rəngli çubuqlar olan sütunlar gəlir. Çubuqların ölçüsü siqnal səviyyəsini, rəng isə onların naviqasiya sistemi tərəfindən istifadə edilib-edilmədiyini göstərir. İstifadə edilməmiş peyklər boz çubuqlarla göstərilir. İstifadə olunanların rəngi onların siqnal səviyyəsindən asılıdır.
Növbəti sütun da naviqasiya peyklərindən gələn siqnal səviyyəsidir, lakin rəqəmlərlə (“şərti vahidlər”).
Sonra yaşıl işarələr və qırmızı tire olan bir sütun var - bu, peykin istifadə edilib-edilməməsi haqqında məlumatın təkrarıdır.
Üst sətirdə "ON" sözü naviqasiya vəziyyətinin vəziyyətini göstərir; bu halda, bu o deməkdir ki, smartfon parametrlərində koordinatların təyin edilməsinə icazə verilir və onlar müəyyən edilir. Vəziyyət "GÖZLƏMƏ" olarsa, koordinatların müəyyənləşdirilməsinə icazə verilir, lakin lazımi sayda peyk hələ tapılmayıb. "OFF" statusu o deməkdir ki, smartfon parametrlərində koordinat təyini qadağandır.
Sonra konsentrik dairələri olan bir dairə və 5 rəqəmi hazırda koordinatların təyin edilməsinin təxmin edilən düzgünlüyünü göstərir - 5 m. Bu dəyər istifadə olunan peyklərin sayına və “keyfiyyətinə” əsasən hesablanır və bir smartfonda peyklərdən alınan məlumatların emalının səhvsiz həyata keçirildiyini güman edir; lakin sonra görəcəyimiz kimi, bu həmişə belə olmur.
Peyklər hərəkət etdikcə bütün bu məlumatlar dəyişməlidir, lakin koordinatlar (alt xəttdə) bir qədər dəyişməlidir.
Təəssüf ki, bu proqram koordinatların ilkin müəyyənləşdirilməsinə sərf olunan vaxtı göstərmir (“soyuq başlanğıc”), nə də digər oxşar tətbiqlər. Bu vaxt əl ilə "vaxt təyin edilməlidir". Əgər "soyuq başlanğıc" vaxtı bir dəqiqədən az idisə, bu əla nəticədir; 5 dəqiqəyə qədər - yaxşı; 15 dəqiqəyə qədər - orta; 15 dəqiqədən çox - pis.
“İsti başlanğıc” sürətini müəyyən etmək üçün sadəcə sınaq proqramından çıxın və bir neçə dəqiqədən sonra yenidən daxil olun. Bir qayda olaraq, test proqramının işə salınması zamanı o, koordinatları müəyyən etməyi bacarır və dərhal istifadəçiyə təqdim edir. Əgər “isti başlanğıc” zamanı koordinatların təqdim edilməsində gecikmə 10 saniyədən çox olarsa, bu, artıq şübhəli dərəcədə uzundur.
“Qaynar başlanğıc” zamanı koordinatların tez müəyyən edilməsinin təsiri naviqasiya sisteminin son hesablanmış peyk orbitlərini yadda saxlaması və onları yenidən müəyyən etməyə ehtiyac olmaması ilə bağlıdır.
Beləliklə, biz "statik" rejimdə sınaq naviqasiyasını sıraladıq.
Gəlin davam edək naviqasiya sınaqlarının 2-ci nöqtəsinə - hərəkətdə.
Naviqasiyanın əsas məqsədi hərəkət edərkən bizi doğru yerə aparmaqdır və hərəkət zamanı sınaqdan keçirmədən test yarımçıq olardı.
Hərəkət prosesində naviqasiya nöqteyi-nəzərindən üç növ relyef var: açıq ərazi, şəhər əraziləri və meşə.
Açıq ərazilər ideal naviqasiya şəraitidir; burada heç bir problem yoxdur (çox “kötü” cihazlardan başqa).
Şəhər inkişafı əksər hallarda yüksək səviyyədə əks olunması və siqnal səviyyəsində bir qədər azalma ilə xarakterizə olunur.
Meşə əksinə "işləyir" - siqnalın əhəmiyyətli dərəcədə zəifləməsi və əks olunmasının aşağı səviyyəsi.
Əvvəlcə, demək olar ki, "ideal" trek nümunəsinə baxaq:
Şəkildə iki trek göstərilir: orada/geri (bu, demək olar ki, bütün şəkillərdə belə olacaq). Bu cür şəkillər naviqasiyanın keyfiyyəti haqqında etibarlı nəticə çıxarmağa imkan verir, çünki iki demək olar ki, eyni cığırları bir-biri ilə və yol ilə müqayisə edə bilərsiniz. Bu şəkildə hər şey yaxşıdır - trek vibrasiyaları təbii xəta hüdudlarındadır. Yuxarı hissədə dairəvi yolun müxtəlif tərəflərindəki keçid adekvat şəkildə çəkilmişdir. Bəzi yerlərdə relslər arasında nəzərəçarpacaq uyğunsuzluq var, ehtimal ki, suyun səthindən və çayın üzərindəki körpünün metal konstruksiyalarından gələn siqnalların əks olunması nəticəsində yaranıb. Və bəzilərində - demək olar ki, mükəmməl bir təsadüf.
İndi "problemli" treklərin bir neçə tipik halına baxaq.
Yüksək meşədə siqnal səviyyəsinin azalmasının təsirinə məruz qalan smartfonun GPS izinə baxaq:
Trasların bir-birindən və yoldan ayrılması nəzərə çarpır, lakin fəlakətdən uzaqdır. Bu halda, smartfon naviqasiyasının dəqiqliyi bu cür şərtlər üçün "təbii azalma" çərçivəsində azalıb. Belə bir smartfon naviqasiya məqsədləri üçün uyğun hesab edilməlidir.
