การกำหนดพิกัด Glonass ความแม่นยำในการกำหนดพิกัด GPS ความแตกต่างระหว่าง Glonass และ GPS
GPS คือระบบนำทางด้วยดาวเทียมที่ใช้วัดระยะทาง เวลา และระบุตำแหน่ง ช่วยให้คุณระบุตำแหน่งและความเร็วของวัตถุได้ทุกที่บนโลก (ไม่รวมบริเวณขั้วโลก) ในเกือบทุกสภาพอากาศ รวมถึงในอวกาศรอบนอกใกล้ดาวเคราะห์ ระบบนี้ได้รับการพัฒนา นำไปใช้ และดำเนินการโดยกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ
ลักษณะโดยย่อของ GPS
ระบบนำทางด้วยดาวเทียมของกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ คือ GPS หรือที่เรียกว่า NAVSTAR ระบบประกอบด้วย 24 การเดินเรือ ดาวเทียมประดิษฐ์โลก (NISH), การวัดคำสั่งภาคพื้นดินที่ซับซ้อนและอุปกรณ์สำหรับผู้บริโภค เป็นระบบนำทางระดับโลกทุกสภาพอากาศที่ให้การกำหนดพิกัดของวัตถุด้วยความแม่นยำสูงในอวกาศใกล้โลกสามมิติ ดาวเทียม GPS วางอยู่ในวงโคจรสูงปานกลาง 6 ตำแหน่ง (ระดับความสูง 20,183 กม.) และมีคาบการโคจร 12 ชั่วโมง ระนาบการโคจรมีระยะห่าง 60° และเอียงไปที่เส้นศูนย์สูตรที่มุม 55° แต่ละวงโคจรมีดาวเทียม 4 ดวง ดาวเทียม 18 ดวงเป็นจำนวนขั้นต่ำเพื่อให้แน่ใจว่าดาวเทียมอย่างน้อย 4 ดวงจะมองเห็นได้ในแต่ละจุดบนโลก
หลักการพื้นฐานของการใช้ระบบคือการกำหนดตำแหน่งโดยการวัดระยะทางถึงวัตถุจากจุดที่มีพิกัดที่ทราบ - ดาวเทียม ระยะทางคำนวณโดยระยะเวลาหน่วงของการแพร่กระจายสัญญาณจากการส่งโดยดาวเทียมไปยังการรับโดยเสาอากาศของเครื่องรับ GPS นั่นก็คือการกำหนดสามมิติ พิกัด GPS-ผู้รับจำเป็นต้องทราบระยะทางถึงดาวเทียมสามดวงและเวลา ระบบ GPSส. ดังนั้นจึงใช้สัญญาณจากดาวเทียมอย่างน้อยสี่ดวงเพื่อกำหนดพิกัดและความสูงของเครื่องรับ
ระบบถูกออกแบบมาเพื่อให้การนำทางของเครื่องบินและเรือและกำหนดเวลา ด้วยความแม่นยำสูง- สามารถใช้ในโหมดการนำทางสองมิติ - การกำหนดพารามิเตอร์การนำทางของวัตถุบนพื้นผิวโลกแบบ 2 มิติ) และในโหมดสามมิติ - 3 มิติ (การวัดพารามิเตอร์การนำทางของวัตถุเหนือพื้นผิวโลก) ในการค้นหาตำแหน่งสามมิติของวัตถุ จำเป็นต้องวัดพารามิเตอร์การนำทางอย่างน้อย 4 NIS และสำหรับการนำทางแบบสองมิติ - อย่างน้อย 3 NIS GPS ใช้วิธีการหลอกเรนจ์ไฟนเดอร์ในการกำหนดตำแหน่ง และวิธีการความเร็วหลอกรัศมีเพื่อค้นหาความเร็วของวัตถุ
เพื่อปรับปรุงความแม่นยำผลลัพธ์การกำหนดจะราบรื่นโดยใช้ตัวกรองคาลมาน ดาวเทียม GPS ส่งสัญญาณนำทางด้วยความถี่สองความถี่: F1 = 1575.42 และ F2 = 1227.60 MHz โหมดการแผ่รังสี: ต่อเนื่องด้วยการมอดูเลตหลอก สัญญาณนำทางคือรหัส C/A สาธารณะ (เส้นทางและการได้มา) ส่งผ่านความถี่ F1 เท่านั้น และรหัส P ที่มีการป้องกัน (รหัสความแม่นยำ) ซึ่งส่งบนความถี่ F1, F2
ใน GPS NIS แต่ละแห่งจะมีรหัส C/A และรหัส P ที่ไม่ซ้ำใคร การแยกสัญญาณดาวเทียมประเภทนี้เรียกว่าการแยกรหัส ช่วยให้อุปกรณ์ออนบอร์ดรับรู้ว่าดาวเทียมดวงใดเป็นของสัญญาณ เมื่ออุปกรณ์เหล่านั้นกำลังส่งสัญญาณด้วยความถี่เดียวกัน GPS ให้การบริการลูกค้าสองระดับ: PPS Precise Positioning Service และ SPS Standard Positioning Service PPS อิงตามรหัสที่แม่นยำ และ SPS - เปิดเผยต่อสาธารณะ ระดับการให้บริการ PPS มอบให้กับกองทัพและ บริการของรัฐบาลกลางสหรัฐอเมริกาและ SPS ไปยังผู้บริโภคพลเรือนจำนวนมาก นอกเหนือจากสัญญาณการนำทางแล้ว ดาวเทียมยังส่งข้อความที่มีข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของดาวเทียม ระยะเวลาชั่วคราว เวลาของระบบ การพยากรณ์ความล่าช้าของไอโอโนสเฟียร์ และตัวชี้วัดประสิทธิภาพ อุปกรณ์ GPS ออนบอร์ดประกอบด้วยเสาอากาศและตัวบ่งชี้ตัวรับสัญญาณ PI ประกอบด้วยเครื่องรับ คอมพิวเตอร์ หน่วยหน่วยความจำ อุปกรณ์ควบคุมและอุปกรณ์แสดงผล บล็อกหน่วยความจำเก็บข้อมูลโปรแกรมที่จำเป็นสำหรับการแก้ปัญหาและควบคุมการทำงานของตัวบ่งชี้ตัวรับสัญญาณ มีการใช้อุปกรณ์ออนบอร์ดสองประเภทขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์: พิเศษและอุปกรณ์พิเศษได้รับการออกแบบมาเพื่อกำหนดพารามิเตอร์จลนศาสตร์ของขีปนาวุธเครื่องบินทหารเรือและเรือพิเศษ เมื่อค้นหาพารามิเตอร์วัตถุ จะใช้รหัส P และ C/A อุปกรณ์นี้ให้การวัดอย่างต่อเนื่องอย่างแท้จริงด้วย ความแม่นยำ: ตำแหน่งของวัตถุ— 5+7 ม. ความเร็ว — 0.05+0.15 ม./วินาที เวลา — 5+15 ns
แอปพลิเคชั่นหลักของการนำทาง ระบบดาวเทียมจีพีเอส:
- มาตรวิทยา: การใช้ GPS จะกำหนดพิกัดที่แน่นอนของจุดและขอบเขตของที่ดิน
- การทำแผนที่: GPS ใช้ในการทำแผนที่พลเรือนและทหาร
- การนำทาง: GPS ใช้สำหรับการนำทางทั้งทางทะเลและทางถนน
- การติดตามการขนส่งด้วยดาวเทียม: การใช้ GPS จะตรวจสอบตำแหน่งและความเร็วของยานพาหนะและควบคุมการเคลื่อนที่
- เซลลูล่าร์: โทรศัพท์มือถือเครื่องแรกที่มี GPS ปรากฏในยุค 90 ในบางประเทศ เช่น สหรัฐอเมริกา ใช้สำหรับ คำนิยามการดำเนินงานตำแหน่งของบุคคลที่โทร 911
- เปลือกโลก, เปลือกโลกแผ่นเปลือกโลก: การใช้ GPS เพื่อสังเกตการเคลื่อนไหวและการสั่นสะเทือนของแผ่นเปลือกโลก
- กิจกรรมสันทนาการที่กระตือรือร้น: มีเกมต่างๆ มากมายที่ใช้ GPS เช่น Geocaching เป็นต้น
- การติดแท็กตำแหน่ง: ข้อมูล เช่น ภาพถ่าย จะ "เชื่อมโยง" กับพิกัดด้วยตัวรับสัญญาณ GPS ในตัวหรือภายนอก
การกำหนดพิกัดผู้บริโภค
การกำหนดตำแหน่งตามระยะทางถึงดาวเทียม
พิกัดตำแหน่งจะคำนวณตามระยะทางที่วัดไปยังดาวเทียม จำเป็นต้องมีการวัดสี่ครั้งเพื่อระบุตำแหน่ง สามมิติก็เพียงพอแล้วหากคุณสามารถแยกวิธีแก้ปัญหาที่ไม่น่าเชื่อออกไปได้ วิธีที่สามารถเข้าถึงได้- จำเป็นต้องมีการวัดอื่นด้วยเหตุผลทางเทคนิค
การวัดระยะทางถึงดาวเทียม
ระยะทางถึงดาวเทียมถูกกำหนดโดยการวัดระยะเวลาที่สัญญาณวิทยุเดินทางจากดาวเทียมมาหาเรา ทั้งดาวเทียมและเครื่องรับจะสร้างรหัสสุ่มเทียมที่เหมือนกันอย่างเคร่งครัดพร้อมกันในช่วงเวลาทั่วไป ลองพิจารณาว่าสัญญาณจากดาวเทียมมาถึงเราใช้เวลานานเท่าใดโดยการเปรียบเทียบความล่าช้า รหัสหลอกเทียมที่เกี่ยวข้องกับรหัสผู้รับ
รับประกันเวลาที่สมบูรณ์แบบ
เวลาที่แม่นยำเป็นกุญแจสำคัญในการวัดระยะทางถึงดาวเทียม ดาวเทียมมีความแม่นยำตรงต่อเวลาเนื่องจากมีอยู่บนเรือ - นาฬิกาอะตอม- นาฬิกาของผู้รับอาจไม่สมบูรณ์แบบ เนื่องจากการเบี่ยงเบนสามารถกำจัดได้โดยใช้การคำนวณตรีโกณมิติ เพื่อให้ได้โอกาสนี้ จำเป็นต้องวัดระยะทางถึงดาวเทียมดวงที่สี่ ความจำเป็นในการวัดสี่ครั้งถูกกำหนดโดยการออกแบบเครื่องรับ
การกำหนดตำแหน่งของดาวเทียมในอวกาศ
ในการคำนวณพิกัดของเรา เราจำเป็นต้องทราบทั้งระยะทางถึงดาวเทียมและตำแหน่งของแต่ละดาวเทียมในอวกาศ ดาวเทียม GPS เดินทางสูงจนวงโคจรของมันเสถียรมากและสามารถคาดการณ์ได้อย่างแม่นยำ สถานีติดตามจะวัดการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ในวงโคจรอย่างต่อเนื่อง และข้อมูลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะถูกส่งจากดาวเทียม
ความล่าช้าของสัญญาณไอโอโนสเฟียร์และบรรยากาศ
มีสองวิธีที่สามารถใช้เพื่อรักษาข้อผิดพลาดให้น้อยที่สุด ขั้นแรก เราสามารถคาดการณ์ได้ว่าการเปลี่ยนแปลงความเร็วโดยทั่วไปจะเป็นอย่างไรในวันปกติ ภายใต้สภาวะไอโอสเฟียร์โดยเฉลี่ย จากนั้นจึงใช้การแก้ไขกับการวัดทั้งหมดของเรา แต่น่าเสียดายที่ทุกวันไม่ธรรมดา อีกวิธีหนึ่งคือการเปรียบเทียบความเร็วการแพร่กระจายของสัญญาณสองตัวที่มีความถี่พาหะต่างกัน หากเราเปรียบเทียบเวลาการแพร่กระจายขององค์ประกอบความถี่ที่แตกต่างกันสองส่วนของสัญญาณ GPS เราจะพบว่าเกิดการชะลอตัวแบบใด วิธีการแก้ไขนี้ค่อนข้างซับซ้อนและใช้เฉพาะกับเครื่องรับ GPS แบบ "ความถี่คู่" ที่ทันสมัยที่สุดเท่านั้น
หลายเส้นทาง
ข้อผิดพลาดอีกประเภทหนึ่งคือข้อผิดพลาด "หลายเส้นทาง" เกิดขึ้นเมื่อสัญญาณที่ส่งจากดาวเทียมสะท้อนซ้ำๆ จากวัตถุและพื้นผิวโดยรอบก่อนที่จะไปถึงเครื่องรับ
ปัจจัยทางเรขาคณิตลดความแม่นยำ
เครื่องรับที่ดีจะมีขั้นตอนการคำนวณที่วิเคราะห์ตำแหน่งสัมพัทธ์ของดาวเทียมที่สังเกตได้ทั้งหมดและเลือกผู้สมัครสี่คนจากดาวเทียมเหล่านั้น ได้แก่ ดาวเทียมสี่ดวงในตำแหน่งที่ดีที่สุด
