GLONASS/GPS ყველასთვის: ტესტები ერთჩიპიანი მიმღების პოზიციონირების სიზუსტისა და ხელმისაწვდომობისთვის რთულ სამუშაო პირობებში

ფილიპ მატოსი (ფილიპ მატოსი)
თარგმანი: ანდრეი რუსაკი
support@site
ვიქტორია ბულანოვა
[ელფოსტა დაცულია]
ერთი ჩიპიანი GNSS მიმღები, რომელიც ახლა შევიდა მასობრივ წარმოებაში, ტესტირება ჩაუტარდა მჭიდრო ურბანულ გარემოში, რათა ეჩვენებინა მრავალსისტემური (GLONASS და GPS) მუშაობის უპირატესობები, როგორც სამომხმარებლო მიმღები. კომბინირებული GLONASS/GPS სისტემის გამოყენება დაიწყო გეოდეზიური კვლევებისთვის რამდენიმე ათეული ათასი მიმღებით; ამჟამად მუშაობს მილიონობით ასეთი სამომხმარებლო მოწყობილობა. პერსონალური სატელიტური სანავიგაციო მოწყობილობების რაოდენობის ზრდის, საავტომობილო OEM სისტემების და მობილური ტელეფონების გაჩენის წყალობით, 2011 წელს შესაძლებელი გახდა მნიშვნელოვანი ბაზრის მოცულობის მიღწევა. სანავიგაციო მომხმარებლის მოწყობილობების ბაზრის განვითარების პერსპექტივაში ნდობა უბიძგებს მაღალი სიხშირის სპეციფიკური კომპონენტების მწარმოებლებს, როგორიცაა ანტენები და SAW ფილტრები, გაზარდონ წარმოების მოცულობა და გააუმჯობესონ საქონლის ღირებულება. ერთ-ერთი პირველი რუსული კომპანია, რომელმაც მოდულები გამოუშვა STM მიმღების ბაზაზე, იყო NAVIA. NAVIA GLONASS-ის მოდულებმა უკვე დაამტკიცეს თავი, როგორც საიმედო, მოსახერხებელი მოდულები მზა სანავიგაციო ტერმინალების წარმოებისთვის და მოძრავი ობიექტების კონტროლისთვის. მოდულის სხვადასხვა ტესტებმა აჩვენა, რომ ML8088s და GL 8088s აკმაყოფილებს მწარმოებლის ყველა მითითებულ მახასიათებელს და მათი წარმატებით გამოყენება შესაძლებელია მონიტორინგის მოწყობილობებში.

ერთი ჩიპიანი GLONASS/GPS მიმღების ტესტები ჩატარდა ლონდონში, ტოკიოში და ტეხასში, რათა აჩვენა, რომ ყველა ხილული GLONASS თანამგზავრის ერთობლივი გამოყენება GPS-თან ერთად უზრუნველყოფს უკეთეს პოზიციონირების ხელმისაწვდომობას მკვრივ ქალაქებში და ცუდი პოზიციონირების ხელმისაწვდომობის შემთხვევაში. - უკეთესი პოზიციონირება, სიზუსტე.

აშკარაა, რომ მულტისისტემურ მიმღებებზე დიდი მოთხოვნაა სამომხმარებლო ბაზარზე. მათ შეუძლიათ უზრუნველყონ უფრო დიდი რაოდენობის თანამგზავრების მუშაობა „ურბანული კანიონების“ პირობებში, სადაც ციური ნახევარსფეროს მხოლოდ ნაწილი ჩანს ხილვადობის ზონაში და საჭიროა მაღალი საიმედოობა არასაჭირო სიგნალების გაფილტვრისას, როდესაც სასარგებლო სიგნალების ხარისხი ძალიან მაღალია. დეგრადირებულია მრავალი არეკვლისა და შესუსტების გამო. ქვემოთ მოკლედ აღწერილია GLONASS სისტემის (და შემდგომში GALILEO) ინტეგრაციის სირთულეები, რომლის საფუძველზეც იწარმოება ეკონომიური მოწყობილობები მასობრივი მომხმარებლისთვის. ასეთი ბაზრისთვის, ერთი მხრივ, ღირებულება პირველ ადგილზეა, ხოლო მეორეს მხრივ, არის მაღალი შესრულების მოთხოვნები, რომლებიც დაკავშირებულია დაბალი სიგნალის დონესთან, ენერგიის შეზღუდულ მოხმარებასთან, ცივ დაწყების ხანმოკლე დროებთან და პოზიციონირების სტაბილურობასთან.

მიზანი იყო ყველა ხელმისაწვდომი თანამგზავრის გამოყენება შიდა და ურბანულ გარემოში სამომხმარებლო სანავიგაციო მოწყობილობების მუშაობის გასაუმჯობესებლად. 2011 წელი გავიდა GLONASS-ის მხარდაჭერით; ამ სატელიტური სისტემის განვითარება დაახლოებით სამი წლით უსწრებს GALILEO-ს. მიმღებების დაპროექტებისას მნიშვნელოვანი იყო GLONASS-ისა და GPS-ის ტექნიკის მხარდაჭერის შეუთავსებლობის პრობლემების გადალახვა. ანუ, სიხშირით მოდულირებული GLONASS სიგნალი მოითხოვდა უფრო ფართო სიხშირის დიაპაზონს, ვიდრე GPS-ის მიერ გამოყენებული იმპულსური კოდის მოდულაციის სიგნალები, გამტარი ფილტრები სხვადასხვა სიხშირის ცენტრებით და სიგნალის ელემენტების სხვადასხვა გადაცემის სიჩქარით. და ეს ყველაფერი მიმღების ღირებულების მნიშვნელოვნად გაზრდის გარეშე.

იდეალურ საოპერაციო პირობებში, დამატებითი თანავარსკვლავედებიდან თანამგზავრები არაეფექტური იქნება, რადგან პოზიციონირების ხელმისაწვდომობამე ვუახლოვდები 100 პროცენტს მხოლოდ GPS-ის გამოყენებით. ფიქსაციის რეჟიმში პოზიციონირებისთვის გამოყენებული შვიდი, რვა ან ცხრა თანამგზავრის იონოსფეროში ყოფნა ამცირებს მთლიან შეცდომას და იძლევა სწორ კოორდინატებს.