Ekran görüntüsünün sağ tərəfində izlər və yol arasındakı uyğunsuzluqlar aydın görünür. Belə bir "yaxşı formalı" inkişaf şəraitində bu cür uyğunsuzluqlar demək olar ki, qaçılmazdır və bu halda onlar heç bir şəkildə sınaqdan keçirilən smartfona işarə etmir.
Teorik olaraq, smartfon (planşet) nə qədər çox naviqasiya sistemini dəstəkləyirsə, naviqasiya üçün bir o qədər çox peykdən istifadə edir və səhv bir o qədər kiçik olmalıdır.
Praktikada bu həmişə belə olmur. Çox vaxt əyri proqram təminatı səbəbindən smartfon müxtəlif sistemlərdən məlumatları düzgün birləşdirə bilmir və nəticədə anormal xətalar baş verir. Gəlin bir neçə nümunəyə baxaq.
Məsələn, bu treki götürək:
İndicə göstərilən ekran görüntüsü heç bir müdaxilənin nəticəsi ola bilməyən iynə formalı boşalmanı göstərir: cığır sıx meşəlik əkinləri olmayan azmərtəbəli binadan keçirdi. Bu buraxılış tamamilə “əyri” proqram təminatının vicdanındadır.
Ancaq bunlar hələ də "çiçəklər" idi. Anormal naviqasiya səhvlərinin artıq çiçəklər deyil, giləmeyvə olduğu smartfonlar var:
Bu treki yazarkən, "əyri" proqram təminatındakı anomal səhvlər yüksək meşədə siqnalların zəifləməsi ilə birləşdirildi. Nəticə elə bir yoldur ki, oradan və geriyə gedən yolun ayıq bir insan tərəfindən eyni yoldan keçdiyini təxmin etmək sadəcə mümkün deyil. :)
Üstündəki qalın xətt dəstəsi isə istirahət zamanı hərəkətsiz smartfonun “yoludur”. :)
Naviqasiya qəbuledicisindən smartfonun hesablama hissəsinə gələn məlumat axınındakı fasilə ilə əlaqəli başqa bir anomal xəta var:
Bu şəkildə yolun bir hissəsinin (təxminən 300 m) düz xəttlə, qismən də birbaşa sudan keçdiyi göstərilir. :)
Bu halda smartfon sadəcə olaraq koordinat axınının yoxa çıxdığı və düz xəttlə göründüyü nöqtələri birləşdirdi. Onların itkisi ya görünən peyklərin sayının kritik saydan aşağı azalması, ya da “əyri” proqram təminatı və hətta aparat problemləri ilə əlaqələndirilə bilər (baxmayaraq ki, sonuncu ehtimalı azdır).
Peyklərdən gələn siqnalların tamamilə itirilməsi halında, naviqasiya proqramları adətən itmə və görünüş nöqtələrini düz xətlərlə birləşdirmir, sadəcə olaraq “boş yer” buraxır (bu, yolda boşluqla nəticələnir):
Bu şəkildə bütün peyklərin görmə qabiliyyətinin tamamilə itirilməsi ilə yolun bir hissəsinin yeraltı keçiddən keçdiyi yerdə trekdə fasilə göstərilir.
Səbəbləri və tipik naviqasiya səhvlərini öyrəndikdən sonra vaxt gəldi nəticələrə keçin.
Ən yaxşı naviqasiya, gözlədiyiniz kimi, “yüksək” brendlərin smartfon və planşetlərində tapılır. Onlarla anomal səhvlər şəklində problemlər hələ aşkar edilməyib. Və əlbəttə ki, bir cihaz nə qədər çox naviqasiya sistemini dəstəkləsə, bir o qədər yaxşıdır. Düzdür, Orta Krallığın yaxınlığında yerləşən bölgələrdə və ölkələrdə cihazdan istifadə edərkən Çin Beidou-ya dəstək hələ də məna kəsb edir. Çin naviqasiya sistemi qlobal deyil, “yerli”dir (hazırda). Beləliklə, GPS və QLONASS üçün dəstək kifayət qədər olacaq.
Bir smartfon və ya planşet çox "tanınmış" mənşəli deyilsə, naviqasiya ilə bağlı problemlər ola bilər və ya olmaya bilər. Döyüşdə istifadə etməzdən əvvəl onu həm statik, həm də hərəkətdə müxtəlif mühitlərdə sınaqdan keçirmək tövsiyə olunur ki, sonradan heç bir xoşagəlməz sürpriz olmasın. Əksər hallarda, yalnız GPS dəstəyi olan mobil qurğular daha az problem yaradır, baxmayaraq ki, onların dəqiqliyi çox sistemli cihazlardan daha aşağıdır.
Təəssüf ki, yaxşı naviqasiyası olan bir smartfon (planşet) seçərkən İnternetdə cihazların rəyləri arasında naviqasiya etmək olduqca çətindir. İT portallarının böyük sayı hərəkətdə və çətin şəraitdə naviqasiyanın yoxlanılmasına məhəl qoymur. Bu yoxlama yalnız bu portalda () və sözün əsl mənasında bir neçə başqa portalda aparılır.
Nəhayət Qeyd etmək lazımdır ki, indi təkcə smartfon və planşetlər deyil, bir çox başqa qurğular da naviqasiya vasitələri ilə təchiz olunub. Onlar, məsələn, kameralarda, videokameralarda, GPS izləyicilərində, avtomobil videoregistratorlarında, ağıllı saatlarda, bəzi ixtisaslaşdırılmış cihazlarda və hətta Rusiyanın "Platon" ağır yük maşınlarının sürücüləri üçün elektron vergi sistemində quraşdırılır.
Sizin doktorunuz.
