¿Cuál es la tasa más alta de actualización realizable para un receptor GPS civil?

Question

Estoy interesado en saber el máximo alcanzable tasa de actualización para que un civil receptor GPS. Específicamente

• Los receptores que dependen exclusivamente de los satélites GPS (por ejemplo, no incluyendo IMU-basado en el movimiento de la estimación para interpolar)
• El hipotético límite (he.e excluido de viabilidad preocupaciones, por ejemplo, la potencia de procesamiento)
• Tasa de actualización después de bloqueo (por ejemplo, TTFF)

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La forma más rápida civil receptor de fichas que he encontrado tienen una tasa de actualización de 50Hz, tales como la Venus838FLPx.

De acuerdo con alex.forencich en este stackexchange hilo, podría ser "bastante alta":

Es difícil fijar una velocidad de actualización de posición de los satélites como es todos en el receptor. Los satélites simplemente transmitir orbital de las efemérides los datos y la hora del día en 50 bits por segundo y una tasa de chip CDMA de 1.023 MHz, precisamente enganchado en fase atómicos de frecuencia estándar. El receptor GPS mantiene un bloqueo en el CDMA propagación de código y la utiliza para determinar el tiempo de llegada de las diferencias entre el los satélites. Obtener un bloqueo en el primer lugar se lleva un tiempo, pero después de que la posición puede ser actualizada en un lugar de alta frecuencia. Yo no soy seguro de cuál es el límite superior de lo que es.

Y esta es, por supuesto, no relacionados con el CoCom la velocidad y la altitud de los límites para el uso civil de los receptores.

Eso es lo que he encontrado.

Answer 1

El factor limitante es el filtro de paso bajo de filtrado después de despreading. Si asumimos -204dBW/Hz potencia de ruido de la densidad (~ 17°C ruido temp), sólo podemos permitir que alrededor de 25kHz de ruido de ancho de banda antes de que llegue la L1 poder de 160dBW. Nuestro tiempo de integración debe ser al menos de 1/25.000 s para detectar la señal del ruido de fondo (suponiendo que la antena omnidireccional). Este es el teórico límite para una fuerza total de la señal.

El producto de la integración de tiempo \$T\$ y seguimiento de bucle de ancho de banda \$B_n\$ debe ser considerablemente inferior a la unidad por el circuito estable, por lo que en la mayoría de los 25 khz de ancho de banda son posibles en el mundo real-receptores, usted encontrará a menudo \$T=10^{-3}s\$\$B_n<=18Hz\$). El tiempo relativo de la señal recibida y la réplica local sólo puede cambiar (significativo) a una tasa de \$B_n/2\$, lo que hace más frecuente de posición correcciones inútil.

Usted puede engañar mediante el uso de una antena direccional, pero con el fin de calcular el acimut y la elevación, sus antenas posición que necesita ser arreglado, y que contradice el propósito de un sistema de navegación.

Ahora, de vuelta a la realidad: el acortamiento del período de integración hace que la posición de las correcciones más ruidoso. Dado el presupuesto del enlace de un off-the-shelf unidad, más de 50 revisiones/s es una pérdida, a menos que tenga muy fuerte la señal, lo único que consigue es (fase)de ruido. Y hay una alta carga computacional, se come la batería como el infierno.

Answer 2

Un receptor GPS funciona mediante el mantenimiento de un software interno "modelo" de la posición del receptor (y derivados de la posición). Un filtro de Kalman se utiliza normalmente para mantener este modelo en sintonía con la realidad, a partir de datos brutos procedentes de los satélites.

La señal de cada satélite está normalmente integrado por 20 ms en un tiempo, porque este es el período de bit de la clave PSK los datos provenientes del satélite. Esto significa que el modelo se obtiene una materia prima de actualización de la distancia de cada satélite 50 veces por segundo. Sin embargo, tenga en cuenta que las actualizaciones de los diferentes satélites son esencialmente asincrónica (no todos ocurren al mismo tiempo), debido a que la ruta de las diferencias de longitud de los satélites de los gastos generales a los satélites en el horizonte es también del orden de 20 ms. Como cada nuevo satélite de medición, el modelo interno se actualiza con la nueva información.

Cuando el receptor GPS pone un mensaje de actualización, los datos en el mensaje viene de la modelo. El receptor puede actualizar el modelo tan a menudo como le gusta, y la posición de salida de los mensajes de la frecuencia con la que le gusta, también. Sin embargo, el resultado es una simple interpolación — no hay nueva información está contenida en los mensajes de salida. La información de ancho de banda está limitado por la velocidad a la que el raw de las mediciones satelitales son alimentados en el filtro.

Como Andreas notas, tener una salida de alta velocidad de mensaje NO significa que usted puede realizar un seguimiento mayor receptor de la dinámica. Si usted debe realizar el seguimiento de alto receptor de la dinámica, se deben utilizar otras fuentes de información tales como una IMU. En un "fuertemente acoplados" del sistema, el IMU las actualizaciones de datos en el mismo modelo interno que el receptor GPS está utilizando, lo que permite que el IMU para "ayudar" a que el seguimiento de la persona de las señales GPS.

También hay un aspecto económico de la cuestión. La mayoría de los "civiles" de los receptores GPS son altamente costo-limitado, y por lo tanto, sólo lo suficiente potencia de la CPU (y la energía de la batería) se emplea con el fin de satisfacer la tasa de actualización de requisitos para la aplicación (por ejemplo, el coche o el teléfono móvil de navegación). Una tasa de actualización de una vez por segundo (o menos) es más que suficiente para la mayoría de estas aplicaciones. "Militar" de las aplicaciones que necesitan mayores tasas de actualización tienen mayores presupuestos de materiales y de energía. Los receptores GPS tienen un precio en consecuencia, a pesar de que el receptor de hardware es esencialmente el mismo, con la posible excepción de empleo de un CPU más potente.

Answer 3

La Respuesta Simple es que NO hay una respuesta simple a 'en teoría'. En teoría, si usted tenía 40 sat disponible y 10 de tierra de los receptores de cada uno único y bloqueado a 4 de los 40 sats y todo el tiempo de configuración de entrelazado para evitar la redundancia de los datos (y no teniendo en cuenta la planta de procesamiento de tirar todo junto) que terminan con un sistema de 10 veces más rápido que cualquier 4 de bloqueo civy sistema (de ahí militar sat re-estructura y temporal de avión lanzó sats para lidiar con situaciones específicas). Obviamente sats puede TX a las tasas de manera manera por encima de 50bps así que la respuesta HONESTA es la actualización o tasa de actualización como los civiles no está limitado por el tec, pero por la rapidez con que los militares piensan que es seguro. En la perspectiva de su en su coche con borrones de windows, no se podía depender de una civy sistema de gat usted a a B sin golpear algo, PERO un drone puede volar de forma autónoma en 300mph 70 pies en el suelo hasta cañones rocosos.