ექსტრემალურ ოპერაციულ პირობებში, მხოლოდ GPS-ის გამოყენება საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ პოზიცია, მაგრამ ციური ნახევარსფეროს ვიწრო ნაწილში კონცენტრირებული მხოლოდ სამი, ოთხი, ხუთი თანამგზავრის გამოყენება იწვევს DOP-ის ცუდ მნიშვნელობებს. თანამგზავრების რაოდენობის გაზრდა მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს სიზუსტეს, რითაც აუმჯობესებს DOP-ს და საშუალოდ აგროვებს მრავალმხრივ შეცდომებს. განლაგებული თანამგზავრების რაოდენობის შეზღუდვა იწვევს მრავალმხრივი შეცდომების დაწესებას გაძლიერებული DOP-ების კოორდინატების განსაზღვრაში. მეორე ან მესამე თანავარსკვლავედის დამატება გულისხმობს ხილული თანამგზავრების რაოდენობის გაფართოებას და, შესაბამისად, მეტი თანამგზავრი ჩართულია კოორდინატების განსაზღვრის პროცესში, რაც იწვევს შეცდომების შემცირებას.

ამიტომ, ექსტრემალურ პირობებში, სადაც მხოლოდ GPS-ის გამოყენება არ არის საკმარისი, GLONASS თანამგზავრების (და შემდგომში GALILEO) დამატებითი გამოყენება ზრდის პოზიციონირების ხელმისაწვდომობას 100%-მდე (გარდა მიწისქვეშა გვირაბებისა).

სინამდვილეში, ხელმისაწვდომობა არის თვითგაუმჯობესებული პოზიტიური გამოხმაურების მარყუჟი: ვინაიდან თანამგზავრებს მუდმივად ადევნებთ თვალყურს, მაშინაც კი, თუ ისინი უარყოფენ მონაწილეობას პოზიციონირების პრობლემის მიმდინარე გადაწყვეტაში RAIM / ხარვეზის და FDE ალგორითმების გამოყენებით, არ არის საჭირო ძებნა. ისევ მათთვის - ისინი უკვე ხელმისაწვდომი გახდა ადრე გამოსაყენებლად. თუ პოზიციონირების პროცესი არ შეფერხდა, მაშინ შესაძლებელია გაგრძელდეს დახურული დაბრკოლებების მქონე თანამგზავრების ფაზების ზუსტი პროგნოზირება, რაც საშუალებას აძლევს მათ გამოიყენონ მყისიერად ჩრდილებიდან გასვლისას, რადგან არ საჭიროებს დამატებითი ინფორმაციის მიღებას მათ მოსაძიებლად და გამოსწორებისთვის.

დამატებითი ხილული თანამგზავრები ძალიან მნიშვნელოვანია მომხმარებლისთვის, კერძოდ, მაგალითად, "თვითდახმარებით" ("თვითმომსახურებით"), როდესაც მინიმალური ჯგუფი წარმოდგენილია ხუთი თანამგზავრით, ვიდრე სამი ან ოთხი, რათა დამოუკიდებლად დაადგინეთ, რომ ყველა თანამგზავრი არის „სწორი“, მიმღების ავტონომიური მთლიანობის მონიტორინგის (RAIM) ტექნიკის გამოყენებით. „თვითმომსახურებას“ კიდევ უფრო მნიშვნელოვანი უპირატესობები აქვს GLONASS-ისთვის: არ არის საჭირო რაიმე ინფრასტრუქტურა, როგორიცაა დამხმარე სერვერები, რაც ყოველთვის იწვევს მომსახურების შეფერხებას. სატელიტური ორბიტის პარამეტრების კეპლერის ფორმატში გადაცემის GLONASS მეთოდი ასევე ძალიან შესაფერისია "თვითმომსახურების" ალგორითმისთვის.

ტესტის ღირებულება

ურბანულ გარემოში მრავალსისტემური მოწყობილობების უპირატესობების დახასიათების წინა მცდელობები შეფერხებული იყო პროფესიონალური მიმღების გამოყენების აუცილებლობით, რომლებიც არ არის შექმნილი სიგნალის ასეთი დონისთვის და უნდა მიეღოთ ცალკეული შედეგები თითოეული ჯგუფისთვის ან შეეწირათ ერთ-ერთი სატელიტური გაზომვა გაზომვისთვის. დრო. ამ გარემოებებმა არ მოგვცა საშუალება გაგვეგრძელებინა მოწყობილობების ტესტირება, რომლებიც მასობრივ ბაზარზე შესვლას იგეგმებდნენ.

ახალი მრავალსისტემური გადაწყვეტის გამოშვებას დიდი მნიშვნელობა აქვს, ვინაიდან ტესტირებადი მიმღები არის მართლაც მასობრივი წარმოების მოწყობილობა, თუ მას აქვს გაზრდილი მგრძნობელობა და სრულიად მზად არის როგორც გაზომვისთვის, ასევე გამოთვლებისთვის. ამრიგად, ამ სტატიის ავტორი პირველად აცნობებს ტესტის აბსოლუტურად საიმედო შედეგებს.

ფონი

ტესტები ჩატარდა ერთ ჩიპიან GNSS მიმღებზე Teseo-II (STA-8088). მოკლე ისტორია: ეს არის STM-ის მიერ წარმოებული 2009 წლის პროდუქტი, რომელიც დაფუძნებულია Cartesio+-ზე GPS/GALILEO-ით და ციფრული სიგნალის პროცესორით (DSP) უკვე ჩართული იყო, ის მზად იყო GLONASS-ის ფუნქციონირებით დასანერგად, რამაც გამოიწვია Teseo-II ჩიპის შექმნა. (2010 წლის პროდუქტი). ტესტის შედეგები რეალური სატელიტური სიგნალებით იქნა მიღებული Baseband ჩიპზე FPGA დანერგვისას 2009 წლის ბოლოს, ხოლო 2010 წელს მზა ჩიპის გამოყენებით.

მიმდინარე დიზაინი მოითხოვდა დამატებით მცირე მოდიფიკაციას. საჭირო DSP ტექნიკისა და პროგრამული უზრუნველყოფის ცვლილებები უმნიშვნელო იყო და შედის TeseoII მიკროსქემის მომდევნო დაგეგმილ განახლებაში. RF ნაწილის მიკროსქემის განხორციელება მოითხოვდა ბევრად მეტ ყურადღებას, ვიდრე ორარხიან წრედს შუალედური სიხშირის (IF) ეტაპით და ანალოგური ციფრული გადამყვანით (ADC), დამატებითი სიხშირის კონვერტაციით და უფრო ფართო გამტარუნარიანობის IF ფილტრით. მაგრამ, ვინაიდან ბროლის ფართობი მასზე განთავსებული RF ნაწილით ძალიან მცირეა მთლიან მოცულობაში, წრედის 30%-იანი ზრდაც კი უმნიშვნელოა მთელი მიკროსქემისთვის. გამომდინარე იქიდან, რომ ჩიპის დიზაინი არის საერთო ერთჩიპიანი სისტემისთვის (RF და BB, ანტენიდან პოზიციონირებამდე, სიჩქარე და დრო (PVT)), ასე რომ, 65 ნმ პროცესისთვის კვარცხლბეკის მთლიანი ფართობი ძალიან მცირეა.