20.01.2017
Hər kəs üçün QLONASS/GPS: çətin iş şəraitində tək çipli qəbuledicinin yerləşdirilməsinin dəqiqliyi və əlçatanlığı üçün testlər
Filip Mattos (Philip Mattos)
Tərcümə: Andrey Rusak
support@sayt
Viktoriya Bulanova
[email protected]
İndi kütləvi istehsala daxil olan tək çipli GNSS qəbuledicisi istehlakçı qəbuledicisi kimi çoxsistemli (QLONASS və GPS) əməliyyatın üstünlüklərini nümayiş etdirmək üçün sıx şəhər mühitlərində sınaqdan keçirilmişdir. Birləşdirilmiş QLONASS/GPS sisteminin istifadəsi geodeziya tədqiqatları üçün bir neçə on minlərlə qəbuledici ilə başlamışdır; Şəxsi peyk naviqasiya cihazlarının sayının artması, avtomobil OEM sistemlərinin və cib telefonlarının yaranması sayəsində 2011-ci ildə əhəmiyyətli bazar həcmlərinə nail olmaq mümkün oldu. Naviqasiya istifadəçisi cihazları bazarının inkişaf perspektivlərinə inam antenalar və SAW filtrləri kimi yüksək tezlikli spesifik komponentlərin istehsalçılarını istehsal həcmini artırmağa və malların maya dəyərini optimallaşdırmağa sövq edir. STM qəbuledicisi əsasında modulları bazara çıxaran ilk Rusiya şirkətlərindən biri NAVIA oldu. NAVİA QLONASS modulları artıq hazır naviqasiya terminallarının istehsalı və hərəkət edən obyektlərin idarə edilməsi üçün etibarlı, rahat modullar kimi özünü sübut etmişdir. Müxtəlif modul testləri göstərdi ki, ML8088s və GL 8088s istehsalçının qeyd etdiyi bütün xüsusiyyətlərə cavab verir və monitorinq cihazlarında uğurla istifadə edilə bilər.
London, Tokio və Texasda bir çipli QLONASS/GPS qəbuledicisinin sınaqları göstərdi ki, bütün görünən QLONASS peyklərinin GPS ilə birlikdə birgə istifadəsi sıx şəhər ərazilərində və yerləşdirmənin zəif olması halında daha yaxşı yerləşdirmə imkanını təmin edir. - daha yaxşı yerləşdirmə.
Aydındır ki, çoxsistemli qəbuledicilər istehlak bazarında böyük tələbatdır. Görünmə zonasında göy yarımkürəsinin yalnız bir hissəsinin göründüyü və lazımsız siqnalların süzülməsində yüksək etibarlılığın tələb olunduğu, faydalı siqnalların keyfiyyətinin yüksək olduğu "şəhər kanyonları" şəraitində daha çox sayda peyk üzərində işləməyi təmin edə bilərlər. çoxlu yansımalar və zəifləmələr səbəbindən deqradasiyaya uğramışdır. Aşağıda QLONASS sisteminin (və sonradan GALILEO) inteqrasiyasının çətinlikləri qısa şəkildə təsvir edilir, bunun əsasında kütləvi istehlakçı üçün sərfəli cihazlar istehsal olunur. Belə bir bazar üçün, bir tərəfdən, ilk növbədə, xərclər gəlir, digər tərəfdən, aşağı siqnal səviyyələri, məhdud enerji istehlakı, qısa soyuq başlanğıc vaxtları və yerləşdirmə sabitliyi ilə əlaqəli yüksək performans tələbləri var.
Məqsəd daxili və şəhər mühitlərində istehlakçı naviqasiya cihazlarının işini yaxşılaşdırmaq üçün bütün mövcud peyklərdən istifadə etmək idi. 2011-ci il GLONASS dəstəyi ilə keçdi, bu peyk sisteminin inkişafı GALILEO-dan təxminən üç il qabaqdadır. Qəbulediciləri dizayn edərkən, GLONASS və GPS üçün aparat dəstəyinin uyğunsuzluğu problemlərini aradan qaldırmaq vacib idi. Yəni, tezlik modulyasiyalı QLONASS siqnalı GPS tərəfindən istifadə edilən impuls-kod modulyasiya siqnallarından, müxtəlif tezlik mərkəzlərinə malik bandpass filtrlərindən və siqnal elementlərinin müxtəlif ötürülmə sürətlərindən daha geniş tezlik diapazonu tələb edirdi. Və bütün bunlar alıcının qiymətini əhəmiyyətli dərəcədə artırmadan.
İdeal iş şəraitində əlavə bürclərdən gələn peyklər təsirsiz olacaq, çünki yerləşdirmənin mövcudluğu Yalnız GPS-dən istifadə edərək 100 faizə yaxınlaşıram. İonosferdə fiksasiya rejimində yerləşdirmə üçün istifadə edilən yeddi, səkkiz və ya doqquz peykin olması ümumi xətanı minimuma endirir və düzgün koordinatları verir.
Həddindən artıq iş şəraitində yalnız GPS-dən istifadə mövqeyi müəyyən etməyə imkan verir, lakin göy yarımkürəsinin dar hissəsində cəmlənmiş yalnız üç, dörd, beş peykdən istifadə zəif DOP dəyərlərinə gətirib çıxarır. Peyklərin sayının artırılması dəqiqliyi əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır, bununla da DOP-u yaxşılaşdırır və çoxyollu xətaları orta hesabla alır. Yerləşdirilmiş peyklərin sayının məhdudlaşdırılması gücləndirilmiş DOP-ların koordinatlarının müəyyən edilməsində çox yollu xətaların tətbiqinə gətirib çıxarır. İkinci və ya üçüncü peyk bürcünün əlavə edilməsi görünən peyklərin sayının genişləndirilməsini nəzərdə tutur və beləliklə, koordinatların müəyyən edilməsi prosesində daha çox peyk iştirak edir ki, bu da xətaların azalmasına gətirib çıxarır.