ผลลัพธ์ความแม่นยำของ GPS
ข้อผิดพลาด GPS ที่เกิดขึ้นจะพิจารณาจากผลรวมของข้อผิดพลาดจากแหล่งต่างๆ การมีส่วนร่วมของแต่ละอย่างจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสภาพบรรยากาศและคุณภาพของอุปกรณ์ นอกจากนี้ กระทรวงกลาโหมของสหรัฐอเมริกาสามารถลดความแม่นยำลงได้อย่างจงใจอันเป็นผลมาจากการติดตั้งโหมด S/A ที่เรียกว่า (“Selective Availability”) บนดาวเทียม GPS การเข้าถึงที่จำกัด- โหมดนี้ออกแบบมาเพื่อป้องกันไม่ให้ศัตรูที่มีศักยภาพได้รับความได้เปรียบทางยุทธวิธีในการวางตำแหน่ง GPS เมื่อใดและหากตั้งค่าโหมดนี้ ระบบจะสร้างองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของข้อผิดพลาด GPS ทั้งหมด
บทสรุป:
ความแม่นยำในการวัดการใช้ GPS ขึ้นอยู่กับการออกแบบและคลาสของเครื่องรับ จำนวนและตำแหน่งของดาวเทียม (แบบเรียลไทม์) สถานะของไอโอโนสเฟียร์และชั้นบรรยากาศของโลก (เมฆหนาทึบ ฯลฯ) การรบกวน และปัจจัยอื่นๆ อุปกรณ์ GPS “ในครัวเรือน” สำหรับผู้ใช้ “พลเรือน” มีข้อผิดพลาดในการวัดในช่วงตั้งแต่ ±3-5 ม. ถึง ±50 ม. และมากกว่านั้น (โดยเฉลี่ย ความแม่นยำตามจริง โดยมีการรบกวนน้อยที่สุด หากเป็นรุ่นใหม่ คือ ±5–15 เมตร ในแผน) ความแม่นยำสูงสุดที่เป็นไปได้อยู่ที่ +/- 2-3 เมตรในแนวนอน ความสูง – ตั้งแต่ ±10-50ม. ถึง ±100-150 เมตร เครื่องวัดระยะสูงจะมีความแม่นยำมากขึ้นหากคุณปรับเทียบบารอมิเตอร์แบบดิจิทัลด้วยจุดที่ใกล้ที่สุดด้วยระดับความสูงที่แน่นอนที่ทราบ (เช่น จากแผนที่ปกติ) บนพื้นที่ราบหรือโดยความดันบรรยากาศที่ทราบ (หากไม่เปลี่ยนแปลงเร็วเกินไปเมื่อสภาพอากาศ การเปลี่ยนแปลง) เมตรที่มีความแม่นยำสูงของ "คลาส geodetic" - แม่นยำยิ่งขึ้นด้วยขนาดสองหรือสามลำดับความสำคัญ (สูงถึงหนึ่งเซนติเมตรในแผนและความสูง) ความแม่นยำที่แท้จริงของการวัดถูกกำหนดโดยปัจจัยต่างๆ เช่น ระยะทางจากสถานีฐาน (แก้ไข) ที่ใกล้ที่สุดในพื้นที่บริการระบบ หลายหลาก (จำนวนการวัดซ้ำ/การสะสม ณ จุดหนึ่ง) การควบคุมคุณภาพงานที่เหมาะสม ระดับของ การฝึกอบรมและประสบการณ์จริงของผู้เชี่ยวชาญ อุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูงดังกล่าวสามารถใช้ได้โดยองค์กรเฉพาะทาง บริการพิเศษ และกองทัพเท่านั้น
เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการนำทางขอแนะนำให้ใช้ตัวรับสัญญาณ GPS - ในพื้นที่เปิดโล่ง (ไม่มีอาคารหรือต้นไม้ที่ยื่นออกมาใกล้เคียง) ที่มีภูมิประเทศค่อนข้างเรียบ และเชื่อมต่ออุปกรณ์เพิ่มเติม เสาอากาศภายนอก- เพื่อวัตถุประสงค์ทางการตลาด อุปกรณ์ดังกล่าวได้รับเครดิตว่า "ความน่าเชื่อถือและความแม่นยำสองเท่า" (หมายถึงระบบดาวเทียมสองระบบที่ใช้งานพร้อมกัน Glonass และ Gypies) แต่การปรับปรุงพารามิเตอร์ตามจริงที่เกิดขึ้นจริง (ความแม่นยำที่เพิ่มขึ้นของการกำหนดพิกัด) อาจมีจำนวนเพียงไม่กี่เท่านั้น สิบเปอร์เซ็นต์ มีเพียงการลดลงอย่างเห็นได้ชัดในเวลาเริ่มต้นการอุ่นร้อนและระยะเวลาการวัดเท่านั้น
คุณภาพของการวัด GPS จะลดลงหากดาวเทียมอยู่บนท้องฟ้าในลำแสงหนาแน่นหรือบนเส้นเดียวและ "ไกล" - ใกล้ขอบฟ้า (ทั้งหมดนี้เรียกว่า "รูปทรงที่ไม่ดี") และมีสัญญาณรบกวน (อาคารสูง บังสัญญาณ ต้นไม้ ภูเขาสูงชัน ใกล้เคียง สะท้อนสัญญาณ ) ทางด้านวันของโลก (สว่าง, ใน ในขณะนี้, ดวงอาทิตย์) - หลังจากผ่านพลาสมาไอโอโนสเฟียร์ สัญญาณวิทยุจะอ่อนลงและบิดเบือนลำดับความสำคัญที่แรงกว่าในเวลากลางคืน ในช่วงพายุแม่เหล็กโลก หลังจากเปลวสุริยะอันทรงพลัง อาจเกิดการหยุดชะงักและการหยุดชะงักเป็นเวลานานในการทำงานของอุปกรณ์นำทางด้วยดาวเทียม
ความแม่นยำที่แท้จริงของ GPS ขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องรับ GPS และคุณสมบัติของการรวบรวมและประมวลผลข้อมูล ยิ่งช่องสัญญาณมากขึ้น (ต้องมีอย่างน้อย 8) ในเนวิเกเตอร์ก็จะยิ่งกำหนดพารามิเตอร์ที่ถูกต้องแม่นยำและรวดเร็วยิ่งขึ้น เมื่อได้รับ "ข้อมูลเซิร์ฟเวอร์ระบุตำแหน่ง A-GPS เสริม" ผ่านทางอินเทอร์เน็ต (ผ่านการถ่ายโอนข้อมูลแพ็คเก็ตในโทรศัพท์และสมาร์ทโฟน) ความเร็วในการกำหนดพิกัดและตำแหน่งบนแผนที่จะเพิ่มขึ้น
WAAS (ระบบเสริมพื้นที่กว้างในทวีปอเมริกา) และ EGNOS (บริการซ้อนทับการนำทาง Geostationary ของยุโรปในยุโรป) - ระบบย่อยที่แตกต่างกันที่ส่งผ่าน geostationary (ที่ระดับความสูงจาก 36,000 กม. ในละติจูดล่างถึง 40,000 กิโลเมตรเหนือละติจูดกลางและสูง ) ดาวเทียมแก้ไขข้อมูลไปยังเครื่องรับ GPS (แนะนำการแก้ไข) พวกเขาสามารถปรับปรุงคุณภาพของการวางตำแหน่งของรถแลนด์โรเวอร์ (ภาคสนาม ตัวรับสัญญาณมือถือ) หากสถานีแก้ไขฐานภาคพื้นดิน (ตัวรับสัญญาณอ้างอิงแบบอยู่กับที่ซึ่งมีการอ้างอิงพิกัดความแม่นยำสูงอยู่แล้ว) ตั้งอยู่และทำงานอยู่ในบริเวณใกล้เคียง ในกรณีนี้ เครื่องรับภาคสนามและฐานจะต้องติดตามดาวเทียมที่มีชื่อเดียวกันพร้อมกัน
เพื่อเพิ่มความเร็วในการวัดขอแนะนำให้ใช้เครื่องรับแบบหลายช่องสัญญาณ (8 ช่องขึ้นไป) พร้อมเสาอากาศภายนอก ต้องมองเห็นดาวเทียม GPS อย่างน้อยสามดวง ยิ่งมีมากก็ยิ่งได้ผลดียิ่งขึ้น การมองเห็นท้องฟ้าที่ดี (ขอบฟ้าเปิด) ก็เป็นสิ่งจำเป็นเช่นกัน รวดเร็ว “ร้อน” (คงอยู่ในวินาทีแรก) หรือ “วอร์มสตาร์ท” (ทันเวลาครึ่งนาทีหรือหนึ่งนาที) อุปกรณ์รับ— เป็นไปได้หากมีปูมที่เป็นปัจจุบันและเป็นปัจจุบัน ในกรณีที่ไม่ได้ใช้งานเครื่องนำทางเป็นเวลานานเครื่องรับจะถูกบังคับให้รับปูมเต็มและเมื่อเปิดใช้งานเครื่องจะเริ่มเย็น (หากอุปกรณ์รองรับ AGPS จะเร็วขึ้น - สูงสุด ไม่กี่วินาที) หากต้องการระบุเฉพาะพิกัดแนวนอน (ละติจูด/ลองจิจูด) สัญญาณจากดาวเทียมสามดวงอาจเพียงพอ หากต้องการรับพิกัดสามมิติ (ที่มีความสูง) คุณต้องมีพิกัดอย่างน้อยสี่พิกัด ความจำเป็นในการสร้างระบบนำทางภายในประเทศของเราเองนั้นเกิดจากการที่ GPS เป็นของอเมริกา ศัตรูที่มีศักยภาพซึ่งสามารถปิดการใช้งาน "ติดขัด" ปรับเปลี่ยนในภูมิภาคใด ๆ หรือเพิ่มการประดิษฐ์ได้ตลอดเวลาเพื่อผลประโยชน์ทางทหารและทางภูมิศาสตร์การเมืองของพวกเขาเอง ข้อผิดพลาดอย่างเป็นระบบในพิกัด (สำหรับผู้บริโภคชาวต่างชาติของบริการนี้) ซึ่งมักปรากฏในช่วงเวลาสงบ
วัตถุประสงค์
GPS (Global Positioning System) ช่วยให้คุณกำหนดพิกัดสามมิติของวัตถุที่ติดตั้งเครื่องรับ GPS ได้อย่างแม่นยำ: ละติจูด ลองจิจูด ความสูงเหนือระดับน้ำทะเล รวมถึงความเร็ว ทิศทางการเคลื่อนที่ และเวลาปัจจุบัน
ประวัติโดยย่อ
ระบบ GPS ได้รับการพัฒนาโดยกระทรวงกลาโหมสหรัฐอเมริกา งานในโครงการนี้เรียกว่า NAVSTAR (ระบบนำทางพร้อมกำหนดเวลาและระยะ - ระบบนำทางสำหรับการกำหนดเวลาและช่วง) เริ่มต้นขึ้นในยุค 70 ดาวเทียมดวงแรกของระบบถูกปล่อยขึ้นสู่วงโคจรในปี พ.ศ. 2517 และดาวเทียมดวงสุดท้ายจาก 24 ดวงจำเป็นต้องครอบคลุมโลกทั้งหมดในปี พ.ศ. 2536 ในขั้นต้น GPS มีจุดประสงค์เพื่อใช้โดยกองทัพสหรัฐฯ (การนำทาง การนำทางขีปนาวุธ ฯลฯ ) แต่ตั้งแต่ปี 1983 เมื่อมีการยิงเครื่องบินของ Korean Airlines ที่ถูกบุกรุกเข้าไปในดินแดนโซเวียตโดยไม่ได้ตั้งใจ พลเรือนก็อนุญาตให้ใช้ GPS ได้ ในเวลาเดียวกัน ความแม่นยำของสัญญาณที่ส่งถูกทำให้หยาบขึ้นโดยใช้อัลกอริธึมพิเศษ แต่ในปี 2000 ข้อจำกัดนี้ก็ได้ถูกยกเลิกไป กระทรวงกลาโหมสหรัฐยังคงรักษาและอัพเกรดระบบ GPS ต่อไป นี่เป็นการพึ่งพาการทำงานของระบบโดยสมบูรณ์กับรัฐบาลของประเทศหนึ่ง (เช่น ในช่วงสงครามอ่าวครั้งแรก ภาคพลเรือนของ GPS ถูกปิด) ที่ทำให้ประเทศอื่น ๆ พัฒนา ระบบทางเลือกการนำทาง (รัสเซีย - GLONASS, ยุโรป - กาลิเลโอ, จีน - เป่ยโต่ว)
หลักการกำหนดพิกัด
หลักการกำหนดพิกัดของวัตถุในระบบ GPS นั้นขึ้นอยู่กับการคำนวณระยะทางจากวัตถุนั้นไปยังดาวเทียมหลายดวงซึ่งทราบพิกัดที่แน่นอน ข้อมูลเกี่ยวกับระยะทางถึงดาวเทียมอย่างน้อย 3 ดวงทำให้คุณสามารถระบุพิกัดของวัตถุเป็นจุดตัดของทรงกลม โดยมีศูนย์กลางคือดาวเทียม และรัศมีคือระยะทางที่วัดได้