კომერციული თვალსაზრისით, სამივე თანავარსკვლავედის ჩართვა (GPS/GLONASS დაგალილეო) ერთ ჩიპში ახალია მომხმარებლისთვის. რუსულ ბაზარზე მყოფმა ბევრმა კომპანიამ დააკმაყოფილა ორსისტემური მიდგომა, მხოლოდ იმისთვის, რომ დააკმაყოფილოს რუსეთის მთავრობის მოთხოვნები GLONASS სისტემაში მუშაობის აუცილებლობის შესახებ. ისინი არ ფიქრობდნენ გლობალურ მომავალზე, როდესაც მსოფლიოში რამდენიმე პოზიციონირების დაჯგუფება იარსებებს და შესაძლოა ამ პროცესში მონაწილე თითოეულმა ქვეყანამ კიდევ წამოაყენოს მოთხოვნები საკუთარი სისტემის უპირატესი გამოყენების შესახებ.

ამ მხრივ გამოსავალიტესეო— IIრევოლუციურია იმიტომ წინასწარ მომზადებული ასეთი სცენარისთვის და უკვე შეუძლია მიიღოს GLONASS სისტემები/ GPS/ გალილეო/ QZSSდაSBAS.

ტექნიკურად ახალია ასევე GLONASS სისტემის მიღებისა და დამუშავების დამოუკიდებელი არხების ჯგუფში ჩართვა, ხოლო GPS/GALILEO კომბინაცია უკვე სტანდარტული პრაქტიკაა. ასეთი მოქნილობის მისაღწევად ასევე მოითხოვდა ახალ ტექნიკურ გადაწყვეტილებებს, რომლებიც ითვალისწინებენ RF აპარატურის განსხვავებულ შეფერხებებს და განსხვავებებს სიგნალის გადაცემის სიჩქარეში. ამას გარდა, არის ახლა კარგად ცნობილი კოორდინირებული უნივერსალური დროის (UTC) კორექტირება და გეოიდის კორექტირების პრობლემა.

პირდაპირი გადასვლა ერთი ჩიპის გადაწყვეტაზე (RF + Baseband + CPU) იშვიათია: ეს მნიშვნელოვანი ტექნოლოგიური მიღწევაა. ამ ნაბიჯისადმი ნდობა განპირობებულია RF ნაწილის გამოყენების გამოცდილებით და პროცესორის დადასტურებული Baseband წრედით. საფუძვლად იქნა მიღებული გარე RF ინტერფეისი STA5630 და შეცვლილი GPS/GALILEO DSP, რომლებიც ადრე გამოიყენებოდა Cartesio+-ში.

STA5630/Cartesio+-ის საიმედოობა დადასტურდა მასობრივ წარმოებაში ცალკეული სქემების სახით ჯერ კიდევ 3-in-1 SoC გადაწყვეტილებების გამოშვებამდე.

ორმაგი ჩიპური გადაწყვეტილებებისგან განსხვავებითGPS/GLONASS მოდულები წარმოდგენილია რუსულ ბაზარზე, ერთი ჩიპიანი გადაწყვეტაSTMicroelectronics (ტესეო— II) ს.ტ.ა.8088 FGაქვს ბევრად მეტი საიმედოობა, ხმაურის იმუნიტეტი, დაბალი ენერგიის მოხმარება და, რა თქმა უნდა, უფრო მცირე ზომები (მოდული მ.ლ.8088 საქვს ზომები 13 x 15 მმ).

GLONASS-ისა და GALILEO-ს მხარდაჭერა წინა თაობის RF აპარატურასთან შედარებით წინგადადგმული ნაბიჯია. GALILEO თავსებადია GPS-თან და, შესაბამისად, არსებული სქემის გამოყენება შესაძლებელია, მაგრამ GLONASS საჭიროებდა დამატებით ცვლილებებს. იხილეთ ნახატები 1 და 2.

სურათი 1.

სურათი 2.ცვლილებებიბეისბენდი ნაწილები GLONASS-ის მხარდასაჭერად

RF ნაწილში LNA, RF გამაძლიერებელი და პირველი მიქსერი გაერთიანდა ერთ არხში. ამან საშუალება მოგვცა დაგვეზოგა ჩიპის ქინძისთავების რაოდენობა და მინიმუმამდე შეგვეყვანა ენერგიის მოხმარება. უფრო მეტიც, ამან საშუალება მისცა შეინარჩუნოს გარე ხარჯები აღჭურვილობის მწარმოებლებისთვის. GLONASS სიგნალი, შემცირებული პირველ მიქსერში 30 MHz-მდე, შედის მეორად დამუშავების არხში (გამოსახულია ყავისფერში) და, შერეული 8 MHz-მდე, მიეწოდება ცალკე ADC-ს და შემდეგ Baseband ნაწილს.

Baseband ნაწილი უზრუნველყოფს დამატებით წინასწარ დამუშავების სტადიას (მითითებულია ყავისფერში), რომელიც გარდაქმნის სიგნალს 8 MHz-ზე, რაც აუცილებელია Baseband-ში შესატანად და მიღებულ სიგნალს გადასცემს ჩარევის საწინააღმდეგო ფილტრის მეშვეობით, ასევე ამცირებს შერჩევის სიხშირეს სტანდარტული მნიშვნელობა 16, შესაფერისია DSP აპარატურაში დასამუშავებლად.

არსებულ შეძენის მოწყობილობებსა და თვალთვალის არხებს შეუძლიათ აირჩიონ სად და როდის მიიღონ GPS/GALILEO ან GLONASS სიგნალები, რაც ძალიან მოქნილს ხდის არხების განაწილებას თანავარსკვლავედებთან მიმართებაში.

ნაკლებად თვალსაჩინო, მაგრამ ძალიან მნიშვნელოვანია სისტემის მუშაობისთვის, არის პროგრამული უზრუნველყოფა, რომელიც აკონტროლებს ამ ტექნიკის რესურსებს, პირველ რიგში, PLL თვალთვალის მარყუჟების დახურვისა და გაზომვების მისაღებად, და მეორეც, Kalman ფილტრი, რომელიც აქცევს გაზომილს PVT მონაცემებად, რაც აუცილებელია მომხმარებლისთვის. .