Buna görə də, tək GPS-dən istifadənin kifayət etmədiyi ekstremal şəraitdə QLONASS peyklərinin (və sonradan GALILEO) əlavə istifadəsi yerləşdirmənin əlçatanlığını 100%-ə qədər artırır (yeraltı tunellər istisna olmaqla).
Əslində, mövcudluq özünü təkmilləşdirən müsbət rəy döngəsidir: peyklər daim izlənildiyi üçün, hətta RAIM / xəta və FDE alqoritmlərindən istifadə edərək yerləşdirmə probleminin cari həllində iştirak etməkdən imtina etsələr də, axtarış aparmağa ehtiyac yoxdur. onlar üçün yenidən - onlar əvvəllər istifadə üçün artıq hazır olmuşdur. Əgər yerləşdirmə prosesi kəsilməzsə, o zaman qapalı maneələri olan peyklər üçün fazaları dəqiq proqnozlaşdırmağa davam etmək mümkündür ki, bu da onları kölgələrdən çıxarkən dərhal istifadə etməyə imkan verir, çünki onları axtarmaq və düzəltmək üçün əlavə məlumatların alınmasını tələb etmir.
Əlavə görünən peyklər istehlakçı üçün çox vacibdir, xüsusən - misal olaraq, bütün peyklərin avtonom şəkildə müəyyən edilməsi üçün minimum qrup üç və ya dörd deyil, beş peyklə təmsil edildikdə, "özünə kömək" ilə. düzgün” , qəbuledicinin avtonom bütövlüyünün monitorinqi (RAIM) üsullarından istifadə etməklə. “Özünə xidmət” QLONASS üçün daha əhəmiyyətli üstünlüklərə malikdir: hər zaman xidmətin gecikməsinə səbəb olan köməkçi serverlər kimi heç bir infrastruktura ehtiyac yoxdur. Keplerian formatında peyk orbitinin parametrlərinin ötürülməsinin QLONASS üsulu da "özünə xidmət" alqoritmi üçün çox uyğundur.
Test dəyəri
Şəhər mühitlərində çox sistemli cihazların üstünlüklərini xarakterizə etmək üçün əvvəlki cəhdlər bu cür siqnal səviyyələri üçün nəzərdə tutulmayan peşəkar qəbuledicilərdən istifadə ehtiyacı ilə dayandırılmışdır və hər qrup üçün ayrıca nəticələr əldə etməli və ya ölçmək üçün peyk ölçmələrindən birini qurban verməli idi. vaxt. Bu hallar kütləvi bazarda buraxılması planlaşdırılan cihazları sınaqdan keçirməyə davam etməyə imkan vermədi.
Yeni çox sistemli həllin buraxılması böyük əhəmiyyət kəsb edir, çünki sınaqdan keçirilən qəbuledici həssaslığı artırıb və həm ölçmə, həm də hesablama üçün tamamilə hazırdırsa, həqiqətən kütləvi istehsal edilmiş bir cihazdır. Beləliklə, bu məqalənin müəllifi ilk dəfə tamamilə etibarlı test nəticələrini bildirir.
Fon
Testlər bir çipli GNSS qəbuledicisi Teseo-II (STA-8088) üzərində aparılmışdır. Qısa tarix: Bu, GPS/GALILEO və Rəqəmsal Siqnal Prosessoru (DSP) ilə Cartesio+ əsasında STM tərəfindən istehsal edilmiş 2009-cu il məhsuludur, o, Teseo-II çipinin yaradılmasına səbəb olan QLONASS funksionallığı ilə implantasiya olunmağa hazır idi. (2010-cu ilin məhsulu). Real peyk siqnalları ilə sınaq nəticələri 2009-cu ilin sonunda FPGA tətbiqində Baseband çipində, 2010-cu ildə isə hazır çipdən istifadə etməklə əldə edilmişdir.
Cari dizayn əlavə kiçik dövrə dəyişiklikləri tələb etdi. Tələb olunan DSP aparat və proqram təminatı dəyişiklikləri kiçik idi və növbəti planlaşdırılmış TeseoII dövrə yeniləməsinə daxil edilmişdir. RF hissəsinin dövrəsinin həyata keçirilməsi, əlavə tezlik konvertasiyası və daha geniş bant genişliyi IF filtri ilə ara tezlik (IF) mərhələsi və analoqdan rəqəmsal çevirici (ADC) olan iki kanallı dövrə ilə müqayisədə daha çox diqqət tələb etdi. Lakin, üzərində yerləşən RF hissəsi olan kristalın sahəsi ümumi həcmdə çox kiçik olduğundan, dövrədə hətta 30% artım bütün dövrə üçün əhəmiyyətsizdir. Çip dizaynının ümumi tək çipli sistem üçün (RF və BB, antenadan tutmuş yerləşdirməyə, sürətə və vaxta (PVT)) uyğun olduğuna görə, 65nm prosesi üçün ümumi kalıp sahəsi çox kiçikdir.
Kommersiya baxımından hər üç peyk bürcünün daxil edilməsi (GPS/QLONASS vəQALILEO) bir çipdə istehlakçı üçün yenidir. Rusiya bazarında mövcud olan bir çox şirkət Rusiya hökumətinin QLONASS sistemində işləmək zərurəti ilə bağlı tələblərini yerinə yetirmək üçün iki sistemli yanaşmaya qərar verdi. Onlar qlobal gələcək haqqında düşünmürdülər, nə vaxt ki, dünyada bir neçə mövqe qruplaşması olacaq və ola bilsin ki, bu prosesdə iştirak edən ölkələrin hər biri bundan sonra öz sistemindən üstünlük təşkil etmək üçün tələblər irəli sürəcək.