ที่จริงแล้ว มีจุดตัดกันของทรงกลมอยู่สองจุด แต่จุดใดจุดหนึ่งสามารถละทิ้งได้เพราะว่า มันอยู่ลึกเข้าไปในโลกหรืออยู่สูงเหนือพื้นผิวโลกมาก ระยะทางถึงดาวเทียมแต่ละดวงถูกกำหนดโดยเวลาที่สัญญาณวิทยุเดินทางจากดาวเทียมไปยังเครื่องรับคูณด้วยความเร็วแสง ปัญหาเกิดจากการกำหนดเวลาการส่งผ่านของสัญญาณวิทยุอย่างแม่นยำ แก้ไขได้โดยการสร้างและส่งสัญญาณจากดาวเทียม โดยมอดูเลตโดยใช้ลำดับพิเศษ สัญญาณเดียวกันนี้ถูกสร้างขึ้นในเครื่องรับ GPS และการวิเคราะห์ความล่าช้า รับสัญญาณจากภายในช่วยให้คุณสามารถกำหนดเวลาในการผ่านได้
เพื่อกำหนดเวลาการส่งสัญญาณได้อย่างแม่นยำ นาฬิกาจีพีเอสเครื่องรับและดาวเทียมจะต้องซิงโครไนซ์ให้มากที่สุด ความเบี่ยงเบนแม้แต่สองสามไมโครวินาทีก็นำไปสู่ข้อผิดพลาดในการวัดหลายสิบกิโลเมตร ดาวเทียมมีนาฬิกาอะตอมที่มีความแม่นยำสูงเพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ เป็นไปไม่ได้ที่จะติดตั้งนาฬิกาที่คล้ายกันในตัวรับสัญญาณ GPS (ใช้นาฬิกาควอทซ์ทั่วไป) ดังนั้นเราใช้การซิงโครไนซ์เวลา สัญญาณเพิ่มเติมจากดาวเทียมอีกอย่างน้อยหนึ่งดวง สันนิษฐานว่าหากเวลาในเครื่องรับ GPS ซิงโครไนซ์อย่างแม่นยำ วงกลมที่มีรัศมีเท่ากับระยะห่างจากดาวเทียมดวงที่สี่จะตัดกันจุดเดียวกันกับวงกลมจากดาวเทียมอีกสามดวง ตัวรับสัญญาณ GPS จะปรับนาฬิกาจนกว่าจะตรงตามเงื่อนไขนี้ ดังนั้นเพื่อกำหนดตำแหน่งของวัตถุได้อย่างแม่นยำ พื้นที่สามมิติต้องใช้สัญญาณ (3D) จากดาวเทียมอย่างน้อย 4 ดวง (จากดาวเทียม 3 ดวงโดยไม่ระบุความสูงเหนือพื้นผิวโลก - 2D) ในทางปฏิบัติด้วยการมองเห็นท้องฟ้าที่ดี เครื่องรับ GPS จะรับสัญญาณจากดาวเทียมหลายดวงพร้อมกัน (มากถึง 10-12 ดวง) ซึ่งช่วยให้สามารถซิงโครไนซ์นาฬิกาและกำหนดพิกัดด้วยความแม่นยำสูงพอสมควร
นอกเหนือจากลำดับเวลาในการแพร่กระจายสัญญาณแล้ว ดาวเทียมแต่ละดวงยังส่งข้อมูลไบนารี่ - ปูมและชั่วคราว ปูมประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับสถานะปัจจุบันและวงโคจรโดยประมาณของดาวเทียมทุกดวง (เมื่อได้รับข้อมูลจากดาวเทียมดวงหนึ่ง จึงเป็นไปได้ที่จะจำกัดขอบเขตการค้นหาสัญญาณจากดาวเทียมดวงอื่นให้แคบลง) Ephemeris - ข้อมูลที่อัปเดตเกี่ยวกับวงโคจรของดาวเทียมเฉพาะที่ส่งสัญญาณ (วงโคจรที่แท้จริงของดาวเทียมอาจแตกต่างจากที่คำนวณได้) เป็นข้อมูลที่แน่นอนเกี่ยวกับตำแหน่งปัจจุบันของดาวเทียมที่ช่วยให้เครื่องรับ GPS สามารถคำนวณตำแหน่งของตัวเองโดยสัมพันธ์กับตำแหน่งเหล่านั้นได้
ความแม่นยำของจีพีเอส
ความแม่นยำของพิกัดทั่วไป เครื่องรับ GPSไมล์ในระนาบแนวนอนประมาณ 1-2 เมตร (ขึ้นอยู่กับทัศนวิสัยที่ดีของท้องฟ้า) ความแม่นยำในการกำหนดระดับความสูงเหนือระดับน้ำทะเลมักจะต่ำกว่าความแม่นยำในการกำหนดพิกัดภายใต้สภาวะเดียวกัน 2-5 เท่า (เช่น ในสภาวะที่เหมาะสมคือ 2-10 เมตร)
ระดับการรับสัญญาณจากดาวเทียมและผลจากความแม่นยำในการระบุพิกัดทำให้เสื่อมลงภายใต้ใบไม้ที่หนาแน่นของต้นไม้หรือเนื่องจากมีเมฆหนามาก นอกจากนี้ การรับสัญญาณ GPS ตามปกติอาจลดลงเนื่องจากการรบกวนจากแหล่งวิทยุภาคพื้นดินหลายแห่ง อย่างไรก็ตามปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลต่อการลดลง ความแม่นยำของจีพีเอสคือการมองเห็นท้องฟ้าไม่ครบถ้วน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อตัวรับสัญญาณ GPS ตั้งอยู่ในเขตเมืองที่มีความหนาแน่นสูง เมื่อส่วนสำคัญของท้องฟ้าถูกบดบังด้วยอาคาร หลังคา และสิ่งกีดขวางอื่นๆ ในบริเวณใกล้เคียง ความแม่นยำในการกำหนดพิกัดสามารถลดลงเหลือ 20-30 เมตรและบางครั้งก็มากกว่านั้น อุปสรรคไม่อนุญาตให้สัญญาณจากดาวเทียมบางดวงที่อาจมีอยู่ ณ จุดที่กำหนดบนโลกผ่านไปได้ สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าการคำนวณดำเนินการโดยใช้สัญญาณจำนวนน้อยกว่าจากดาวเทียมซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในส่วนหนึ่งของท้องฟ้า การกระจัดมักเกิดขึ้นในระนาบตั้งฉากกับสิ่งกีดขวาง
โดยทั่วไปหากเราพูดถึงความแม่นยำของ GPS ในเมืองโดยพิจารณาจากข้อมูลทางสถิติที่สะสมและประสบการณ์ของเราเอง เราก็สามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้ ความแม่นยำในการระบุพิกัดเมื่อรถอยู่ในพื้นที่เปิดโล่ง (ลานจอดรถ จัตุรัส ฯลฯ) และเมื่อขับรถไปตามทางหลวงสายหลักและถนนหลายเลนจะอยู่ที่ 1-2 เมตร เมื่อขับรถไปตามถนนแคบ ๆ โดยเฉพาะเมื่อมีบ้านเรือนที่เว้นระยะห่างกันอย่างใกล้ชิด ความแม่นยำจะอยู่ที่ 4-10 เมตร เมื่อรถอยู่ใน “บ่อน้ำ” ใกล้อาคารสูงมากๆ เป็นต้น ความแม่นยำสามารถลดลงเหลือ 20-30 เมตร
แน่นอนว่าความแม่นยำในการกำหนดพิกัดนั้นขึ้นอยู่กับคุณภาพของตัวรับ GPS เป็นอย่างมาก รวมถึงเสาอากาศที่ใช้และตำแหน่งที่ถูกต้องบนยานพาหนะ
ข้อมูลเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างการอ่านมาตรวัดระยะทางมาตรฐานและระบบนำทางด้วยดาวเทียม
ความคลาดเคลื่อนระหว่างการอ่านมาตรวัดระยะทางมาตรฐานและข้อมูลมาตรวัดระยะทาง GPS/GLONASS อาจทำให้เกิดสถานการณ์ความขัดแย้งได้ บทความนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อชี้แจงสาเหตุหลักของความคลาดเคลื่อนดังกล่าวในการอ่านค่าเครื่องดนตรี
เครื่องวัดระยะทางเป็นอุปกรณ์สำหรับวัดจำนวนรอบการหมุนของล้อ เมื่อใช้อุปกรณ์นี้ จะสามารถวัดระยะทางที่ยานพาหนะเดินทางได้ มาตรวัดระยะทางจะแปลงระยะทางที่เดินทางเป็นค่าที่อ่านได้บนตัวบ่งชี้ โดยทั่วไป มาตรวัดระยะทางจะประกอบด้วยตัวนับพร้อมไฟแสดงและเซ็นเซอร์ที่เกี่ยวข้องกับการหมุนล้อ ส่วนที่มองเห็นได้ของมาตรวัดระยะทางคือตัวบ่งชี้ ตัวบ่งชี้ทางกลประกอบด้วยชุดล้อ (ดรัม) พร้อมตัวเลขบนแผงหน้าปัดของรถ แต่ละวงล้อแบ่งออกเป็นสิบส่วน โดยมีตัวเลขเขียนอยู่บนแต่ละส่วน เมื่อระยะทางที่ยานพาหนะเดินทางเพิ่มขึ้น ล้อจะหมุน ทำให้เกิดตัวเลขแสดงระยะทางที่เดินทาง
มิเตอร์อาจเป็นแบบกลไก ระบบเครื่องกลไฟฟ้า หรืออิเล็กทรอนิกส์ก็ได้ ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ออนบอร์ด อุปกรณ์แต่ละประเภทข้างต้นมีพารามิเตอร์และข้อผิดพลาดของตัวเอง
ก่อนอื่น เราทราบว่ามาตรวัดระยะทางออนบอร์ดทุกประเภทไม่จัดอยู่ในกลุ่มเครื่องมือที่มีความแม่นยำ สำหรับอุปกรณ์แต่ละประเภทจะมีการสร้างข้อผิดพลาดที่อนุญาต จำเป็นต้องสังเกตที่สำคัญ: ประการแรกข้อผิดพลาดเหล่านี้เกิดขึ้นเฉพาะกับอุปกรณ์เท่านั้น การเปลี่ยนแปลงการออกแบบทั้งหมดตลอดจนการสึกหรอทางกายภาพของส่วนประกอบยานพาหนะบางอย่างจะไม่รวมอยู่ในข้อผิดพลาดนี้ ประการที่สองตามข้อกำหนดทางเทคนิค มาตรวัดความเร็วไม่สามารถประมาทการอ่านได้ ดังนั้นตามกฎแล้วมาตรวัดระยะทางซึ่งเชื่อมต่อกับมาตรวัดความเร็วจะให้ค่าที่อ่านได้เล็กน้อยแต่สูงเกินจริงเช่นกัน
มาตรวัดระยะทางแบบสปอร์ตที่ไม่มีการสอบเทียบใดๆ จะประเมินความเร็วและระยะทางสูงเกินไป 3.5% ซึ่งเป็นไปตามอนุสัญญาระหว่างประเทศว่าด้วยการจราจรบนถนนและ GOST 12936-82, GOST 1578-76, GOST 8.262-77 ไม่มีมาตรฐานดังกล่าวสำหรับมาตรวัดระยะทางธรรมดา (ไม่เคยได้รับการพัฒนาเนื่องจากขาดข้อกำหนดด้านความแม่นยำของอุปกรณ์เหล่านี้)
ข้อผิดพลาดของมาตรวัดความเร็วมาตรฐานคือค่าที่คำนวณโดยการทดลองจากผู้ผลิตรถยนต์ เกี่ยวกับขนาดของข้อผิดพลาด ประเภทต่างๆมาตรวัดระยะทางเขียนไว้ด้านล่าง
มาตรวัดระยะทางแบบกลไกมีข้อผิดพลาดในตัวเองสูงถึง 5% ขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานของยานพาหนะ การสึกหรอของส่วนประกอบและส่วนประกอบ และการใช้ชิ้นส่วนอะไหล่ที่ไม่ได้มาตรฐาน ข้อผิดพลาดรวมของอุปกรณ์อาจสูงถึง 12%-15%
มาตรวัดระยะทางระบบเครื่องกลไฟฟ้า - ขึ้นอยู่กับการอ่านมิเตอร์ตัวเลขพัลส์อิเล็กทรอนิกส์จากเซ็นเซอร์ความเร็ว เช่น การอ่านค่าเครื่องมือจะเป็นสัดส่วนกับจำนวนพัลส์ต่อหน่วยเวลา อุปกรณ์เหล่านี้ค่อนข้างแม่นยำกว่ากลไก แต่ก็ยังมีข้อผิดพลาด 5-7% เนื่องจากพวกเขากำจัดจุดอ่อนของกลไกเท่านั้น (การเล่น, ความหลากหลายของสายเคเบิล, คอยล์, สปริงส่งคืน ฯลฯ .)
มาตรวัดระยะทางแบบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดนั้นล้ำหน้ากว่าแบบเครื่องกลไฟฟ้าเนื่องจากมีการปรับปรุงกลไกในการควบคุมการหมุนของล้อขับเคลื่อน ในขณะเดียวกัน หลักการในการตรวจสอบระยะทางที่เดินทางยังคงไม่เปลี่ยนแปลง และแม้แต่ระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่แม่นยำก็ขึ้นอยู่กับสภาพของแชสซีของยานพาหนะ ข้อผิดพลาดรวมของอุปกรณ์เหล่านี้แทบจะไม่เกิน 5% หากมีการสอบเทียบเพิ่มเติมในส่วนทดสอบของเส้นทาง (ขั้นตอนนี้ไม่เกิดขึ้นที่ผู้ผลิต)
ในความเป็นจริง ความแม่นยำในการวัดระยะทางที่รถยนต์เดินทางด้วยมาตรวัดระยะทางได้รับอิทธิพลจากปัจจัยภายนอกจำนวนมาก:
ความสูงของล้อ. เช่น ความแตกต่างของความสูงของดอกยาง 1 ซม. จะทำให้ระยะทางต่างกัน 1.177 กม. ต่อระยะทางรถยนต์ 60 กม. (ตรวจสอบได้ง่ายโดยใช้เครื่องคิดเลขและสูตรเรขาคณิตจากหลักสูตรมัธยมปลาย - ลองเอาเส้นผ่านศูนย์กลางของล้อหนึ่งเป็น 1 ม. ล้อที่สอง - 1.02 ม. ล้อแรกจะทำ 19.108 รอบ ล้อที่สอง - 18.733 แต่ละล้อ การปฏิวัติคือ 3.14 ม. ส่วนต่างคือ 1177 ม.) และเราได้ความแตกต่างนี้เพียงเซนติเมตรเดียว! ดังนั้นมาตรวัดระยะทางของรถที่ดอกยางสึกจะแสดงค่าที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับช่วงที่รถขับโดยใช้ยางใหม่ สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่ามาตรวัดระยะทางออกแบบมาสำหรับล้อประเภทใด หากคุณติดตั้งล้อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันจะมีข้อมูลความเร็วและระยะทางที่เดินทางแตกต่างกันโดยสิ้นเชิงเมื่อเทียบกับของจริงเนื่องจากทั้งมาตรวัดความเร็ว และมาตรวัดระยะทางจะนับจำนวนรอบการหมุนของล้อและคำนวณโดยใช้ข้อมูลเส้นผ่านศูนย์กลางล้อที่ผู้ผลิตกำหนด
ล้อมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน เช่น 315/70 และ 315/80 จะให้ความแตกต่างทันทีที่เส้นผ่านศูนย์กลาง 6.3 ซม. โดยจะมีผลที่ตามมาและข้อผิดพลาดทั้งหมดตามมา
การบรรทุกรถ - เมื่อบรรทุกรถเต็มหรือมากเกินไป ยางจะโค้งงอแตกต่างออกไป ดังนั้นเส้นผ่านศูนย์กลางของล้อจึงเปลี่ยนไป ดังนั้นเราจึงมีคุณภาพข้อผิดพลาดตามที่อธิบายไว้ข้างต้น
แรงดันลมยาง - ยางสึกหรอแตกต่างออกไปที่แรงดันมาตรฐานและแรงดันผิดปกติ
การเลื่อนล้อบนถนน - ในทางตรรกะเมื่อลื่นไถลเลื่อนหรือในทางกลับกัน - การเบรกบนน้ำแข็งรถจะยังคงอยู่ในตำแหน่งเมื่อล้อหมุนหรือในทางกลับกัน - เคลื่อนที่เมื่อล้อหยุด
ระบบตรวจสอบยานพาหนะที่ใช้ระบบนำทาง GPS/GLONASS ทำงานดังต่อไปนี้ โมดูล GPS/GLONASS จะระบุข้อมูลตำแหน่ง จากนั้นจึงใช้งาน การสื่อสารเคลื่อนที่ส่งข้อมูลนี้ผ่านช่องทางอินเทอร์เน็ตไปยังเซิร์ฟเวอร์ที่จัดเก็บและประมวลผลด้วย บัตรอิเล็กทรอนิกส์และสร้างภาพความเคลื่อนไหวของรถ ในกรณีนี้ไม่สำคัญว่ารถจะเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน หลักการพื้นฐานของการใช้ระบบคือการกำหนดตำแหน่งโดยการวัดระยะทางถึงวัตถุจากจุดที่มีพิกัดที่ทราบ - ดาวเทียม ระยะทางคำนวณโดยเวลาหน่วงของการแพร่กระจายสัญญาณตั้งแต่การส่งโดยดาวเทียมไปจนถึงการรับโดยเสาอากาศรับสัญญาณ GPS/GLONASS กล่าวคือ ในการระบุพิกัด GPS/GLONASS สามมิติ ผู้รับจำเป็นต้องทราบระยะทางถึงดาวเทียม 3 ดวงและเวลาของระบบ GPS/GLONASS ดังนั้นในการกำหนดพิกัดและความสูงของเครื่องรับจึงใช้สัญญาณจากดาวเทียมอย่างน้อยสี่ดวง
การคำนวณพิกัดผลลัพธ์ก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน ซึ่งช่วยให้คุณลดความไม่ถูกต้องที่อาจเกิดขึ้นและนำเสนอภาพการเคลื่อนที่ของยานพาหนะที่แม่นยำ เมื่อคำนึงถึงความแม่นยำของระบบนำทาง GPS/GLONASS ตลอดจนกลไกซอฟต์แวร์ประเภทต่างๆ ที่ช่วยให้เราตัดข้อผิดพลาดที่สำคัญได้ ข้อผิดพลาดของระบบตรวจสอบโดยทั่วไปจะไม่เกิน 4% ทำให้สามารถปรับข้อมูลระยะทางของยานพาหนะได้มากที่สุด
ข้อเสียทั่วไปของการใช้ระบบนำทางด้วยวิทยุคือภายใต้เงื่อนไขบางประการ สัญญาณอาจไม่ไปถึงเครื่องรับ หรืออาจมาถึงโดยมีความผิดเพี้ยนหรือความล่าช้าอย่างมาก ตัวอย่างเช่น แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะระบุตำแหน่งที่แน่นอนของคุณในห้องใต้ดินหรืออุโมงค์ เพราะ ความถี่ในการทำงาน GPS/GLONASS อยู่ในช่วงเดซิเมตรของคลื่นวิทยุ ระดับการรับสัญญาณจากดาวเทียมอาจลดลงอย่างมากภายใต้ต้นไม้หนาทึบหรือเนื่องจากมีเมฆหนามาก การรับสัญญาณ GPS/GLONASS ตามปกติอาจลดลงเนื่องจากการรบกวนจากแหล่งวิทยุภาคพื้นดินหลายแห่ง รวมถึงจากพายุแม่เหล็ก ตามข้อมูลอย่างเป็นทางการข้อผิดพลาดสุทธิของระบบนำทางนั้นอยู่ภายในระยะ 10-15 เมตร
ข้อผิดพลาดในระบบกำหนดตำแหน่ง GPS/GLONASS เองก็อาจเกิดขึ้นได้เช่นกัน
ผู้ใช้เครื่องนำทาง GPS มีความสนใจในความแม่นยำที่แท้จริงของการนำทางด้วย GPS และระดับความมั่นใจในการอ่านค่า คุณสามารถเข้าใกล้อันตรายจากการนำทางโดยอาศัยตัวรับสัญญาณ GPS ของคุณเพียงอย่างเดียวได้มากเพียงใด น่าเสียดายที่ไม่มีคำตอบที่ชัดเจนสำหรับคำถามนี้ นี่เป็นเพราะลักษณะทางสถิติของข้อผิดพลาดในการนำทางด้วย GPS มาดูพวกเขากันดีกว่า
ความเร็วของการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุได้รับอิทธิพลจากการหักเหของไอโอโนสเฟียร์และโทรโพสเฟียร์ การหักเหของไอโอโนสเฟียร์และการหักเหของโทรโพสเฟียร์ นี่เป็นสาเหตุหลักของข้อผิดพลาดหลังจากปิด SA ความเร็วของคลื่นวิทยุในสุญญากาศจะคงที่ แต่จะเปลี่ยนแปลงเมื่อสัญญาณเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ การหน่วงเวลาจะแตกต่างกันไปสำหรับสัญญาณจากดาวเทียมที่แตกต่างกัน ความล่าช้าในการแพร่กระจายคลื่นวิทยุขึ้นอยู่กับสภาวะของชั้นบรรยากาศและความสูงของดาวเทียมเหนือขอบฟ้า ยิ่งต่ำ เส้นทางที่สัญญาณจะเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศก็จะยิ่งยาวขึ้นและความผิดเพี้ยนก็จะมากขึ้นตามไปด้วย เครื่องรับส่วนใหญ่ไม่รวมสัญญาณจากดาวเทียมที่มีระดับความสูงน้อยกว่า 7.5 องศาเหนือขอบฟ้า
นอกจากนี้ การรบกวนของบรรยากาศยังขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวันด้วย หลังจากพระอาทิตย์ตกดิน ความหนาแน่นของบรรยากาศชั้นบรรยากาศและอิทธิพลของมันที่มีต่อสัญญาณวิทยุจะลดลง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่รู้จักกันดีในหมู่ผู้ปฏิบัติงานวิทยุคลื่นสั้น เครื่องรับ GPS ของทหารและพลเรือนสามารถระบุความล่าช้าของสัญญาณบรรยากาศได้โดยอัตโนมัติโดยการเปรียบเทียบความล่าช้าที่ความถี่ต่างๆ เครื่องรับผู้บริโภคความถี่เดียวทำการแก้ไขโดยประมาณตามการคาดการณ์ที่ส่งโดยเป็นส่วนหนึ่งของข้อความการนำทาง คุณภาพของข้อมูลนี้ได้เพิ่มขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้ ซึ่งเพิ่มความแม่นยำในการนำทางด้วย GPS อีกด้วย
โหมด SA
เพื่อรักษาข้อได้เปรียบด้านความแม่นยำสูงสำหรับเครื่องนำทาง GPS ทางการทหาร โหมดจำกัดการเข้าถึง SA (Selective Availability) จึงถูกนำมาใช้ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2533 ซึ่งเป็นการลดความแม่นยำของเครื่องนำทาง GPS พลเรือนอย่างไม่ตั้งใจ เมื่อเปิดใช้งานโหมด SA จะมีการเพิ่มข้อผิดพลาดหลายสิบเมตรในช่วงเวลาสงบ ในกรณีพิเศษ อาจมีข้อผิดพลาดหลายร้อยเมตร รัฐบาลสหรัฐฯ มีหน้าที่รับผิดชอบต่อประสิทธิภาพของระบบ GPS สำหรับผู้ใช้หลายล้านคน และอาจสันนิษฐานได้ว่าการเปิดใช้งาน SA อีกครั้ง ซึ่งน้อยกว่าการลดความแม่นยำลงอย่างมาก จะไม่ถูกนำมาใช้หากไม่มีเหตุผลที่จริงจังเพียงพอ
การหยาบที่แม่นยำทำได้โดยการเปลี่ยนเวลาการส่งสัญญาณของรหัสสุ่มเทียมอย่างวุ่นวาย ข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นจาก SA นั้นเป็นแบบสุ่มและมีความน่าจะเป็นไปได้เท่ากันในแต่ละทิศทาง SA ยังส่งผลต่อทิศทางของ GPS และความแม่นยำของความเร็วด้วย ด้วยเหตุนี้ เครื่องรับแบบอยู่กับที่มักจะแสดงความเร็วและทิศทางที่แตกต่างกันเล็กน้อย ดังนั้นระดับผลกระทบของ SA จึงสามารถประเมินได้จากการเปลี่ยนแปลงเส้นทางเป็นระยะและความเร็วตาม GPS
ข้อผิดพลาดในข้อมูลชั่วคราวระหว่างการนำทางด้วย GPS
ก่อนอื่นนี่คือข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับการเบี่ยงเบนของดาวเทียมจากวงโคจรที่คำนวณได้ ความไม่ถูกต้องของนาฬิกา ความล่าช้าของสัญญาณใน วงจรอิเล็กทรอนิกส์- ข้อมูลเหล่านี้ได้รับการแก้ไขจาก Earth เป็นระยะๆ และข้อผิดพลาดจะสะสมในช่วงเวลาระหว่างเซสชันการสื่อสาร เนื่องจากมีขนาดเล็ก ข้อผิดพลาดกลุ่มนี้จึงไม่สำคัญสำหรับผู้ใช้พลเรือน
ข้อผิดพลาดที่ใหญ่กว่านั้นเกิดขึ้นได้น้อยมากเนื่องจากความล้มเหลวของข้อมูลในอุปกรณ์หน่วยความจำของดาวเทียมอย่างกะทันหัน หากการวินิจฉัยตนเองตรวจไม่พบความล้มเหลวดังกล่าว ดาวเทียมอาจส่งข้อมูลที่ไม่ถูกต้องไประยะหนึ่งจนกว่าบริการภาคพื้นดินจะตรวจพบข้อผิดพลาดและส่งคำสั่งเกี่ยวกับความล้มเหลว มีสิ่งที่เรียกว่าการละเมิดความต่อเนื่องหรือตามที่มักแปลคำว่าความสมบูรณ์คือความสมบูรณ์ของการนำทาง
อิทธิพลของสัญญาณที่สะท้อนต่อความแม่นยำของการนำทางด้วย GPS