ამ ყველაფერმა განიცადა სტრუქტურული მოდიფიკაცია, რათა უზრუნველყოს მხარდაჭერა ბევრ თანავარსკვლავედთან მუშაობისთვის და არა მხოლოდ GLONASS. ამ შემთხვევაში, პროგრამული უზრუნველყოფის გაფართოება მომავალი გლობალური სანავიგაციო სისტემების მისაღებად გახდება ევოლუციური განვითარების ეტაპი და არ საჭიროებს თავად კრისტალის დიდ მოდიფიკაციას.

პროგრამული უზრუნველყოფა რეალურ ჩიპზე მუშაობდა 2010 წლიდან, მაგრამ ნებისმიერი სიმულატორის ან სტატიკური სახურავზე დამონტაჟებული ანტენის სიგნალების გამოყენებით, მხოლოდ GPS მონაცემები იყო ხელმისაწვდომი, რაც იმდენად კარგი იყო, რომ არ აძლევდა რაიმე მანევრების საშუალებას კვლევისთვის სისტემის გასაუმჯობესებლად. 2011 წლის დასაწყისში ხელმისაწვდომი გახდა წინასწარი წარმოების ჩიპების ნიმუშები და განვითარების დაფები პაკეტში ანტენებით, რამაც შესაძლებელი გახადა მობილური საველე ტესტირება მთელ მსოფლიოში.

რეალური შედეგები

მრავალსისტემური მიმღებით კრისტალის დაბადებამდე, შედეგები უკვე ხილული იყო პროფესიონალური მიმღების გამოყენებით განხორციელებული წინასწარი ტესტებიდან ცალკე GPS და GLONASS გაზომვებით. თუმცა, ეს ტესტები არ აძლევდა კარგ მონაცემებს მომხმარებლის მიმღებისთვის, რადგან მათ აჩვენეს დაბალი მგრძნობელობა. მიმღებებს სჭირდებოდათ საკმარისად სუფთა სიგნალი PLL-ის მართვისთვის, მაგრამ ეს ვერ მოხერხდა ურბანულ გარემოში და რაც მთავარია, მიმღებებმა შექმნეს ორი ცალკე გადაწყვეტა მუდმივი დამატებითი სატელიტით, რათა გაუმკლავდეთ სისტემათაშორის დროის განსხვავებებს. არადაკავშირებულმა გადაწყვეტილებებმა ვერ იძლეოდა ერთი თანავარსკვლავედის თანავარსკვლავედის პოზიციის პროგნოზირება მათი პოზიციის გამოანგარიშებით მეორის გამოყენებით გამოთვლილი კოორდინატების საფუძველზე, რაც მრავალსისტემური GNSS მიმღების ერთ-ერთი მთავარი უპირატესობაა.

ხილული თანამგზავრების სიმულაცია ჩატარდა 2010 წელს მკვრივ ქალაქურ პირობებში იტალიაში, მილანის ცენტრში. შედეგები, საშუალოდ ყოველ წუთში სრული 24 საათის განმავლობაში, წარმოდგენილია ცხრილში 1. ხილული თანამგზავრების საშუალო რაოდენობა გაიზარდა 4.4-დან მხოლოდ GPS-ით, 7.8-მდე GPS+GLONASS-ისთვის, No Fix წერტილების რაოდენობა ნულის ტოლია. უფრო მეტიც, "მხოლოდ GPS" რეჟიმში მიიღეს 380 ცრუ ქულა, რაც შეადგენდა მთლიანი მიღების დროის დაახლოებით 26%-ს.

ცხრილი 1.სიზუსტე და ხელმისაწვდომობაGPSდაGPS+GLONASS, საშუალოდ 24 საათის განმავლობაში

თუმცა, თანამგზავრების ხელმისაწვდომობა არ იყო თვითმიზანი. მეტი თანამგზავრის არსებობა ციური ნახევარსფეროს იმავე მცირე არეალში ურბანულ რაიონებში შეიძლება არ იყოს საკმარისი სიზუსტის გეომეტრიული შემცირების გამო. ამ მონაცემების შესამოწმებლად, გეომეტრიული სიზუსტე წარმოდგენილია HDOP-ით. GLONASS-ისა და GPS-ის ერთად გამოყენებისას შედეგი 2,5-ჯერ უკეთესი იყო.

წინა კვლევებმა აჩვენა, რომ ცალკეულ სატესტო ქალაქებში ორი-სამი დამატებითი თანამგზავრი იყო ხელმისაწვდომი, მაგრამ ერთი მათგანი გამოიყენებოდა დროისთვის. ერთ ჩიპზე კომბინირებული უაღრესად მგრძნობიარე მიმღების გამოყენებისას, ჩვენ ვივარაუდეთ, რომ ოთხი ან ხუთი დამატებითი თანამგზავრი იქნებოდა ჩართული.

რეალურმა შედეგებმა ბევრად გადააჭარბა ჩვენს მოლოდინს. პირველი, მრავალი სხვა თანამგზავრის სიგნალები გამოჩნდა, რადგან ყველა წინა ტესტი და სიმულაცია გამორიცხავდა ასახულ სიგნალებს. დამატებითი სიგნალების არსებობით, მიმღებმა მნიშვნელოვნად გააუმჯობესა DOP შესრულება. ასახვის ეფექტი სიზუსტეზე მნიშვნელოვნად შემცირდა, პირველ რიგში, უკეთესი პოზიციონირების გეომეტრიის გამო, და მეორეც FDE/RAIM ალგორითმების უნარის გამო, შეინარჩუნოს სატელიტური თვალთვალის სტაბილურობა. გარდა ამისა, შემცირდა ცრუ სიგნალების რაოდენობა, რომლებსაც შეუძლიათ კოორდინატთა მონაცემების დამახინჯება.

აქ წარმოდგენილი შედეგები მიღებულია სრულად ინტეგრირებული მაღალი მგრძნობელობის მიმღებიდან, როგორიცაა NAVIA ML8088s მიმღები, დაფუძნებული STA8088s ჩიპზე. ის ოპტიმიზირებულია ძალიან დაბალი დონის სიგნალების აღმოსაჩენად და შედეგების მისაღებად პირდაპირ ყველა თანამგზავრიდან, თანავარსკვლავედის მიუხედავად. ეს უზრუნველყოფს 100% თანამგზავრის ხელმისაწვდომობას და მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს სიზუსტეს რთულ ურბანულ გარემოში.

