Cuando estoy utilizando el módulo GPS de arduino generalmente tarda un par de minutos para que comience a enviar datos. Y parece que es generalmente el caso con todos los módulos GPS puesto que tienen que "escuchar" a los satélites durante algún tiempo. Sin embargo cuando uso mi teléfono interno GPS encontrar su posición en cuestión de segundos. ¿Por qué?
Respuestas
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Hay varias cosas que afectan el tiempo para la primera revisión (TTFX).
Obtención de los almanaques y efemérides. Estas dos cosas son técnicamente un poco diferente el uno del otro, pero para nuestros propósitos, vamos a tratarlos como a la misma. Son las ubicaciones de los satélites, y usted necesita saber dónde están en el fin de trabajar fuera de su propia posición. Cada satélite transmite la totalidad del lote de aproximadamente una vez cada 12 minutos. Lo del arranque en frío con un uno-receptor del canal y una señal decente, TTFX será como mínimo de 12 minutos. Usted puede acelerar las cosas:
- La descarga de la internet en lugar de - en general, una buena opción para los teléfonos. Descarga el almanaque y ephemreris de esta manera se conoce como MSB GPS Asistido.
- Recordando el almanaque de la última vez (es bueno para muchas semanas) y sólo la descarga de las efemérides.
- Tener más de un canal de recepción en el dispositivo, así que usted puede escuchar a más de un satélite a la vez. Las transmisiones están dispuestos a hacer este trabajo, y con un poco de cuidado puede utilizar la efemérides sin un almanaque que le ahorra un montón de tiempo. La gran mayoría de los módulos en el mercado en estos días tienen varios canales, por lo que sería raro encontrar a uno que queda a 12 minutos.
La identificación de los satélites. Usted necesita escuchar a al menos tres satélites, preferiblemente más, para conseguir una buena solución, pero cada receptor (conocido como correlators) sólo puede ser sintonizado a uno a la vez. Si sabes más o menos donde está, qué hora es, y tiene un almanaque ya, entonces usted puede adivinar que los satélites se puede ver. Teléfonos tienden a saber más o menos donde están desde el reconocimiento de wifi o bluetooth señales, sabiendo que las torres de telefonía celular que están utilizando, y otras fuentes. Que regularmente recibe muy precisa tiempo se actualiza demasiado, por lo que, en general, seguir recto por el satélite correcto. Ambos teléfonos y más grande de los módulos también pueden recordar cuándo y dónde se utilizó por última vez, y usar eso para empezar.
Número de correlators. Debido a la muy baja relación señal-ruido de las señales de GPS, usted necesita un poco de hardware para recibir de ellos. Algunos receptores sólo tiene uno, y la necesidad de rotar 'de la ronda de los satélites. Otros tienen más, y puede escuchar más de una vez. Así que incluso si usted ya tiene el almanaque/efemérides y saber más o menos donde está, entonces, más correlators aún le ayudará a solucionar más rápido. Usted podría pensar que más es siempre mejor, pero más que hace aumentar el coste y el consumo de energía. Algunos teléfonos y módulos tienen más que otros.
De la señal y antenas. El correlators van a hacer su trabajo más rápido si usted tiene una buena relación señal-ruido en ellos. Muy buenos señales podrían no funcionar en absoluto. Un buen diseño de la antena, amplificador, vistas al cielo, y el buen diseño de la PCB se puede hacer toda la diferencia. Algunos módulos pueden funcionar bien fuera de la caja, y mucho mejor con una antena conectada.
Número útil de los satélites. En realidad, hay dos grandes constelaciones de satélites, GPS (dirigido por los Estados Unidos) y GLONASS (Rusia). También hay más en construcción: Galileo (UE) y BeiDou-2 (China) y algunas con cobertura local como el de India NAVIC o BeiDou-1. Un receptor que puede trabajar con satélites de más de una constelación tiene más satélites para elegir, y obtener un más rápido y más preciso corregir.
La calidad de correlators. Nuevos diseños de hardware son mejores que los antiguos, y será capaz de recoger los fragmentos de los GPS mensaje en una señal ruidosa mejor. Otro truco teléfonos pueden hacer es capturar fragmentos de la señal y pasar a través de internet a un servidor con un software muy bueno correlacionador, y completar almanaque/efemérides para examinar. Esto se conoce como MSA GPS Asistido.
Algunos teléfonos (e incluso un par de módulos) también podría utilizar un poco engañosos trucos para evitar o esconder un largo TTFX. Ya que se encuentran en todo el tiempo, se podría brevemente el interruptor en el GPS, sin decirle al usuario con el fin de mantener la ubicación y de las efemérides más o menos hasta la fecha. Otros podrían mostrar un reciente posición, mientras que todavía la espera de un verdadero fix - que se ve como un buen TTFX la mayoría del tiempo, pero se ve mal si resulta que la posición es muy malo.