นอกจากสัญญาณโดยตรงจากดาวเทียมแล้ว เครื่องรับ GPS ยังสามารถรับสัญญาณที่สะท้อนจากหิน อาคาร เรือที่แล่นผ่าน ซึ่งเรียกว่าการแพร่กระจายหลายเส้นทาง หากสัญญาณตรงถูกบล็อกจากเครื่องรับโดยโครงสร้างส่วนบนหรือระโยงระยางของเรือ สัญญาณที่สะท้อนอาจจะแรงกว่า สัญญาณนี้เดินทางในเส้นทางที่ยาวกว่า และเครื่องรับจะ “คิดว่า” มันอยู่ห่างจากดาวเทียมมากกว่าที่เป็นจริง ตามกฎแล้ว ข้อผิดพลาดเหล่านี้จะน้อยกว่า 100 เมตร เนื่องจากมีเพียงวัตถุใกล้เคียงเท่านั้นที่สามารถสร้างเสียงสะท้อนที่แรงพอได้
เรขาคณิตของดาวเทียมสำหรับการนำทางด้วย GPS
ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของเครื่องรับที่สัมพันธ์กับดาวเทียมที่ใช้กำหนดตำแหน่ง หากเครื่องรับรับสัญญาณดาวเทียมได้สี่ดวงและทุกดวงอยู่ทางทิศเหนือ เรขาคณิตของดาวเทียมก็ไม่ดี ผลลัพธ์ที่ได้คือเกิดข้อผิดพลาดสูงถึง 50-100 เมตร หรือแม้กระทั่งไม่สามารถระบุพิกัดได้
มิติทั้งสี่มาจากทิศทางเดียวกัน และพื้นที่ที่เส้นตำแหน่งตัดกันมีขนาดใหญ่เกินไป แต่หากดาวเทียม 4 ดวงวางตำแหน่งเท่ากันที่ด้านข้างของขอบฟ้า ความแม่นยำก็จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เรขาคณิตของดาวเทียมวัดโดยปัจจัยทางเรขาคณิต PDOP (Position Dilution Of Precision) ตำแหน่งดาวเทียมในอุดมคติสอดคล้องกับ PDOP = 1 ค่าที่สูงบ่งชี้ว่ารูปทรงดาวเทียมไม่ดี
ค่า PDOP ที่น้อยกว่า 6.0 ถือว่าเหมาะสำหรับการนำทาง ในการนำทางแบบ 2D จะใช้ HDOP (Horizontal Dilution Of Precision) น้อยกว่า 4.0 นอกจากนี้ยังใช้ปัจจัยเรขาคณิตแนวตั้ง VDOP น้อยกว่า 4.5 และ TDOP ชั่วคราวน้อยกว่า 2.0 อีกด้วย PDOP ทำหน้าที่เป็นตัวคูณเพื่ออธิบายข้อผิดพลาดจากแหล่งอื่น ช่วงหลอกแต่ละช่วงที่วัดโดยเครื่องรับจะมีข้อผิดพลาดของตัวเอง ขึ้นอยู่กับการรบกวนในบรรยากาศ ข้อผิดพลาดชั่วคราว โหมด SA สัญญาณสะท้อน และอื่นๆ
ดังนั้นหากค่าที่คาดหวังของสัญญาณทั้งหมดล่าช้าด้วยเหตุผลเหล่านี้ URE - ข้อผิดพลาดช่วงผู้ใช้หรือ UERE - ข้อผิดพลาดช่วงเทียบเท่าของผู้ใช้ใน EDP รัสเซีย - ข้อผิดพลาดเรนจ์ไฟนเนอร์เทียบเท่ารวม 20 เมตรและ HDOP = 1.5 ดังนั้นการกำหนดที่คาดหวัง พื้นที่ข้อผิดพลาดจะเท่ากับ 20 x 1.5 = 30 เมตร เครื่องรับ GPS นำเสนอข้อมูลแตกต่างออกไปเพื่อประเมินความแม่นยำโดยใช้ PDOP
นอกจาก PDOP หรือ HDOP แล้ว ยังใช้ GQ (คุณภาพทางเรขาคณิต) ซึ่งเป็นค่าผกผันของ HDOP หรือการประเมินเชิงคุณภาพเป็นคะแนน เครื่องรับสมัยใหม่หลายเครื่องจะแสดง EPE (ข้อผิดพลาดตำแหน่งโดยประมาณ) ในหน่วยระยะทางโดยตรง EPE คำนึงถึงตำแหน่งของดาวเทียมและการพยากรณ์ข้อผิดพลาดของสัญญาณสำหรับดาวเทียมแต่ละดวง ขึ้นอยู่กับ SA สถานะของบรรยากาศ และข้อผิดพลาดของนาฬิกาดาวเทียมที่ส่งโดยเป็นส่วนหนึ่งของข้อมูลชั่วคราว
รูปทรงของดาวเทียมยังกลายเป็นปัญหาเมื่อใช้ตัวรับสัญญาณ GPS ภายในยานพาหนะ ในป่าทึบ ภูเขา หรือใกล้อาคารสูง เมื่อสัญญาณจากดาวเทียมแต่ละดวงถูกบล็อก ตำแหน่งของดาวเทียมที่เหลือจะกำหนดความแม่นยำของตำแหน่ง GPS และหมายเลขจะระบุว่าสามารถระบุตำแหน่งได้หรือไม่ เครื่องรับ GPS ที่ดีจะไม่เพียงแต่แสดงให้คุณเห็นว่าดาวเทียมดวงใดที่ใช้งานอยู่ แต่ยังแสดงตำแหน่ง แนวราบ และระดับความสูงด้วย ดังนั้นคุณจึงสามารถระบุได้ว่าดาวเทียมดวงใดมีปัญหาในการรับสัญญาณหรือไม่
อ้างอิงจากหนังสือ "All about GPS navigators"
Naiman V.S., Samoilov A.E., Ilyin N.R., Sheinis A.I.
GLONASS/GPS สำหรับทุกคน: ทดสอบความแม่นยำและการเข้าถึงตำแหน่งของตัวรับสัญญาณแบบชิปตัวเดียวในสภาวะการทำงานที่ยากลำบาก
ฟิลิป แมตตอส (ฟิลิป แมตตอส)
แปล: อันเดรย์ รูซัค
สนับสนุน@ไซต์
วิกตอเรีย บูลาโนวา
[ป้องกันอีเมล]
เครื่องรับ GNSS แบบชิปตัวเดียว ซึ่งขณะนี้เข้าสู่การผลิตจำนวนมาก ได้รับการทดสอบในสภาพแวดล้อมในเมืองที่มีความหนาแน่นสูง เพื่อแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ของการทำงานแบบหลายระบบ (GLONASS และ GPS) ในฐานะเครื่องรับผู้บริโภค การใช้ระบบ GLONASS/GPS แบบรวมเริ่มต้นด้วยเครื่องรับหลายหมื่นเครื่องสำหรับการสำรวจเชิงภูมิศาสตร์ อุปกรณ์ผู้บริโภคหลายล้านเครื่องกำลังทำงานอยู่ ขอบคุณจำนวนที่เพิ่มขึ้น อุปกรณ์ส่วนบุคคลระบบนำทางด้วยดาวเทียม การเกิดขึ้นของระบบ OEM ของยานยนต์ และ โทรศัพท์มือถือสามารถบรรลุปริมาณการตลาดที่สำคัญในปี 2554 ความเชื่อมั่นในโอกาสในการพัฒนาตลาดสำหรับอุปกรณ์นำทางของผู้ใช้กำลังผลักดันผู้ผลิตส่วนประกอบเฉพาะความถี่สูง เช่น เสาอากาศและตัวกรอง SAW เพื่อเพิ่มปริมาณการผลิตและปรับต้นทุนสินค้าให้เหมาะสม หนึ่งในบริษัทรัสเซียกลุ่มแรกๆ ที่ทำการตลาดโมดูลที่ใช้เครื่องรับ STM คือ NAVIA โมดูล NAVIA GLONASS ได้พิสูจน์ตัวเองแล้วว่าเป็นโมดูลที่เชื่อถือได้และสะดวกสบายสำหรับการผลิตเครื่องนำทางสำเร็จรูปและการควบคุมวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ การทดสอบโมดูลต่างๆ แสดงให้เห็นว่า ML8088 และ GL 8088 ตรงตามคุณลักษณะที่ระบุไว้ทั้งหมดของผู้ผลิต และสามารถนำมาใช้ในอุปกรณ์ตรวจสอบได้สำเร็จ
การทดสอบเครื่องรับ GLONASS/GPS แบบชิปตัวเดียวในลอนดอน โตเกียว และเท็กซัส ดำเนินการเพื่อแสดงให้เห็นว่าการใช้ดาวเทียม GLONASS ที่มองเห็นได้ทั้งหมดร่วมกับ GPS ร่วมกัน ช่วยให้ระบุตำแหน่งได้ดีขึ้นในพื้นที่เมืองหนาแน่น และในกรณีที่ความพร้อมระบุตำแหน่งไม่ดี - การวางตำแหน่งที่แม่นยำยิ่งขึ้น
เห็นได้ชัดว่าเครื่องรับหลายระบบเป็นที่ต้องการอย่างมากในตลาดผู้บริโภค พวกเขาสามารถรับประกันการทำงานบนดาวเทียมจำนวนมากขึ้นในสภาพ "หุบเขาในเมือง" ซึ่งมีเพียงส่วนหนึ่งของซีกโลกท้องฟ้าเท่านั้นที่อยู่ในโซนการมองเห็น และจำเป็นต้องมีความน่าเชื่อถือสูงในการกรองสัญญาณที่ไม่จำเป็นออกเมื่อคุณภาพ สัญญาณที่เป็นประโยชน์ลดลงอย่างมากเนื่องจากการสะท้อนและการลดทอนซ้ำ ๆ ต่อไปนี้จะอธิบายโดยย่อถึงความยากลำบากในการรวมระบบ GLONASS (และต่อมาคือ GALILEO) โดยพิจารณาจากอุปกรณ์ที่ผลิตอย่างคุ้มค่าสำหรับผู้บริโภคจำนวนมาก สำหรับตลาดดังกล่าว ในด้านหนึ่ง ต้นทุนมาก่อน และในทางกลับกัน มีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพสูงที่เกี่ยวข้องกับระดับสัญญาณต่ำ การใช้พลังงานที่จำกัด เวลาอันสั้นความเสถียรในการสตาร์ทและการวางตำแหน่งแบบ “เย็น”
เป้าหมายคือการใช้ดาวเทียมที่มีอยู่ทั้งหมดเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์นำทางสำหรับผู้บริโภคในสภาพแวดล้อมในร่มและในเมือง ปี 2011 ผ่านการสนับสนุนของ GLONASS การพัฒนาระบบดาวเทียมนี้นำหน้ากาลิเลโอประมาณสามปี เมื่อออกแบบเครื่องรับ สิ่งสำคัญคือต้องเอาชนะปัญหาความไม่เข้ากันของการรองรับฮาร์ดแวร์สำหรับ GLONASS และ GPS นั่นคือ สัญญาณ GLONASS แบบปรับความถี่ต้องใช้ย่านความถี่ที่กว้างกว่าสัญญาณการปรับรหัสพัลส์ที่ใช้โดย GPS ตัวกรองแบนด์พาสที่มีศูนย์ความถี่ต่างกันและ ด้วยความเร็วที่แตกต่างกันการส่งองค์ประกอบสัญญาณ และทั้งหมดนี้โดยไม่ทำให้ต้นทุนของผู้รับเพิ่มขึ้นอย่างมาก
ภายใต้สภาวะการทำงานที่เหมาะสม ดาวเทียมจากกลุ่มดาวอื่นๆ จะไม่มีประสิทธิภาพ เนื่องจาก ความพร้อมของตำแหน่งฉันได้เกือบ 100 เปอร์เซ็นต์โดยใช้เพียง GPS การมีอยู่ของดาวเทียมเจ็ด แปด หรือเก้าดวงในชั้นไอโอโนสเฟียร์ที่ใช้สำหรับการวางตำแหน่งในโหมดการตรึงจะช่วยลดข้อผิดพลาดทั้งหมดและให้พิกัดที่ถูกต้อง
ในสภาวะการทำงานที่รุนแรง การใช้ GPS เพียงอย่างเดียวทำให้สามารถระบุตำแหน่งได้ แต่การใช้ดาวเทียมเพียงสาม, สี่, ห้าดวงที่กระจุกตัวอยู่ในส่วนที่แคบของซีกโลกท้องฟ้าทำให้ค่า DOP ต่ำ การเพิ่มจำนวนดาวเทียมจะช่วยเพิ่มความแม่นยำได้อย่างมาก จึงปรับปรุง DOP และข้อผิดพลาดแบบหลายเส้นทางโดยเฉลี่ย การจำกัดจำนวนดาวเทียมในตำแหน่งจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดแบบหลายเส้นทางในการกำหนดพิกัดของ DOP ที่ขยาย การเพิ่มกลุ่มดาวดาวเทียมดวงที่สองหรือสามเกี่ยวข้องกับการขยายจำนวนดาวเทียมที่มองเห็นได้ และทำให้ดาวเทียมมีส่วนร่วมในกระบวนการกำหนดพิกัดมากขึ้น ซึ่งนำไปสู่การลดข้อผิดพลาด
ดังนั้น ในสภาวะที่รุนแรง ซึ่งการใช้ GPS เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ การใช้ดาวเทียม GLONASS เพิ่มเติม (และต่อมาคือ GALILEO) จะเพิ่มความพร้อมใช้งานของการระบุตำแหน่งเป็น 100% (ยกเว้นอุโมงค์ใต้ดิน)
ในความเป็นจริง ความพร้อมใช้งานเป็นวงจรตอบรับเชิงบวกที่ปรับปรุงตนเอง: เนื่องจากดาวเทียมถูกติดตามอย่างต่อเนื่อง แม้ว่าพวกเขาจะถูกปฏิเสธจากการเข้าร่วมในแนวทางแก้ไขปัญหาปัจจุบันสำหรับปัญหาการวางตำแหน่งโดยใช้อัลกอริธึม RAIM / ข้อบกพร่องและ FDE ก็ไม่จำเป็นต้องค้นหา สำหรับพวกเขาอีกครั้ง - พวกเขาพร้อมใช้งานก่อนหน้านี้แล้ว หากกระบวนการกำหนดตำแหน่งไม่ถูกขัดจังหวะ ก็เป็นไปได้ที่จะคาดการณ์เฟสของดาวเทียมที่มีสิ่งกีดขวางปิดได้อย่างแม่นยำต่อไป ซึ่งช่วยให้สามารถใช้งานได้ทันทีเมื่อออกจากเงามืด เนื่องจากไม่จำเป็นต้องรับข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อค้นหาและแก้ไข .