ხელმისაწვდომობა

მაღალმგრძნობიარე მიმღებების გამოყენება, რომლებიც დამოუკიდებელია ფაზის ჩაკეტვის მარყუჟებისგან (PLL) უზრუნველყოფს სრულ ხელმისაწვდომობას თანამედროვე ქალაქებში, მაშინაც კი, როდესაც აისახება მინის ზედაპირიდან თანამედროვე შენობებში. აქედან გამომდინარე, ახლა საჭიროა ხელმისაწვდომობის სხვა განმარტებები, ვიდრე „ხელმისაწვდომია ოთხი თანამგზავრი“. მაგალითად, თანამგზავრების თვალყურის დევნება სიგნალის ხარისხის მოცემულ დონეზე, რომლის შედეგი დამოკიდებულია DOP-ზე. DOP-ის შეფასებაც კი შეიძლება რთული იყოს, რადგან კალმანის ფილტრი თითოეულ თანამგზავრს ანიჭებს სხვადასხვა წონას, რაც არ არის გათვალისწინებული DOP-ის გამოთვლისას. ასევე, მყისიერი გაზომვების გარდა, ეს ფილტრი იყენებს ისტორიულ პოზიციას და მიმდინარე სიჩქარეს, რაც უცვლელს ტოვებს პოზიციონირების სიზუსტეს.

სურათი 3 გვიჩვენებს სატელიტის ხელმისაწვდომობას თვალთვალის რეჟიმში. ტესტირება ჩატარდა ლონდონის ფინანსურ უბანში 2011 წლის მაისში.

თვალყურის დევნება სატელიტები -GPS, გლონასი,GPS+გლონასი

სურათი 3.GPS(მონიშნულია ლურჯად) GLONASS-ის (მონიშნულია წითლად) და ყველა თვალთვალის თანამგზავრის წინააღმდეგGNSS(მონიშნულია მწვანეში).

როგორც ჩანს ნახ. 3, საერთო ჯამში არის 7-8 GLONASS თანამგზავრი და 8-9 GPS თანამგზავრი, ანუ მულტი-GNSS - დაახლოებით 16 თანამგზავრი. იყო პერიოდი, როდესაც სატელიტური სიგნალები არ იღებებოდა: ბლექფრარის მიწისქვეშა გვირაბის გავლისას, დროის ნიშანი დაახლოებით 156400 წამი იყო. ქალაქის სხვა რაიონებში, დაახლოებით 158,500 და 161,300 წამში, ხილვადობა დაეცა ოთხ თანამგზავრამდე, მაგრამ მათი საერთო რაოდენობა არასოდეს იყო რვაზე ნაკლები. აღსანიშნავია, რომ ტესტირება ჩატარდა ძველ ქალაქში, სადაც ძირითადად ქვის ნაგებობებია, ამიტომ ამრეკლავი სიგნალები უფრო სუსტია, ვიდრე მინის და ლითონის შენობებიდან.

მიუხედავად იმისა, რომ სატელიტის ხელმისაწვდომობა არის 100% გვირაბების გარეთ, ის შეიძლება შეზღუდული იყოს DOP-ით ან პოზიციონირების სიზუსტით. როგორც სურათი 4-ზე ჩანს, ლონდონის სხვა ტესტებიდან, multi-GNSS DOP რჩება 1-ზე ქვემოთ, როგორც ეს უნდა იყოს 10-16 ხილულ თანამგზავრთან, ხოლო მხოლოდ GPS-ის DOP ხშირად 4-ზე მეტია, დამახინჯების გარეშე, ასახვის გამო და სუსტი სიგნალები, DOP მნიშვნელოვნად გაიზარდა 10-მდე პიკზე.

GPSშედარებითGNSS

სურათი 4.მხოლოდGPSწინააღმდეგ კომბინირებულიGPS/GLONASS სიზუსტის შემცირების ინდიკატორები

ვინაიდან 2011 წლის მაისში ჩატარებული ტესტები იყო საკმარისად მსუბუქი, რათა შეექმნათ სტრესული პირობები, რომლებშიც GPS-ს დასჭირდებოდა მრავალ GNSS მხარდაჭერა, ახალი ტესტირება ჩატარდა 2011 წლის აგვისტოში. როგორც აერო ფოტოზეა ნაჩვენები (ნახ. 5), ტესტები ჩატარდა ქალაქის თანამედროვე მაღალსართულიან ნაწილში, Canary Wharf-ში. გარდა ამისა, ქალაქში გზები ძალიან ვიწროა, რამაც კიდევ უფრო გაართულა ქალაქის გამოწვევები. შუშისა და ლითონის შენობები ქალაქის თანამედროვე ნაწილში, როგორც წესი, უკეთეს ასახვას იძლევა, ვიდრე ქვის შენობები, რაც იწვევს RAIM და FDE ალგორითმების ჩარტებს.

სურათი 5. GPS vs GNSS, ლონდონი, Canary Wharf

მხოლოდ GPS-ის შედეგების მიღება რთული იყო (აჩვენა მწვანეში), განსაკუთრებით Docklands-ის სადგურის დახურულ ნაწილში, მარცხენა ცენტრში, ქვედა ტრასაზე.

სურათი 6 გვიჩვენებს იგივე რეალური ტესტის შედეგებს, რომლებიც ნაჩვენებია სქემატურ საგზაო რუკაზე.

სურათი 6. GPS vs GNSS, ლონდონი, Canary Wharf, ესკიზის რუკა

Multi-GNSS ტესტირებამ (ლურჯი) აჩვენა ძალიან კარგი შედეგები, განსაკუთრებით მარყუჟის ჩრდილოეთ (აღმოსავლეთით) ნაწილზე (დიდი ბრიტანეთის მართვა მარცხნივ არის, ამიტომ საათის ისრის მიმართულებით იქმნება ცალმხრივი მარყუჟი).

სურათი 7. ა) ტესტები ტოკიოში: Teseo-I (GPS) წინააღმდეგ Teseo-II (GNSS); ბ) DOP ტოკიოში ტესტირებისას

შემდგომი ტესტირება ჩატარდა STMicroelectronics-ის ოფისებში მთელს მსოფლიოში. სურათი 7a აჩვენებს ტესტებს ტოკიოში, სადაც ყვითელი მიუთითებს წინა თაობის ჩიპების ტესტის შედეგებზე GLONASS-ის გარეშე, ხოლო წითელი მიუთითებს Teseo-II GPS+GLONASS-ით.