El punto 1 es la cosa que hace una gran diferencia, y es generalmente el aspecto clave de lo que es diferente entre los módulos básicos, módulos avanzados, y los teléfonos. Los otros suelen hacer una pequeña diferencia, pero que puede llegar a ser una cosa muy complicada. Si quieres leer más, a continuación, "la hora del GPS para la primera revisión" es el término que se busca.
silverbolt
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18
El teléfono celular con sistema operativo descargas el GPS almanaque de datos (satélite de las efemérides y la información de estado) a través de internet a través de la red celular y la carga en el módulo GPS mucho más rápido que el que se necesitaría para descargar que a partir de los satélites GPS directamente a 50 bps (sí, eso es de 50 bits por segundo, el GPS es bastante vieja tecnología optimizada para su funcionamiento a muy baja SNR), significativamente acelerar el tiempo para la primera revisión. Esto se llama GPS Asistido. También es probable que tenga un muy preciso momento inicial de la referencia de la celda de módem (las torres de telefonía celular son generalmente de tiempo sincronizado a través de GPS), así como, posiblemente, una gruesa estimación de la celda de módem. Todo esto combinado reduce drásticamente la cantidad de búsquedas que el receptor tiene que hacer - él sabe lo que los satélites debe ser capaz de ver, de modo que sólo busca aquellos, y no es necesario esperar alrededor de los satélites para transmitir el mensaje completo.
Tom
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11
Las otras respuestas ya han explicado el "cómo" y "por qué", así que todo lo que me queda es el "qué": se llama A-GPS (GPS asistido, a veces también llamado acelerada o aumentada GPS).
En otras palabras: la razón por qué GPS del teléfono funciona más rápido que un "GPS GPS" es que el teléfono no es usar el "GPS", que utiliza aGPS.
THE_JIM
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1
Parte de la respuesta aquí es ese teléfono celular GPS a GPS. La célula también utilizar otra información de geolocalización, como triangulación de torres celulares y la visibilidad de las redes wifi. Por ejemplo, la versión no móvil del iPad aire no tiene GPS real pero todavía sabe dónde usted está en las zonas edificadas utilizando estas técnicas.
BowlOfRed
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176
Sólo quería poner un poco más de detalle en lo que está sucediendo cuando los mayores receptores están a la espera de los datos. En otras palabras, ¿por qué es que almanac (y recordar la posición) tan útil?
Las señales GPS son muy débiles. Dada la distancia, la señal está muy por debajo de los niveles de ruido cuando llega a la tierra. Nunca había detectar directamente el satélite si fueron simplemente viendo un ámbito de exploración por la frecuencia correcta.
La forma en que el receptor recibe la información es mediante la comparación de la señal de entrada con un patrón específico (a través de una FFT de correlación). Si el modelo correcto es utilizado, entonces la correlación de las líneas y los datos pueden ser vistos.
De una forma sencilla, de estilo antiguo receptor de llegar a este punto requiere de dos cosas desde el dispositivo del correlacionador: la frecuencia del mensaje desde el satélite, y la fase del mensaje (el forro de los patrones). Si cualquiera de estos es incorrecta, entonces la correlación es incorrecta y no es detectado. Los movimientos de los satélites significa que la señal recibida está sujeto a relativamente grandes desplazamientos Doppler.
Con un almanaque en el lugar y una buena idea de la ubicación actual y el tiempo, el receptor puede calcular los movimientos relativos de los satélites y el receptor para eliminar la mayor parte del efecto Doppler y venir un poco cerca de la frecuencia. Eso significa que el correlacionador pueden por lo general vienen con un éxito sólo por tratar las diferentes fases para el patrón de señal. Este espacio de la fase de búsqueda se puede hacer en un par de segundos.
Si el almanaque de la falta, o si no hay estimación de la ubicación actual y el tiempo, el sistema ha de probar diferentes fases y frecuencias diferentes para obtener los datos de cada uno de los satélites. Ahora tienen que buscar en dos dimensiones diferentes, se puede tomar un par de minutos para que incluso un sistema de varios canales de "encontrar" 3 satélites por fuerza bruta.
Moderno chipsets pueden hacer uso de las señales adicionales y un montón de paralelo comparadores para acelerar la búsqueda, incluso sin a-GPS. Sospecho que el chipset de que obtendrás un escudo Arduino es probablemente mayor/más barato y no utilizar estas nuevas características.