ดาวเทียมที่มองเห็นได้เพิ่มเติมมีความสำคัญมากสำหรับผู้บริโภค โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ตัวอย่างเช่น ด้วย "การช่วยเหลือตัวเอง" เมื่อกลุ่มขั้นต่ำแสดงด้วยดาวเทียมห้าดวง แทนที่จะเป็นสามหรือสี่ดวง เพื่อที่จะกำหนดโดยอัตโนมัติว่าดาวเทียมทั้งหมดเป็น " ถูกต้อง” โดยใช้เทคนิคการตรวจสอบความสมบูรณ์อัตโนมัติของผู้รับ (RAIM) “การบริการตนเอง” มีข้อได้เปรียบที่สำคัญยิ่งกว่าสำหรับ GLONASS: ไม่จำเป็นต้องมีโครงสร้างพื้นฐานใดๆ เช่น เซิร์ฟเวอร์ที่ได้รับความช่วยเหลือ ซึ่งจะทำให้การบริการล่าช้าเสมอ วิธีการ GLONASS สำหรับการส่งพารามิเตอร์ วงโคจรของดาวเทียมในรูปแบบ Keplerian ยังเหมาะมากสำหรับอัลกอริทึม "บริการตนเอง"
ค่าทดสอบ
ความพยายามก่อนหน้านี้ในการระบุถึงประโยชน์ของอุปกรณ์หลายระบบในสภาพแวดล้อมในเมืองต้องหยุดชะงักลงเนื่องจากความต้องการใช้เครื่องรับระดับมืออาชีพที่ไม่ได้ออกแบบมาสำหรับระดับสัญญาณเหล่านี้ และจะต้องได้รับผลลัพธ์แยกกันสำหรับแต่ละกลุ่มหรือเสียสละหนึ่งในนั้น การวัดด้วยดาวเทียมเพื่อวัดเวลา สถานการณ์เหล่านี้ไม่อนุญาตให้เราทดสอบอุปกรณ์ที่วางแผนไว้เพื่อออกสู่ตลาดมวลชนต่อไป
การเปิดตัวโซลูชันหลายระบบใหม่มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากเครื่องรับที่อยู่ระหว่างการทดสอบเป็นอุปกรณ์ที่ผลิตจำนวนมากอย่างแท้จริง หากมีความไวเพิ่มขึ้น และพร้อมสำหรับทั้งการวัดและการคำนวณอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นผู้เขียนบทความนี้จึงรายงานผลการทดสอบที่เชื่อถือได้เป็นครั้งแรกเป็นครั้งแรก
พื้นหลัง
ทำการทดสอบบนตัวรับ GNSS แบบชิปตัวเดียว Teseo-II (STA-8088) ประวัติโดยย่อ: นี่คือผลิตภัณฑ์จากปี 2009 ผลิตโดย STM โดยใช้ Cartesio+ พร้อมฟังก์ชัน GPS/GALILEO และโปรเซสเซอร์ที่มีมาให้อยู่แล้ว สัญญาณดิจิตอล(DSP) พร้อมที่จะฝังฟังก์ชัน GLONASS ซึ่งนำไปสู่การสร้างชิป Teseo-II (ผลิตภัณฑ์ปี 2010) ผลการทดสอบด้วยสัญญาณดาวเทียมจริงได้รับบนชิปเบสแบนด์ในการใช้งาน FPGA เมื่อปลายปี 2552 และในปี 2553 โดยใช้ชิปสำเร็จรูป
การออกแบบปัจจุบันจำเป็นต้องมีการดัดแปลงวงจรเล็กน้อยเพิ่มเติม การเปลี่ยนแปลงฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ DSP ที่จำเป็นเป็นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยและรวมอยู่ในการอัปเดตวงจร TeseoII ตามกำหนดการครั้งถัดไป การใช้งานวงจรชิ้นส่วน RF ต้องการความสนใจมากกว่าการออกแบบสองช่องสัญญาณที่มีระยะความถี่กลาง (IF) และตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล (ADC) พร้อมการแปลงความถี่เพิ่มเติมและตัวกรอง IF แบนด์วิธที่กว้างขึ้น แต่เนื่องจากพื้นที่ของคริสตัลที่มีส่วน RF อยู่นั้นมีขนาดเล็กมากในปริมาตรรวม แม้แต่การเพิ่มขึ้น 30% ในวงจรก็ไม่มีนัยสำคัญสำหรับทั้งวงจร จากข้อเท็จจริงที่ว่าการออกแบบชิปมีไว้สำหรับระบบชิปเดี่ยวทั่วไป (RF และ BB ตั้งแต่เสาอากาศไปจนถึงการกำหนดตำแหน่ง ความเร็วและเวลา (PVT)) ดังนั้นพื้นที่ดายรวมสำหรับกระบวนการ 65 นาโนเมตรจึงมีขนาดเล็กมาก
จากมุมมองเชิงพาณิชย์ การรวมกลุ่มดาวบริวารทั้งสามกลุ่มเข้าด้วยกัน (จีพีเอส/GLONASS และกาลิเลโอ) ให้เป็นชิปตัวเดียวซึ่งเป็นชิปใหม่สำหรับผู้บริโภค บริษัทหลายแห่งในตลาดรัสเซียได้ตัดสินใจใช้แนวทางแบบสองระบบ เพียงเพื่อตอบสนองข้อกำหนดของรัฐบาลรัสเซียเกี่ยวกับความจำเป็นในการทำงานในระบบ GLONASS พวกเขาไม่ได้คิดถึงอนาคตของโลก เมื่อจะมีกลุ่มตำแหน่งหลายกลุ่มในโลก และบางทีแต่ละประเทศที่เข้าร่วมในกระบวนการนี้อาจหยิบยกข้อเรียกร้องเพิ่มเติมสำหรับการใช้สิทธิพิเศษของระบบของตนเอง
ในเรื่องนี้แนวทางแก้ไขเทสโอ— ครั้งที่สองเป็นการปฏิวัติเพราะว่า เตรียมไว้ล่วงหน้าสำหรับสถานการณ์ดังกล่าวและสามารถรับระบบ GLONASS ได้แล้ว/ จีพีเอส/ กาลิเลโอ/ คิวแซสและสบาส.
ในทางเทคนิคแล้ว การรวมช่องทางอิสระสำหรับการรับและประมวลผลระบบ GLONASS ในกลุ่มก็ถือเป็นสิ่งใหม่เช่นกัน ในขณะที่การรวม GPS/GALILEO ถือเป็นแนวปฏิบัติมาตรฐานอยู่แล้ว การบรรลุความยืดหยุ่นดังกล่าวยังจำเป็นต้องมีโซลูชันทางเทคนิคใหม่ๆ ที่คำนึงถึงความล่าช้าของ RF ของฮาร์ดแวร์ที่แตกต่างกัน และความแตกต่างของความเร็วในการส่งสัญญาณ นอกจากนี้ ยังมีการแก้ไขเวลาสากลเชิงพิกัด (UTC) ที่รู้จักกันดีในปัจจุบันและปัญหาการแก้ไข geoid
การเปลี่ยนไปใช้โซลูชันชิปตัวเดียวโดยตรง (RF + Baseband + CPU) เกิดขึ้นได้ยาก นี่เป็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่สำคัญ ความมั่นใจในขั้นตอนนี้เกิดจากประสบการณ์การใช้ชิ้นส่วน RF และวงจรเบสแบนด์ที่ได้รับการพิสูจน์แล้วของโปรเซสเซอร์ พื้นฐานคืออินเทอร์เฟซ RF ภายนอก STA5630 และ GPS/GALILEO DSP ที่ได้รับการดัดแปลง ซึ่งก่อนหน้านี้เคยใช้ใน Cartesio+
ความน่าเชื่อถือของ STA5630/Cartesio+ ได้รับการพิสูจน์ในการผลิตจำนวนมากในรูปแบบของวงจรแยก แม้กระทั่งก่อนการเปิดตัวโซลูชัน SoC 3-in-1
ต่างจากโซลูชั่นดูอัลชิปจีพีเอส/โมดูล GLONASS นำเสนอในตลาดรัสเซีย ซึ่งเป็นโซลูชันชิปตัวเดียวจากเอสทีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (เทสโอ— ครั้งที่สอง) เอส.ที.เอ.8088 เอฟจีมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น ป้องกันเสียงรบกวน ใช้พลังงานน้อยลง และแน่นอนว่ามีขนาดเล็กลง (โมดูล ม.ล.8088 สมีขนาด 13 x 15 มม.)
การสนับสนุน GLONASS และ GALILEO ถือเป็นความก้าวหน้าอีกก้าวหนึ่งเมื่อเทียบกับฮาร์ดแวร์ RF รุ่นก่อนหน้า GALILEO เข้ากันได้กับ GPS ดังนั้นจึงสามารถใช้รูปแบบที่มีอยู่ได้ แต่ GLONASS จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติม ดูรูปที่ 1 และ 2
รูปที่ 1.