სურათი 7b იძლევა სიზუსტის განმარტების გარკვეულ განმარტებას ტესტის დროს DOP-ის ჩვენებით. ჩანს, რომ Teseo-II DOP-ები იშვიათად აღემატებოდა 2-ს, მაგრამ მხოლოდ GPS-ის (Teseo-I) DOP იყო 6-დან 12-მდე წრიულ ჩრდილოეთ ნაერთში.

ვიმეორებთ, რომ ტესტის ალგორითმი მარტივია GPS-ისთვის, მაგრამ განსაზღვრის სიზუსტე რთულია.

შემდგომი ტესტირება ტოკიოში ჩატარდა ქალაქის ვიწრო ქუჩებზე იმავე ტესტირების პირობებში, რაც ნაჩვენებია სურათზე 9. ლურჯი - მხოლოდ GPS, წითელი - GPS+GLONASS, შეინიშნება შედეგების მნიშვნელოვანი გაუმჯობესება.

სურათი 9 იყენებს იმავე ფერის სქემას დალასის ტესტის შედეგების საჩვენებლად, ამჯერად კონკურენტის GPS მიმღების წინააღმდეგ Teseo-II-ის წინააღმდეგ GPS+GLONASS კონფიგურაციაში, ისევ ძალიან კარგი შედეგები.

სურათი 8. მხოლოდGPS(ლურჯი) vs მრავალ-GNSS(წითელი), ტოკიო.

სურათი 9. მხოლოდGPS(ლურჯი, კონკურენტი მწარმოებლის მიმღები) შედარებითGNSS(წითელი), დალასი.

სხვა სატელიტური თანავარსკვლავედები

მიუხედავად იმისა, რომ აპარატურატესეო— IIმხარს უჭერს დაგალილეო, ჯერ არ არის ხელმისაწვდომი თანამგზავრებიგალილეო(2011 წლის სექტემბრის მდგომარეობით), ასე რომ, ამ ჩიპზე დაფუძნებულ მოწყობილობებს, რომლებიც გამოიყენება მთელ მსოფლიოში, ჯერ კიდევ არ აქვთ დატვირთული პროგრამული უზრუნველყოფა ამ თანავარსკვლავედის სატელიტის მოსამსახურებლად. თუმცა, თუ დრო მოვა გამოყენების გალილეო, ყოველთვის არის პროგრამული უზრუნველყოფის განახლების შესაძლებლობა.

იაპონურ QZSS სისტემას აქვს ერთი თანამგზავრი, რომელიც გადასცემს ტრადიციულ GPS-თავსებად სიგნალებს, SBAS სიგნალებს და L1C BOC სიგნალებს. Teseo-II, ამჟამად დატვირთული პროგრამული უზრუნველყოფის ფუნქციების დახმარებით, შეუძლია გაუმკლავდეს მათგან პირველ ორს, ხოლო SBAS-ის გამოყენება ურბანულ გარემოში უსარგებლოა, რადგან სიგნალის ასახვა და ჩარევა ლოკალური და შეუმჩნეველია, მიზანი QZSS სისტემა უზრუნველყოფს სატელიტს ძალიან ფართო კუთხით, რათა ეს თანამგზავრი ყოველთვის ხელმისაწვდომი იყოს ქალაქებში.

სურათი 10 გვიჩვენებს ტესტს ტაიპეიში (ტაივანი) GPS-ის (ყვითელი) და მულტი-GNSS-ის (GPS პლუს ერთი QZSS თანამგზავრის (წითელი)) გამოყენებით და მიწის სიმართლის (იისფერი) გამოყენებით.

სურათი 10. მხოლოდGPS(ყვითელი) მრავალ-GNSS (GPS+ QZSS (1 სატელიტი, წითელი)), ნამდვილი მნიშვნელობა -იასამნისფერი, ტაიპეი
შემდგომი მუშაობა

ტესტირება გაგრძელდება უფრო ზუსტი რაოდენობრივი შედეგების მისაღებად. ტესტირება ჩატარდება დიდ ბრიტანეთში, სადაც არის საგზაო რუქები ვექტორული მონაცემებით მოგზაურობის რეალური მიმართულებების ჩვენებისთვის. დაგეგმილია ტექნიკის შეცვლა კომპასის სისტემის და GPS-III (L1-C) მხარდასაჭერად, გარდა არსებული GALILEO-ისა. ამ სიგნალების პოვნა და თვალყურის დევნება უკვე ნაჩვენებია GNSS სიგნალის სიმულატორებზე წინასწარ ჩაწერილი სამაუწყებლო სკრიპტის ნიმუშების გამოყენებით.

კომპასი არ იყო ხელმისაწვდომი 2011 წელს. ამასთან დაკავშირებით, Teseo-II-ის სილიკონის დანერგვაზე მუშაობა ძირითადად ორიენტირებული იყო მაქსიმალურ მოქნილობაზე სხვადასხვა კოდის სიგრძის პირობებში, მაგალითად, BOC ან BPSK, რამაც შესაძლებელი გახადა ამა თუ იმ დატვირთული პროგრამული უზრუნველყოფით DSP ტექნიკის კონფიგურაციისთვის. ფუნქციები, მოიპოვოს თავსებადობა სხვადასხვა თანავარსკვლავედებს შორის.

Multi-GNSS CHIP-ის მიმდინარე ვერსიაზე თავსებადობა სუსტი იყო: იმის გამო, რომ Compass სისტემის 1561 MHz ცენტრალური სიხშირე შეიძლება შენარჩუნდეს მხოლოდ ძაბვით კონტროლირებადი ოსცილატორისა და PLL-ის გამოყენებით, კომპასის სისტემა ვერ მუშაობს ერთდროულად სხვა თანავარსკვლავედებთან. გარდა ამისა, კოდის გადაცემის სიჩქარე კომპასის სისტემაში არის 2 მილიონი bps, რაც ასევე არ არის მხარდაჭერილი Teseo-II-ით და შეიძლება სტანდარტამდე მიიყვანოთ გარე ალტერნატიული სქემების გამოყენებით, რაც ნიშნავს სიგნალის სერიოზულ დანაკარგებს.

ასე რომ, Compass-ის მხარდაჭერის მუშაობა მხოლოდ შესაბამისია კვლევისა და პროგრამული უზრუნველყოფის შემუშავებისთვის, ერთი სისტემური გადაწყვეტისთვის ან ცალკე RF ჩიპის გამოყენებით.