Bu baxımdan, həllTeseo— II inqilabi olduğu üçün belə bir ssenari üçün əvvəlcədən hazırlanmışdır və artıq QLONASS sistemlərini qəbul edə bilər/ GPS/ QALILEO/ QZSSVəSBAS.
Texniki cəhətdən QLONASS sisteminin qəbulu və emalı üçün müstəqil kanalların qrupa daxil edilməsi də yenidir, GPS/GALILEO birləşməsi isə artıq standart təcrübədir. Bu cür çevikliyə nail olmaq həm də fərqli RF aparat gecikmələrini və siqnal ötürmə sürətindəki fərqləri nəzərə alan yeni texniki həllər tələb edirdi. Bundan əlavə, hazırda məşhur Koordinasiyalı Universal Saat (UTC) korreksiyası və geoid korreksiyası problemi var.
Bir çipli həllə (RF + Baseband + CPU) birbaşa keçid nadirdir: bu, mühüm texnoloji irəliləyişdir. Bu addımda inam RF hissəsindən istifadə təcrübəsi və prosessorun sübut edilmiş Baseband sxemi ilə bağlıdır. Əsas kimi əvvəllər Cartesio+ proqramında istifadə edilmiş xarici RF interfeysi STA5630 və dəyişdirilmiş GPS/GALILEO DSP götürülüb.
STA5630/Cartesio+-nın etibarlılığı 3-ü 1-də SoC məhlullarının buraxılmasından əvvəl də ayrıca sxemlər şəklində kütləvi istehsalda sübut edilmişdir.
İkili çipli həllərdən fərqli olaraqGPS/GLONASS modulları Rusiya bazarında təqdim olunur, bir çipli həllSTMicroelectronics (Teseo— II) S.T.A.8088 FG daha yüksək etibarlılığa, səs-küy toxunulmazlığına, daha az enerji istehlakına və əlbəttə ki, daha kiçik ölçülərə malikdir (modul M.L.8088 sölçüləri 13 x 15 mm).
QLONASS və GALILEO-ya dəstək əvvəlki nəsil RF avadanlıqları ilə müqayisədə irəliyə doğru bir addımdır. GALILEO GPS ilə uyğun gəlir və buna görə də mövcud sxem istifadə edilə bilərdi, lakin QLONASS əlavə dəyişikliklər tələb etdi. Şəkil 1 və 2-ə baxın.
Şəkil 1.
Şəkil 2.DəyişikliklərBaza bandı QLONASS-ı dəstəkləyən hissələr
RF hissəsində LNA, RF gücləndirici və birinci mikser bir kanalda birləşdirildi. Bu, bizə çip pinlərinin sayına qənaət etməyə və enerji istehlakını minimuma endirməyə imkan verdi. Üstəlik, bu, avadanlıq istehsalçıları üçün xarici xərcləri saxlamağa imkan verdi. Birinci mikserdə 30 MHz-ə qədər azaldılmış QLONASS siqnalı ikincil emal kanalına (qəhvəyi rənglə göstərilmişdir) daxil olur və 8 MHz-ə qədər qarışdırılaraq ayrıca ADC-yə, sonra isə Baseband hissəsinə verilir.
Baseband hissəsi əlavə bir ilkin emal mərhələsini (qəhvəyi rənglə göstərilmişdir) təmin edir, bu da siqnalı Baseband-a qidalandırmaq üçün zəruri olan 8 MHz-ə çevirir və nəticədə yaranan siqnalı anti-müdaxilə filtrindən keçir, həmçinin seçmə tezliyini azaldır. standart dəyər 16, DSP aparatında emal üçün uyğundur.
Mövcud əldəetmə cihazları və izləmə kanalları GPS/GALILEO və ya QLONASS siqnallarının harada və nə vaxt qəbul ediləcəyini seçə bilər ki, bu da peyk bürcləri ilə bağlı kanalların paylanmasını çox çevik edir.
Daha az görünən, lakin sistem performansı üçün çox vacib olan, ilk növbədə PLL izləmə döngələrini bağlamaq və ölçmə aparmaq üçün bu aparat resurslarını idarə edən proqramdır, ikincisi, ölçülənləri istifadəçi üçün lazım olan PVT məlumatlarına çevirən Kalman filtridir .
Bütün bunlar təkcə QLONASS ilə deyil, bir çox peyk bürcləri ilə işləməyə dəstək vermək üçün struktur dəyişikliyinə məruz qalmışdır. Bu halda, gələcək qlobal naviqasiya sistemlərini qəbul etmək üçün proqram təminatının genişləndirilməsi təkamül inkişaf mərhələsinə çevriləcək və kristalın özünə əsaslı dəyişikliklər tələb etməyəcəkdir.
Proqram 2010-cu ildən bəri real çip üzərində işləyirdi, lakin hər hansı bir simulyatordan və ya damda quraşdırılmış statik antenalardan gələn siqnallardan istifadə etməklə yalnız GPS məlumatları mövcud idi, bu da o qədər yaxşı idi ki, sistemi təkmilləşdirmək üçün tədqiqat üçün heç bir manevr etməyə imkan vermirdi. 2011-ci ilin əvvəlində paketdə antenaları olan pre-istehsal çip nümunələri və inkişaf lövhələri mövcud oldu ki, bu da bütün dünyada mobil sahədə sınaqları mümkün etdi.