รูปที่ 2.การเปลี่ยนแปลงเบสแบนด์ ชิ้นส่วนเพื่อรองรับ GLONASS
ในส่วน RF นั้น LNA, แอมพลิฟายเออร์ RF และมิกเซอร์ตัวแรกถูกรวมเข้าเป็นช่องเดียว สิ่งนี้ช่วยให้เราประหยัดจำนวนพินชิปและลดการใช้พลังงานให้เหลือน้อยที่สุด นอกจากนี้ ยังช่วยรักษาต้นทุนภายนอกสำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์อีกด้วย สัญญาณ GLONASS ซึ่งลดลงในมิกเซอร์แรกเหลือ 30 MHz จะเข้าสู่ช่องทางการประมวลผลรอง (แสดงเป็นสีน้ำตาล) และเมื่อผสมกันเป็น 8 MHz จะถูกป้อนไปยัง ADC ที่แยกจากกัน จากนั้นไปยังส่วนเบสแบนด์
ส่วนเบสแบนด์ให้ขั้นตอนการประมวลผลเบื้องต้นเพิ่มเติม (ระบุด้วยสีน้ำตาล) ซึ่งจะแปลงสัญญาณเป็น 8 MHz ซึ่งจำเป็นสำหรับการป้อนเข้าสู่เบสแบนด์และส่งสัญญาณผลลัพธ์ผ่านตัวกรองป้องกันการรบกวน และยังลดความถี่ในการสุ่มตัวอย่างเป็น ค่ามาตรฐานคือ 16 เหมาะสำหรับการประมวลผลในฮาร์ดแวร์ DSP
อุปกรณ์รับสัญญาณและช่องติดตามที่มีอยู่สามารถเลือกสถานที่และเวลาในการรับสัญญาณ GPS/GALILEO หรือ GLONASS ซึ่งทำให้การกระจายช่องสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มดาวดาวเทียมมีความยืดหยุ่นมาก
สังเกตเห็นได้น้อยลงแต่มาก จุดสำคัญที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพของระบบคือซอฟต์แวร์ที่ควบคุมทรัพยากรฮาร์ดแวร์เหล่านี้ อันดับแรกเพื่อปิดลูปการติดตาม PLL และทำการวัด และประการที่สองคือตัวกรอง Kalman ซึ่งจะแปลงข้อมูลที่วัดได้เป็นข้อมูล PVT ที่ผู้ใช้ต้องการ
ทั้งหมดนี้ผ่านการดัดแปลงโครงสร้างเพื่อให้รองรับการทำงานกับกลุ่มดาวดาวเทียมจำนวนมาก ไม่ใช่แค่ GLONASS ในกรณีนี้คือส่วนขยายซอฟต์แวร์ เพื่อเป็นเจ้าภาพระดับโลกในอนาคตระบบนำทาง
จะกลายเป็นขั้นตอนของการพัฒนาเชิงวิวัฒนาการ และไม่จำเป็นต้องมีการดัดแปลงคริสตัลอย่างจริงจัง
ซอฟต์แวร์นี้ทำงานบนชิปจริงมาตั้งแต่ปี 2010 แต่ใช้สัญญาณจากเครื่องจำลองหรือเสาอากาศแบบคงที่บนหลังคา มีเพียงข้อมูล GPS เท่านั้น ซึ่งดีมากจนไม่อนุญาตให้มีการวิจัยเพื่อปรับปรุงระบบ ในช่วงต้นปี 2011 ตัวอย่างชิปก่อนการผลิตจริงและบอร์ดพัฒนาที่มีเสาอากาศในบรรจุภัณฑ์ก็มีวางจำหน่าย ทำให้การทดสอบภาคสนามแบบเคลื่อนที่เป็นไปได้ทั่วโลก
ผลลัพธ์ที่แท้จริง
ก่อนการเกิดคริสตัลที่มีการรับสัญญาณหลายระบบ ผลลัพธ์ก็มองเห็นได้จากการทดสอบเบื้องต้นที่ดำเนินการโดยใช้เครื่องรับระดับมืออาชีพที่มีการวัด GPS และ GLONASS แยกกัน อย่างไรก็ตาม การทดสอบเหล่านี้ไม่ได้ให้ข้อมูลที่ดีสำหรับผู้รับผู้บริโภคเนื่องจากมีความไวต่ำ เครื่องรับต้องการสัญญาณที่สะอาดเพียงพอในการขับเคลื่อน PLL แต่ไม่สามารถทำได้ในสภาพแวดล้อมในเมือง และที่สำคัญที่สุด เครื่องรับได้สร้างโซลูชันที่แยกจากกันสองโซลูชันโดยมีดาวเทียมเพิ่มเติมอย่างต่อเนื่องเพื่อจัดการกับความแตกต่างของเวลาระหว่างระบบ วิธีแก้ปัญหาที่ไม่เกี่ยวข้องไม่อนุญาตให้ทำนายตำแหน่งของดาวเทียมในกลุ่มดาวหนึ่งโดยการคำนวณตำแหน่งตามพิกัดที่คำนวณโดยใช้อีกกลุ่มหนึ่งซึ่งเป็นหนึ่งในข้อได้เปรียบหลักของเครื่องรับ GNSS หลายระบบ
การจำลองดาวเทียมที่มองเห็นได้ดำเนินการในปี 2010 ในเมืองที่มีความหนาแน่นสูงในอิตาลี ซึ่งเป็นศูนย์กลางของมิลาน ผลลัพธ์ซึ่งเฉลี่ยทุกนาทีเป็นเวลา 24 ชั่วโมงเต็มแสดงไว้ในตารางที่ 1 จำนวนดาวเทียมที่มองเห็นโดยเฉลี่ยเพิ่มขึ้นจาก 4.4 ที่มี GPS เท่านั้น เป็น 7.8 สำหรับ GPS+GLONASS โดยจำนวนจุด No Fix เท่ากับศูนย์ ยิ่งไปกว่านั้น ในโหมด "GPS เท่านั้น" ได้รับคะแนนปลอม 380 จุด ซึ่งคิดเป็นประมาณ 26% ของเวลารับทั้งหมดตารางที่ 1.จีพีเอสและจีพีเอสความถูกต้องและความพร้อมใช้งาน
อย่างไรก็ตาม ความพร้อมใช้งานของดาวเทียมไม่ได้สิ้นสุดในตัวเอง การมีดาวเทียมมากขึ้นในพื้นที่เล็กๆ เดียวกันของซีกโลกท้องฟ้าเหนือเขตเมืองอาจไม่เพียงพอเนื่องจากความแม่นยำทางเรขาคณิตลดลง ในการตรวจสอบข้อมูลนี้ ความแม่นยำทางเรขาคณิตที่แสดงโดย HDOP เมื่อใช้ GLONASS และ GPS ร่วมกัน ผลลัพธ์ที่ได้ก็ดีขึ้น 2.5 เท่า
การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าในเมืองทดสอบแต่ละแห่ง มีดาวเทียมเพิ่มเติมอีกสองถึงสามดวง แต่มีหนึ่งในนั้นถูกใช้สำหรับการจับเวลา เมื่อใช้เครื่องรับที่มีความไวสูงรวมกันบนชิปตัวเดียว เราสันนิษฐานว่าจะต้องมีดาวเทียมเพิ่มอีกสี่หรือห้าดวงเข้ามาเกี่ยวข้อง
ผลลัพธ์ที่แท้จริงเกินความคาดหมายของเรามาก ประการแรก สัญญาณจากดาวเทียมอื่นๆ จำนวนมากปรากฏขึ้น เนื่องจากการทดสอบและการจำลองก่อนหน้านี้ทั้งหมดไม่รวมสัญญาณที่สะท้อนกลับ เมื่อมีสัญญาณเพิ่มเติม เครื่องรับจึงปรับปรุงประสิทธิภาพ DOP อย่างมาก ผลของการสะท้อนต่อความแม่นยำลดลงอย่างมาก ประการแรกเนื่องจากเรขาคณิตของตำแหน่งที่ดีขึ้น และประการที่สองเนื่องจากความสามารถของอัลกอริธึม FDE/RAIM ในการรักษาความเสถียรในการติดตามดาวเทียม นอกจากนี้ จำนวนสัญญาณเท็จที่สามารถบิดเบือนข้อมูลพิกัดได้ลดลง
ผลลัพธ์ที่นำเสนอที่นี่ได้มาจากตัวรับความไวสูงแบบครบวงจร เช่น ตัวรับ NAVIA ML8088s ที่ใช้ชิป STA8088s ได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อตรวจจับสัญญาณได้อย่างมาก ระดับต่ำและรับผลลัพธ์ที่ได้รับโดยตรงจากดาวเทียมทุกดวงในขอบเขตการมองเห็นโดยไม่คำนึงถึงกลุ่มดาว ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความพร้อมใช้งานของดาวเทียม 100% และปรับปรุงความแม่นยำอย่างมากในสภาพแวดล้อมในเมืองที่ยากลำบาก
ความพร้อมใช้งาน
การใช้เครื่องรับที่มีความไวสูงซึ่งเป็นอิสระจาก Phase-locking Loops (PLL) ช่วยให้เข้าถึงได้เต็มรูปแบบในเมืองสมัยใหม่ แม้ว่าจะสะท้อนจากพื้นผิวกระจกในอาคารสมัยใหม่ก็ตาม ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีคำจำกัดความอื่นของความพร้อมใช้งานนอกเหนือจาก "ดาวเทียมสี่ดวงที่มีอยู่" ตัวอย่างเช่น การติดตามดาวเทียมในระดับคุณภาพสัญญาณที่กำหนด ซึ่งผลลัพธ์จะขึ้นอยู่กับ DOP แม้แต่ DOP ก็ยากที่จะประมาณได้ เนื่องจากตัวกรองคาลมานกำหนดน้ำหนักที่แตกต่างกันให้กับดาวเทียมแต่ละดวง ซึ่งจะไม่นำมาพิจารณาเมื่อคำนวณ DOP และนอกเหนือจากการวัดผลแบบทันทีแล้ว ตัวกรองนี้ใช้ตำแหน่งในอดีตและความเร็วปัจจุบัน ซึ่งทำให้ความแม่นยำของตำแหน่งไม่เปลี่ยนแปลง
รูปที่ 3 แสดงความพร้อมใช้งานของดาวเทียมในโหมดการติดตาม การทดสอบเกิดขึ้นในย่านการเงินของลอนดอนในเดือนพฤษภาคม 2554
ดาวเทียมที่ติดตาม –จีพีเอส, โกลนาส,จีพีเอส+โกลนาส
รูปที่ 3.จีพีเอส(ทำเครื่องหมายด้วยสีน้ำเงิน) เทียบกับ GLONASS (ทำเครื่องหมายด้วยสีแดง) และดาวเทียมที่ติดตามทั้งหมดGNSS(ทำเครื่องหมายด้วยสีเขียว)
ดังที่เห็นได้ในรูป 3 ทั้งหมดมีดาวเทียม GLONASS 7-8 ดวงและ 8-9 ดวง ดาวเทียม GPSนั่นคือ multi-GNSS - ประมาณ 16 ดาวเทียม มีช่วงหนึ่งที่ไม่ได้รับสัญญาณดาวเทียม: ระหว่างทางเดินอุโมงค์ Blackfriars Underpass ประทับเวลาประมาณ 156400 วินาที ในพื้นที่อื่นๆ ของเมือง ที่เวลาประมาณ 158,500 และ 161,300 วินาที ทัศนวิสัยลดลงเหลือดาวเทียม 4 ดวง แต่จำนวนรวมไม่ต่ำกว่าแปดดวง ควรสังเกตว่าการทดสอบเกิดขึ้นในเมืองเก่าซึ่งมีอาคารหินเป็นส่วนใหญ่ ดังนั้นสัญญาณสะท้อนแสงจึงอ่อนกว่าอาคารกระจกและโลหะ
แม้ว่าความพร้อมใช้งานของดาวเทียมจะอยู่ที่นอกอุโมงค์ 100% แต่อาจถูกจำกัดโดย DOP หรือความแม่นยำของตำแหน่ง ดังที่เห็นในรูปที่ 4 จากการทดสอบอื่นๆ ในลอนดอน DOP หลาย GNSS ยังคงต่ำกว่า 1 ตามที่ควรจะเป็นกับดาวเทียมที่มองเห็นได้ 10-16 ดวง ในขณะที่ DOP ที่ใช้ GPS เท่านั้นมักจะสูงกว่า 4 โดยไม่มีการบิดเบือนเนื่องจากการสะท้อนและ สัญญาณอ่อน DOP จะเพิ่มขึ้นอย่างมากเป็น 10 ที่จุดสูงสุด
จีพีเอสเปรียบเทียบกับGNSS
รูปที่ 4.เท่านั้นจีพีเอสต่อต้านการรวมกันจีพีเอส/ตัวบ่งชี้การลดความแม่นยำของ GLONASS
เนื่องจากการทดสอบที่ดำเนินการในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2554 นั้นเบาพอที่จะสร้างสภาวะที่ตึงเครียดซึ่ง GPS จะต้องรองรับ multi-GNSS การทดสอบใหม่จึงดำเนินการในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2554 ดังที่แสดงในภาพถ่ายทางอากาศ (รูปที่ 5) การทดสอบได้ดำเนินการในอาคารสูงทันสมัยของเมือง Canary Wharf นอกจากนี้ ถนนในเมืองยังแคบมาก ซึ่งทำให้ความท้าทายของเมืองยากยิ่งขึ้น อาคารกระจกและโลหะในย่านสมัยใหม่ของเมืองมีแนวโน้มที่จะให้การสะท้อนได้ดีกว่าอาคารหิน ส่งผลให้อัลกอริธึม RAIM และ FDE ไม่อยู่ในแผนภูมิ
รูปที่ 5 GPS เทียบกับ GNSS, ลอนดอน, Canary Wharf
การได้รับผลลัพธ์แบบ GPS เพียงอย่างเดียวนั้นทำได้ยาก (แสดงเป็นสีเขียว) โดยเฉพาะในส่วนปิดของสถานี Docklands ด้านซ้ายกลาง และรางด้านล่าง
รูปที่ 6 แสดงผลการทดสอบจริงเดียวกันกับที่แสดงบนแผนที่ถนน
รูปที่ 6 GPS เทียบกับ GNSS, ลอนดอน, Canary Wharf, แผนผัง
การทดสอบ Multi-GNSS (สีน้ำเงิน) แสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่ดีมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนเหนือ (ตะวันออก) ของวง (การขับรถในสหราชอาณาจักรจะอยู่ทางซ้าย ดังนั้นตามเข็มนาฬิกาจะสร้างวงวนทางเดียว)
รูปที่ 7. a) การทดสอบในโตเกียว: Teseo-I (GPS) กับ Teseo-II (GNSS); b) DOP เมื่อทดสอบในโตเกียว
มีการทดสอบเพิ่มเติมที่สำนักงานของ STMicroelectronics ทั่วโลก รูปที่ 7a แสดงการทดสอบในโตเกียว โดยที่สีเหลืองแสดงถึงผลการทดสอบของชิปรุ่นก่อนหน้าที่ไม่มี GLONASS และสีแดงหมายถึง Teseo-II ที่มี GPS+GLONASS
รูปที่ 7b ให้คำชี้แจงบางประการเกี่ยวกับคำจำกัดความความแม่นยำโดยการแสดง DOP ตลอดการทดสอบ คุณจะเห็นว่า Teseo-II DOP แทบจะไม่สูงกว่า 2 แต่ DOP ที่ใช้ GPS เท่านั้น (Teseo-I) อยู่ระหว่าง 6 ถึง 12 ในพื้นที่วงกลมทางตอนเหนือ
เราขอย้ำอีกครั้งว่าอัลกอริธึมการทดสอบนั้นง่ายสำหรับ GPS แต่ความแม่นยำในการพิจารณานั้นทำได้ยาก
การทดสอบเพิ่มเติมในโตเกียวดำเนินการบนถนนในเมืองที่แคบกว่าภายใต้เงื่อนไขการทดสอบเดียวกัน ดังแสดงในรูปที่ 9 สีน้ำเงิน - GPS เท่านั้น สีแดง - GPS+GLONASS พบว่ามีการปรับปรุงผลลัพธ์อย่างมีนัยสำคัญ
รูปที่ 9 ใช้โทนสีเดียวกันเพื่อแสดงผลลัพธ์ของการทดสอบในดัลลาส คราวนี้ใช้เครื่องรับ GPS ของคู่แข่งเทียบกับ Teseo-II ในการกำหนดค่า GPS+GLONASS ซึ่งกลับเห็นผลลัพธ์ที่ดีมากอีกครั้ง
รูปที่ 8 เท่านั้นจีพีเอส(สีน้ำเงิน) กับหลายGNSS(สีแดง), โตเกียว.