მსოფლიო კომპასის სიგნალი, რომელიც არის GPS/GALILEO სიგნალის ფორმატში გადამზიდავი სიხშირით და კოდის სიგრძით და სიჩქარით, სრულად თავსებადი იქნება ერთ მრავალ GNSS წრეში, მაგრამ დიდი ალბათობით არა 2020 წლამდე.

ურბანულ პირობებში ტესტირება ჯგუფის განვითარებასთან ერთად განმეორდებაგალილეო. თუ არის 32 არხი, შეგიძლიათ გამოიყენოთ 11/11/10 განყოფილება (GPS/ გალილეო/GLONASS), სამივე ჯგუფის სრული შემადგენლობის არსებობისას, მაგრამ სანავიგაციო სერვისების თანამედროვე მოთხოვნების ფარგლებში, კომბინაცია 14/8/10 საკმარისზე მეტია.

დასკვნა

მრავალსისტემური მიმღები შეიძლება შეიცავდეს GPS, GLONASS და GALILEO მინიმალურად გაზრდილი ღირებულებით. 32 თვალთვალის არხით და 22-მდე ხილული თანამგზავრით, თუნდაც უმძიმეს ურბანულ გარემოში, უზრუნველყოფილია 100% ხელმისაწვდომობა და მისაღები პოზიციონირების სიზუსტე. ტესტირების დროს, როგორც წესი, ჩანს 10-16 თანამგზავრი. მრავალჯერადი გაზომვები ხდის RAIM და FDE ალგორითმებს ბევრად უფრო ეფექტურს ცუდად ასახული სიგნალების აღმოსაფხვრელად, ამასთან, მინიმუმამდე ამცირებს დარჩენილი სიგნალის დამახინჯების გეომეტრიულ ეფექტებს.

ბოლო დროს, რუსული GLONASS-ის განვითარებით, ნავიგაციის ბაზრის საჭიროებები მრავალსისტემური მიმღებებისთვის მხოლოდ იზრდება. არაერთი შიდა კომპანია იყენებს ერთ ჩიპს STMსაკუთარი GLONASS მოდულების და მზა შეფუთული მოწყობილობების შემუშავება. კერძოდ, 2011 წელს კომპანია NAVIA-მ გამოუშვა 2 კომბინირებული GLONASS/ GPS/ გალილეომოდულები, რომელთა ტესტებმა ძალიან კარგი შედეგი აჩვენა.

მყისიერი ან ინტეგრალური ხელმისაწვდომობა(ინგლისური) ხელმისაწვდომობა - წარმოადგენს დროის პროცენტს, რომლის დროსაც PDOP პირობა დაკმაყოფილებულია<=6 при углах места КА >= 5 გრადუსი. მარტივი მაგალითი: ძველ დროში, 2010 წლამდე, GLONASS-ის ხელმისაწვდომობა მსოფლიოს ზოგიერთ რაიონში არ იყო 70-80% -ზე მეტი, მაგრამ ახლა ის ყველგან არის 100%!)

შემცირებული სიზუსტეან გეომეტრიული სიზუსტის შემცირება(ინგლისური) სიზუსტის განზავება, DOP, ინგლისური სიზუსტის გეომეტრიული განზავება (GDOP)

RAIM(ინგლისური) მიმღების ავტონომიური მთლიანობის მონიტორინგიავტონომიური მიმღების მთლიანობის მონიტორინგი (ARIC), ტექნოლოგია, რომელიც შექმნილია GPS სისტემისა და GPS მიმღების მთლიანობის შესაფასებლად და შესანარჩუნებლად. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია იმ შემთხვევებში, როდესაც GPS სისტემების სწორი მუშაობა აუცილებელია უსაფრთხოების ადეკვატური დონის უზრუნველსაყოფად, მაგალითად, ავიაციაში ან საზღვაო ნავიგაციაში.

თანამედროვე სატელიტური სანავიგაციო ტექნოლოგიები უზრუნველყოფს მდებარეობის განსაზღვრას დაახლოებით 10-15 მეტრის სიზუსტით. უმეტეს შემთხვევაში, ეს საკმარისია, თუმცა ზოგიერთ შემთხვევაში მეტია საჭირო: ვთქვათ, ავტონომიური დრონი, რომელიც საკმაოდ სწრაფად მოძრაობს დედამიწის ზედაპირზე, თავს არაკომფორტულად გრძნობს კოორდინატების ღრუბელში მრიცხველის შეცდომებით.

სატელიტური მონაცემების გასარკვევად გამოიყენება დიფერენციალური სისტემები და RTK (რეალურ დროში კინემატიკა) ტექნოლოგიები, მაგრამ ბოლო დრომდე ასეთი მოწყობილობები ძვირი და შრომატევადი იყო. ციფრული ტექნოლოგიების უახლესი მიღწევები Intel Edison მიკროკომპიუტერის სახით დაეხმარა ამ პრობლემის მოგვარებას. ასე რომ, შეხვდით: Reach - პირველი კომპაქტური მაღალი სიზუსტის GPS მიმღები, ძალიან ხელმისაწვდომი და, უფრო მეტიც, განვითარებული რუსეთში.

პირველ რიგში, მოდით ვისაუბროთ ცოტა დიფერენციალურ ტექნოლოგიებზე, რომლებიც საშუალებას აძლევს Reach-ს მიაღწიოს ასეთ მაღალ შედეგებს. ისინი კარგად არის ცნობილი და საკმაოდ ფართოდ დანერგილი. დიფერენციალური სანავიგაციო სისტემები (DNSS) აუმჯობესებს მობილური მომხმარებლების ადგილმდებარეობისა და სიჩქარის სიზუსტეს გაზომვის მონაცემების ან კორექტირების ინფორმაციის მიწოდებით ერთი ან მეტი საბაზო სადგურიდან.

თითოეული საბაზო სადგურის კოორდინატები ცნობილია მაღალი სიზუსტით, ამიტომ სადგურის გაზომვები ემსახურება ახლომდებარე მიმღებებიდან მონაცემების დაკალიბრებას. მიმღებს შეუძლია გამოთვალოს თეორიული მანძილი და სიგნალის გავრცელების დრო მასსა და თითოეულ თანამგზავრს შორის. როდესაც ეს თეორიული მნიშვნელობები შედარებულია დაკვირვების მონაცემებთან, განსხვავებები წარმოადგენს შეცდომებს მიღებულ სიგნალებში. ამ განსხვავებებიდან მიიღება მაკორექტირებელი ინფორმაცია (RTCM მონაცემები).

კოორდინატების განსაზღვრის სიზუსტე Reach-ის გამოყენებით. ყურადღება მიაქციე მასშტაბს.