Faktiki nəticələr
Çox sistemli qəbulu olan kristalın doğulmasından əvvəl nəticələr ayrıca GPS və QLONASS ölçmələri olan peşəkar qəbuledicilərdən istifadə edərək aparılan ilkin sınaqlardan artıq görünürdü. Bununla belə, bu testlər aşağı həssaslıq göstərdiyi üçün istehlakçı qəbuledicisi üçün yaxşı məlumat vermədi. PLL-ni idarə etmək üçün qəbuledicilər kifayət qədər təmiz siqnal tələb edirdi, lakin bu, şəhər mühitində edilə bilməzdi və ən əsası, qəbuledicilər sistemlərarası vaxt fərqləri ilə məşğul olmaq üçün daimi əlavə peyk ilə iki ayrı həll yaratdılar. Qoşulmamış həllər çoxsistemli GNSS qəbuledicilərinin əsas üstünlüklərindən biri olan digərindən istifadə etməklə hesablanmış koordinatlar əsasında mövqelərini hesablamaqla bir bürcün peyklərinin mövqeyini proqnozlaşdırmağa imkan vermədi.
Görünən peyklərin simulyasiyası 2010-cu ildə Milanın mərkəzi olan İtaliyada sıx şəhər şəraitində həyata keçirilib. Tam 24 saat ərzində hər dəqiqə orta hesabla alınan nəticələr Cədvəl 1-də təqdim edilmişdir. Görünən peyklərin orta sayı yalnız GPS ilə 4,4-dən GPS+QLONASS üçün 7,8-ə yüksəldi və No Fix nöqtələrinin sayı sıfıra bərabərdir. Bundan əlavə, "Yalnız GPS" rejimində 380 yanlış xal alındı ki, bu da ümumi qəbul vaxtının təxminən 26% -ni təşkil etdi.
Cədvəl 1.Dəqiqlik və əlçatanlıqGPSVəGPS+GLONASS, orta hesabla 24 saatdan çox
Bununla belə, peyklərin mövcudluğu özlüyündə son deyildi. Şəhər əraziləri üzərində səma yarımkürəsinin eyni kiçik sahəsində daha çox peykə sahib olmaq dəqiqliyin həndəsi azalması səbəbindən kifayət olmaya bilər. Bu məlumatları araşdırmaq üçün HDOP ilə təmsil olunan həndəsi dəqiqlik. QLONASS və GPS-i birlikdə istifadə edərkən nəticə 2,5 dəfə daha yaxşı idi.
Əvvəlki tədqiqatlar göstərdi ki, ayrı-ayrı sınaq şəhərlərində iki-üç əlavə peyk mövcud idi, lakin onlardan biri vaxt təyin etmək üçün istifadə edildi. Bir çipdə birləşdirilmiş yüksək həssas qəbuledicidən istifadə edərkən, dörd və ya beş əlavə peykin iştirak edəcəyini güman etdik.
Faktiki nəticələr gözləntilərimizi çox üstələdi. Birincisi, bir çox digər peyklərdən gələn siqnallar meydana çıxdı, çünki bütün əvvəlki testlər və simulyasiyalar əks olunan siqnalları istisna edirdi. Əlavə siqnallara sahib olan qəbuledici DOP performansını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırdı. Yansıtmaların dəqiqliyə təsiri, birincisi, daha yaxşı yerləşdirmə həndəsəsi, ikincisi, FDE/RAIM alqoritmlərinin peyk izləmə sabitliyini qorumaq qabiliyyəti sayəsində əhəmiyyətli dərəcədə azaldı. Bundan əlavə, koordinat məlumatlarını təhrif edə bilən yanlış siqnalların sayı azalıb.
Burada təqdim olunan nəticələr STA8088s çipinə əsaslanan NAVIA ML8088s qəbuledicisi kimi tam inteqrasiya olunmuş yüksək həssaslıq qəbuledicisindən əldə edilmişdir. O, hətta çox aşağı səviyyəli siqnalları aşkar etmək və bürcdən asılı olmayaraq görünən bütün peyklərdən birbaşa nəticələr əldə etmək üçün optimallaşdırılıb. Bu, 100% peyk əlçatanlığını təmin edir və çətin şəhər mühitlərində dəqiqliyi xeyli artırır.
Mövcudluq
Faza kilidləmə döngələrindən (PLL) müstəqil olan yüksək həssas qəbuledicilərin istifadəsi müasir binalarda şüşə səthlərdən əks olunsa belə, müasir şəhərlərdə tam əlçatanlığı təmin edir. Buna görə də, “dörd peyk mövcuddur”dan başqa əlçatanlığın bəzi tərifləri indi tələb olunur. Məsələn, nəticəsi DOP-dan asılı olan müəyyən bir siqnal keyfiyyəti səviyyəsində peyklərin izlənməsi. Hətta DOP-u qiymətləndirmək çətin ola bilər, çünki Kalman filtri hər bir peyk üçün DOP hesablanarkən nəzərə alınmayan müxtəlif çəkilər təyin edir. Və həmçinin, ani ölçmələrə əlavə olaraq, bu filtr tarixi mövqe və cari sürətdən istifadə edir, bu da yerləşdirmə dəqiqliyini dəyişməz qalır.
Şəkil 3 peykin izləmə rejimində mövcudluğunu göstərir. Sınaq 2011-ci ilin may ayında Londonun maliyyə rayonunda keçirilib.
İzlənən peyklər -GPS, QLONASS,GPS+QLONASS
Şəkil 3.GPS(mavi ilə işarələnmiş) QLONASS (qırmızı ilə işarələnmiş) və izlənilən bütün peyklərə qarşıGNSS(yaşıl rənglə qeyd olunur).
Şəkildə göründüyü kimi. 3, ümumilikdə 7-8 GLONASS peyki və 8-9 GPS peyki, yəni çox GNSS - təxminən 16 peyk var. Peyk siqnallarının qəbul edilmədiyi bir dövr var idi: Blackfriars Underpass tunelinin keçidi zamanı zaman möhürü təxminən 156400 saniyə idi. Şəhərin digər ərazilərində, təqribən 158,500 və 161,300 saniyədə görünürlük dörd peykə qədər azaldı, lakin onların ümumi sayı heç vaxt səkkizdən az olmadı. Qeyd edək ki, sınaqlar əsasən daş binaların olduğu köhnə şəhərdə aparılıb, ona görə də əks etdirən siqnallar şüşə və metal binalardan daha zəifdir.