รูปที่ 9 เท่านั้นจีพีเอส(สีน้ำเงิน ตัวรับสัญญาณของผู้ผลิตคู่แข่ง) เมื่อเทียบกับGNSS(สีแดง), ดัลลัส.
กลุ่มดาวบริวารอื่นๆ
แม้ว่าฮาร์ดแวร์เทสโอ— ครั้งที่สองรองรับและกาลิเลโอ, ยังไม่มีดาวเทียมกาลิเลโอ(ณ เดือนกันยายน 2554) ดังนั้นอุปกรณ์ที่ใช้ชิปนี้ซึ่งมีการใช้งานทั่วโลกจึงยังไม่มีซอฟต์แวร์ที่โหลดไว้เพื่อให้บริการกลุ่มดาวดาวเทียมนี้ อย่างไรก็ตามหากถึงเวลาใช้งาน กาลิเลโอมีโอกาสที่จะอัปเดตซอฟต์แวร์อยู่เสมอ
ระบบ QZSS ของญี่ปุ่นมีดาวเทียมหนึ่งดวง ซึ่งส่งสัญญาณที่รองรับ GPS แบบเดิม สัญญาณ SBAS และสัญญาณ L1C BOC Teseo-II สามารถจัดการสองซอฟต์แวร์แรกได้ด้วยความช่วยเหลือของฟังก์ชันของซอฟต์แวร์ที่โหลดอยู่ในปัจจุบัน และแม้ว่าการใช้ SBAS จะไม่มีประโยชน์ในสภาพแวดล้อมในเมือง เนื่องจากการสะท้อนของสัญญาณและการรบกวนเกิดขึ้นเฉพาะที่และตรวจไม่พบ วัตถุประสงค์ของ ระบบ QZSS คือการจัดหาดาวเทียมที่มีมุมกว้างมากเพื่อให้ดาวเทียมนี้สามารถใช้งานได้ตลอดเวลาในเขตเมือง
รูปที่ 10 แสดงการทดสอบในไทเป (ไต้หวัน) โดยใช้ GPS (สีเหลือง) เทียบกับ multi-GNSS (GPS บวกดาวเทียม QZSS หนึ่งดวง (สีแดง)) และความจริงภาคพื้นดิน (สีม่วง)
รูปที่ 10 เท่านั้นจีพีเอส(สีเหลือง) กับหลายGNSS (จีพีเอส+
คิวแซส (ดาวเทียม 1 ดวง สีแดง)) ค่าจริง -ไลแลค, ไทเป
ทำงานต่อไป
การทดสอบจะยังคงได้รับผลลัพธ์เชิงปริมาณที่แม่นยำยิ่งขึ้น การทดสอบจะเกิดขึ้นในสหราชอาณาจักร โดยมีแผนที่ถนนพร้อมข้อมูลเวกเตอร์เพื่อแสดงเส้นทางการเดินทางจริง มีการวางแผนที่จะปรับเปลี่ยนฮาร์ดแวร์เพื่อรองรับระบบเข็มทิศและ GPS-III (L1-C) นอกเหนือจากกาลิเลโอที่มีอยู่ การค้นหาและติดตามสัญญาณเหล่านี้ได้แสดงให้เห็นแล้วโดยใช้ตัวอย่างสคริปต์การออกอากาศที่บันทึกไว้ล่วงหน้าบนเครื่องจำลองสัญญาณ GNSS
เข็มทิศไม่สามารถใช้งานได้ในปี 2554 ในการเชื่อมโยงนี้ งานเกี่ยวกับการนำซิลิคอนของ Teseo-II ไปใช้นั้นมุ่งเน้นไปที่ความยืดหยุ่นสูงสุดในเงื่อนไขของความยาวโค้ดที่แตกต่างกันเป็นหลัก เช่น BOC หรือ BPSK ซึ่งอนุญาตให้กำหนดค่าฟังก์ชันต่างๆ ต่อหน้าซอฟต์แวร์ที่โหลดไว้หนึ่งตัวหรือตัวอื่นได้ ฮาร์ดแวร์ DSP เพื่อให้เข้ากันได้ระหว่างกลุ่มดาวดาวเทียมต่างๆ
ผลลัพธ์ของการทำงานเกี่ยวกับความเข้ากันได้ รุ่นปัจจุบันชิป GNSS หลายตัวอ่อนแอ: เนื่องจากความถี่กลาง 1561 MHz ของระบบเข็มทิศสามารถรักษาได้โดยออสซิลเลเตอร์ที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้าและ PLL เท่านั้น ระบบเข็มทิศจึงไม่สามารถทำงานพร้อมกันกับกลุ่มดาวดาวเทียมอื่น ๆ นอกจากนี้ อัตราการส่งรหัสในระบบ Compass คือ 2 ล้าน bps ซึ่ง Teseo-II ไม่รองรับเช่นกัน และสามารถทำให้เป็นมาตรฐานได้ผ่านการใช้วงจรทางเลือกภายนอก ซึ่งหมายความว่าสัญญาณขาดหายอย่างรุนแรง
ดังนั้นงานสนับสนุนของ Compass จึงเกี่ยวข้องกับการวิจัยและการพัฒนาซอฟต์แวร์ สำหรับโซลูชันระบบเดียว หรือใช้ชิป RF แยกต่างหาก
สัญญาณเข็มทิศทั่วโลกซึ่งอยู่ในรูปแบบสัญญาณ GPS/GALILEO ที่ความถี่พาหะและตามความยาวและอัตราของรหัส จะเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์ภายในวงจร GNSS หลายวงจรเดียว แต่มีแนวโน้มว่าจะไม่ใช่ก่อนปี 2020
การทดสอบในสภาพเมืองจะถูกทำซ้ำในขณะที่กลุ่มพัฒนาขึ้นกาลิเลโอ. หากมี 32 ช่อง สามารถใช้การหาร 11/11/10 ได้ (จีพีเอส/ กาลิเลโอ/GLONASS) ต่อหน้าทั้งสามกลุ่มที่สมบูรณ์ แต่ภายในกรอบของข้อกำหนดที่ทันสมัยสำหรับบริการนำทางการรวมกัน 14/8/10 ก็เพียงพอแล้ว
บทสรุป
เครื่องรับหลายระบบสามารถรวม GPS, GLONASS และ GALILEO ไว้ด้วยต้นทุนที่เพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อย ด้วยช่องติดตาม 32 ช่องและดาวเทียมที่มองเห็นได้มากถึง 22 ดวง แม้ในสภาพแวดล้อมในเมืองที่เลวร้ายที่สุด สามารถรับประกันความพร้อมใช้งาน 100% และความแม่นยำของตำแหน่งที่ยอมรับได้ ในระหว่างการทดสอบ โดยทั่วไปจะมองเห็นดาวเทียมได้ 10–16 ดวง การวัดหลายครั้งทำให้อัลกอริธึม RAIM และ FDE มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการกำจัดสัญญาณที่สะท้อนได้ไม่ดี ขณะเดียวกันก็ลดผลกระทบทางเรขาคณิตของการบิดเบือนสัญญาณที่เหลืออยู่ให้เหลือน้อยที่สุด
เมื่อเร็ว ๆ นี้ด้วยการพัฒนา Russian GLONASS ความต้องการของตลาดการนำทางสำหรับเครื่องรับหลายระบบก็เพิ่มขึ้นเท่านั้น บริษัทในประเทศหลายแห่งใช้ชิปตัวเดียว เอสทีเอ็มเพื่อพัฒนาโมดูล GLONASS ของคุณเองและอุปกรณ์แพ็คเกจสำเร็จรูป โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปี 2554 บริษัท NAVIA ได้เปิดตัว GLONASS/ จีพีเอส/ กาลิเลโอโมดูลการทดสอบซึ่งแสดงผลลัพธ์ที่ดีมาก.
ความพร้อมใช้งานทันทีหรือแบบรวม(ภาษาอังกฤษ) ความพร้อมใช้งาน – หมายถึง % ของเวลาที่เป็นไปตามเงื่อนไข PDOP<=6 при углах места КА >= 5 องศา ตัวอย่างง่ายๆ: ในสมัยก่อนก่อนปี 2010 ความพร้อมใช้งานของ GLONASS ในบางพื้นที่ของโลกไม่สูงกว่า 70-80% แต่ตอนนี้มีอยู่ทุกที่ 100%!)
ลดความแม่นยำหรือ การลดความแม่นยำทางเรขาคณิต(ภาษาอังกฤษ) การเจือจางความแม่นยำ DOP, ภาษาอังกฤษ การเจือจางทางเรขาคณิตของความแม่นยำ (GDOP)
ราม(ภาษาอังกฤษ) การตรวจสอบความสมบูรณ์อัตโนมัติของผู้รับ Autonomous Receiver Integrity Monitoring (ARIC) เทคโนโลยีที่ออกแบบมาเพื่อประเมินและรักษาความสมบูรณ์ของระบบ GPS และตัวรับสัญญาณ GPS นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในกรณีที่ถูกต้อง จีพีเอสทำงานระบบเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้มั่นใจถึงระดับความปลอดภัยที่เพียงพอ เช่น ในการบินหรือการเดินเรือทางทะเล