Peyk əlçatanlığı tunellərdən kənarda 100% olsa da, DOP və ya yerləşdirmə dəqiqliyi ilə məhdudlaşdırıla bilər. Şəkil 4-də göründüyü kimi, Londondakı digər testlərdən göründüyü kimi, multi-GNSS DOP 10-16 görünən peykdə olması lazım olduğu kimi 1-dən aşağı qalır, yalnız GPS-də olan DOP isə əksi və təhriflərə görə çox vaxt 4-dən yuxarı olur. zəif siqnallar, DOP əhəmiyyətli dərəcədə zirvədə 10-a qədər artır.
GPSmüqayisədəGNSS
Şəkil 4.YalnızGPSbirləşməyə qarşıGPS/QLONASS dəqiqliyin azaldılması göstəriciləri
2011-ci ilin may ayında keçirilən sınaqlar GPS-in çox GNSS dəstəyinə ehtiyac duyacağı stresli şərait yaratmaq üçün kifayət qədər yüngül olduğundan, 2011-ci ilin avqustunda yeni sınaqlar keçirildi. Aerofotoşəkildə (şək. 5) göstərildiyi kimi, sınaqlar şəhərin müasir hündürmərtəbəli hissəsində, Kanarya Vağzalında aparılıb. Bundan əlavə, şəhərin yolları çox dardır, bu da şəhərin çətinliklərini daha da çətinləşdirirdi. Şəhərin müasir hissəsindəki şüşə və metal binalar daş binalardan daha yaxşı əks etdirməyə meyllidir və bu, RAIM və FDE alqoritmlərinin qrafiklərdən kənara çıxmasına səbəb olur.
Şəkil 5. GPS vs GNSS, London, Canary Wharf
Yalnız GPS nəticələrini əldə etmək çətin idi (yaşıl rənglə göstərilmişdir), xüsusən Docklands stansiyasının qapalı hissəsində, sol mərkəzdə, aşağı trekdə.
Şəkil 6 sxematik yol xəritəsində göstərilən eyni real sınaq nəticələrini göstərir.
Şəkil 6. GPS vs GNSS, London, Canary Wharf, eskiz xəritəsi
Multi-GNSS testi (mavi) xüsusilə döngənin şimal (şərq istiqamətində) hissəsində çox yaxşı nəticələr göstərdi (Böyük Britaniyada sürücülük soldadır, buna görə də saat əqrəbi istiqamətində birtərəfli döngə yaradır).
Şəkil 7. a) Tokioda testlər: Teseo-I (GPS) və Teseo-II (GNSS); b) Tokioda sınaqdan keçirildikdə DOP
Əlavə sınaqlar bütün dünyada STMicroelectronics ofislərində aparılıb. Şəkil 7a Tokiodakı sınaqları göstərir, burada sarı rəng QLONASS olmadan əvvəlki nəsil çiplərin sınaq nəticələrini, qırmızı isə GPS+GLONASS ilə Teseo-II-ni göstərir.
Şəkil 7b test zamanı DOP-u göstərməklə dəqiqlik tərifinin müəyyən qədər aydınlaşdırılmasını təmin edir. Görünür ki, Teseo-II DOP-lar nadir hallarda 2-dən yüksək idi, lakin yalnız GPS (Teseo-I) DOP-ları dairəvi şimal birləşməsində 6 ilə 12 arasında idi.
Təkrar edirik ki, test alqoritmi GPS üçün sadədir, lakin təyinatın dəqiqliyi çətindir.
Tokioda növbəti sınaq Şəkil 9-da göstərilən eyni sınaq şərtləri altında daha dar şəhər küçələrində aparıldı. Mavi - yalnız GPS, qırmızı - GPS+QLONASS, nəticələrdə əhəmiyyətli yaxşılaşma müşahidə olunur.
Şəkil 9 Dallas test nəticələrini göstərmək üçün eyni rəng sxemindən istifadə edir, bu dəfə GPS+GLONASS konfiqurasiyasında Teseo-II-yə qarşı rəqibin GPS qəbuledicisi ilə yenidən çox yaxşı nəticələr əldə edir.
Şəkil 8. YalnızGPS(mavi) vs çoxluGNSS(qırmızı), Tokio.
Şəkil 9. YalnızGPS(mavi, rəqib istehsalçının alıcısı) ilə müqayisədəGNSS(qırmızı), Dallas.
Digər peyk bürcləri
Aparat olsa daTeseo— IIdəstəkləyir vəQALILEO, hələ heç bir peyk mövcud deyilQALILEO(2011-ci ilin sentyabr ayına olan məlumata görə), buna görə də bütün dünyada istifadə edilən bu çipə əsaslanan cihazlarda hələ də bu peyk bürcünə xidmət etmək üçün yüklənmiş proqram təminatı yoxdur. Ancaq istifadə zamanı gəlsə QALILEO, proqram təminatını yeniləmək imkanı həmişə var.
Yapon QZSS sistemində ənənəvi GPS uyğun siqnalları, SBAS siqnallarını və L1C BOC siqnallarını ötürən bir peyk mövcuddur. Teseo-II, hal-hazırda yüklənmiş proqram təminatının funksiyalarının köməyi ilə onlardan ilk ikisini idarə edə bilir və şəhər mühitində SBAS-dan istifadə faydasız olsa da, siqnalın əks olunması və müdaxilə lokal və aşkar olunmaz olduğundan, proqramın məqsədi QZSS sistemi çox geniş bucaqlı bir peyk təmin etməkdir ki, bu peyk həmişə şəhərlərdə mövcud olsun.
Şəkil 10-da GPS (sarı) ilə multi-GNSS (GPS plus bir QZSS peyki (qırmızı)) və yer həqiqəti (bənövşəyi) istifadə edərək Taypeydə (Tayvan) sınaq göstərilir.
Şəkil 10. YalnızGPS(sarı) və çoxluGNSS (GPS+
QZSS (1 peyk, qırmızı)), həqiqi dəyər -yasəmən, Taypey
Əlavə iş
Daha dəqiq kəmiyyət nəticələri əldə etmək üçün sınaqlar davam edəcək. Test Böyük Britaniyada keçiriləcək, burada real səyahət istiqamətlərini göstərmək üçün vektor məlumatları olan yol xəritələri var. Mövcud GALILEO-ya əlavə olaraq Compass sistemini və GPS-III (L1-C) sistemini dəstəkləmək üçün aparatın dəyişdirilməsi planlaşdırılır. Bu siqnalların tapılması və izlənilməsi GNSS siqnal simulyatorlarında əvvəlcədən qeydə alınmış yayım skript nümunələrindən istifadə etməklə artıq nümayiş etdirilmişdir.
2011-ci ildə kompas mövcud deyildi. Bu baxımdan, Teseo-II-nin silikon tətbiqi üzərində iş əsasən müxtəlif kod uzunluqlarında, məsələn, BOC və ya BPSK şəraitində maksimum çevikliyə yönəldilmişdir ki, bu da DSP aparatını konfiqurasiya etmək üçün bu və ya digər yüklənmiş proqram təminatı ilə mümkün olmuşdur. funksiyaları, müxtəlif peyk bürcləri arasında uyğunluq əldə edin.
Multi-GNSS CHIP-in cari versiyasında uyğunluq işi zəif olmuşdur: Kompas sisteminin 1561 MHz mərkəzi tezliyi yalnız gərginliklə idarə olunan osilator və PLL istifadə edərək saxlanıla bildiyi üçün Compass sistemi digər peyk bürcləri ilə eyni vaxtda işləyə bilməz. Bundan əlavə, Compass sistemində kod ötürmə sürəti 2 milyon bps təşkil edir ki, bu da Teseo-II tərəfindən dəstəklənmir və xarici alternativ sxemlərin istifadəsi ilə standarta gətirilə bilər ki, bu da ciddi siqnal itkiləri deməkdir.
Beləliklə, Compass dəstəyi işi yalnız tədqiqat və proqram təminatının inkişafı, vahid sistem həlli və ya ayrıca RF çipindən istifadə üçün uyğundur.
Daşıyıcı tezliyində və kod uzunluğunda və sürətində GPS/GALILEO siqnal formatında olan dünya miqyasında olan Kompas siqnalı tək çox GNSS dövrəsi daxilində tam uyğun olacaq, lakin çox güman ki, 2020-ci ildən əvvəl olmayacaq.
Qrup inkişaf etdikcə şəhər şəraitində sınaqlar təkrarlanacaqQALILEO. 32 kanal varsa, siz 11/11/10 bölməsindən istifadə edə bilərsiniz (GPS/ QALILEO/GLONASS), hər üç qrupun tam tamamlayıcısı olduqda, lakin naviqasiya xidmətləri üçün müasir tələblər çərçivəsində 14/8/10 birləşməsi kifayət qədər çoxdur.
Nəticə
Multisistemli qəbulediciyə minimal qiymətə GPS, QLONASS və GALILEO daxil ola bilər. 32 izləmə kanalı və 22-yə qədər görünən peyklə, hətta ən sərt şəhər mühitlərində belə, 100% əlçatanlıq və məqbul yerləşdirmə dəqiqliyi təmin edilə bilər. Sınaq zamanı adətən 10-16 peyk görünür. Çoxsaylı ölçmələr RAIM və FDE alqoritmlərini zəif əks olunan siqnalların aradan qaldırılmasında daha effektiv edir, eyni zamanda qalan siqnal təhrifinin həndəsi təsirlərini minimuma endirir.
Bu yaxınlarda, Rusiya QLONASS-ın inkişafı ilə, çox sistemli qəbuledicilərə naviqasiya bazarının ehtiyacları yalnız artır. Bir sıra yerli şirkətlər tək çipli çiplərdən istifadə edirlər STMöz QLONASS modullarınızı və hazır qablaşdırılmış cihazlarınızı inkişaf etdirmək. Xüsusilə, 2011-ci ildə NAVIA şirkəti 2 birləşdirilmiş QLONASS/ GPS/ Qalileotestləri çox yaxşı nəticələr verən modullar.
Ani və ya inteqral mövcudluq(İngilis dili) Mövcudluq – PDOP şərtinin təmin olunduğu vaxtın faizini təmsil edir<=6 при углах места КА >= 5 dərəcə. Sadə bir misal: köhnə günlərdə, 2010-cu ilə qədər dünyanın bəzi bölgələrində QLONASS-ın mövcudluğu 70-80% -dən çox deyildi, indi isə hər yerdə 100%!)
Azaldılmış dəqiqlik və ya Həndəsi Dəqiqliyin Azaldılması(İngilis dili) Dəqiqliyin seyreltilməsi, DOP, ingilis Dəqiqliyin həndəsi qatılaşdırılması (GDOP)
RAİM(İngilis dili) Qəbuledicinin avtonom bütövlüyünə nəzarət Autonomous Receiver Integrity Monitoring (ARIC), GPS sisteminin və GPS qəbuledicisinin bütövlüyünü qiymətləndirmək və saxlamaq üçün nəzərdə tutulmuş texnologiyadır. Bu, məsələn, aviasiya və ya dəniz naviqasiyasında adekvat təhlükəsizlik səviyyəsini təmin etmək üçün GPS sistemlərinin düzgün işləməsinin zəruri olduğu hallarda xüsusilə vacibdir.