მაკორექტირებელი ინფორმაციის მიღება შესაძლებელია Reach მოწყობილობის მიერ ორი წყაროდან. პირველ რიგში, საბაზო სადგურების საჯარო ქსელიდან ინტერნეტის საშუალებით NTRIP პროტოკოლის გამოყენებით (RTCM ქსელური ტრანსპორტი ინტერნეტის პროტოკოლით), რომელიც ახორციელებს ზემოთ აღწერილ იდეას გლობალურ კომპიუტერულ ქსელთან დაკავშირებით. მეორეც, მეორე Reach-ის დახმარებით, რომელიც იკავებს სტაციონალურ პოზიციას პირველთან ახლოს და ამდენად არის საბაზო სადგური DNSS-ის თვალსაზრისით. მეორე ვარიანტი სასურველია (DNSS სიზუსტე მნიშვნელოვნად იკლებს მიმღებსა და BS-ს შორის მანძილის გაზრდით) - შემთხვევითი არ არის, რომ Indiegogo ვებსაიტზე crowdfunding კამპანიის ფარგლებში, Reach-ის შემქმნელები სთავაზობენ პირველ პოზიციას კომპლექტის შესაძენად. ორი მოწყობილობა.

მოწყობილობის სპეციფიკაციები ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ცხრილში. როგორც ხედავთ, აპარატურა შედგება 3 ნაწილისგან: Intel Edison-ის კომპიუტერი, რომელიც მუშაობს Linux OS და RTK პროგრამული უზრუნველყოფა RTKLIB; U-blox NEO-M8T GPS მიმღები და Tallysman TW4721 ანტენა. გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ მიმღები მხარს უჭერს ყველა არსებულ სატელიტურ სისტემას: GPS, GLONASS, Beidou და QZSS. პროგრამული და ტექნიკის კომპონენტების მთელი ნაკრები უზრუნველყოფს კოორდინატების განსაზღვრის შთამბეჭდავ სიზუსტეს: 2 სმ-მდე!
ვის შეუძლია გამოიყენოს ასეთი მოწყობილობა? როგორც ზემოთ აღინიშნა, სხვადასხვა მობილური რობოტიკის შემქმნელები, ავტონომიური და არა ასე; უფრო მეტიც, მისი დაბალი ღირებულების გათვალისწინებით (წინასწარი შეკვეთა $545 ორმაგი კომპლექტისთვის და $285 ერთჯერადი კომპლექტისთვის), ის მოეწონება არა მხოლოდ პროფესიონალებს, არამედ ენთუზიასტებსაც. გარდა ამისა, სხვადასხვა სახის რუქების შემდგენელები, ისევ მოყვარულთა ჩათვლით. ისე, უბრალოდ ნერდები, რომლებსაც სურთ იცოდნენ მათი მდებარეობა სანტიმეტრამდე.

Reach-ის შემქმნელებმა, კომპანია Emlid-მა წარმატებით შეასრულეს indiegogo ვებსაიტზე: ერთ თვეზე ნაკლებ დროში მოთხოვნილი თანხა თითქმის ორმაგი შეგროვდა. ეს ნიშნავს, რომ პროექტი აუცილებლად განხორციელდება. თქვენ ჯერ კიდევ გაქვთ დრო წინასწარ შეუკვეთოთ და იყოთ პირველთა შორის, ვინც მიიღებს სრულიად ახალ სანავიგაციო მოწყობილობას. საქონლის დისტრიბუცია ივლისშია დაგეგმილი.

GPS ნავიგატორის მომხმარებელი ყოველთვის დაინტერესებულია GPS ნავიგაციის რეალური სიზუსტით და მისი წაკითხვის ნდობის ხარისხით. რამდენად მიუახლოვდებით ნებისმიერ სანავიგაციო საფრთხეს მხოლოდ თქვენს GPS მიმღებზე დაყრდნობით? სამწუხაროდ, ამ კითხვაზე მკაფიო პასუხი არ არსებობს. ეს გამოწვეულია GPS ნავიგაციის შეცდომების სტატისტიკური ბუნებით. მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ მათ.

რადიოტალღების გავრცელების სიჩქარეზე გავლენას ახდენს იონოსფერო და ტროპოსფერო, იონოსფერო და ტროფოსფერული რეფრაქცია. ეს არის შეცდომების მთავარი წყარო SA გამორთვის შემდეგ. ვაკუუმში რადიოტალღების სიჩქარე მუდმივია, მაგრამ იცვლება სიგნალის ატმოსფეროში შესვლისას. დროის დაყოვნება განსხვავებულია სხვადასხვა თანამგზავრის სიგნალებისთვის. რადიოტალღების გავრცელების შეფერხებები დამოკიდებულია ატმოსფეროს მდგომარეობაზე და ჰორიზონტის ზემოთ თანამგზავრის სიმაღლეზე. რაც უფრო დაბალია, მით უფრო გრძელია მისი სიგნალი ატმოსფეროში და მით უფრო დიდია დამახინჯება. მიმღებების უმეტესობა გამორიცხავს სიგნალებს თანამგზავრებიდან, რომელთა სიმაღლე ჰორიზონტზე 7,5 გრადუსზე ნაკლებია.

გარდა ამისა, ატმოსფერული ჩარევა დამოკიდებულია დღის დროზე. მზის ჩასვლის შემდეგ, იონოსფეროს სიმკვრივე და მისი გავლენა რადიოსიგნალებზე მცირდება, ეს ფენომენი კარგად არის ცნობილი მოკლეტალღური რადიოოპერატორებისთვის. სამხედრო და სამოქალაქო GPS მიმღებებს შეუძლიათ დამოუკიდებლად განსაზღვრონ ატმოსფერული სიგნალის დაყოვნება სხვადასხვა სიხშირეზე შეფერხებების შედარებით. ერთსიხშირიანი სამომხმარებლო მიმღები აკეთებენ სავარაუდო კორექტირებას სანავიგაციო შეტყობინების ნაწილად გადაცემული პროგნოზის საფუძველზე. ამ ინფორმაციის ხარისხი ბოლო დროს გაიზარდა, რამაც კიდევ უფრო გაზარდა GPS ნავიგაციის სიზუსტე.

SA რეჟიმი.

სამხედრო GPS ნავიგატორებისთვის მაღალი სიზუსტის უპირატესობის შესანარჩუნებლად, 1990 წლის მარტში დაინერგა SA (Selective Availability) წვდომის შეზღუდვის რეჟიმი, რომელიც ხელოვნურად ამცირებს სამოქალაქო GPS ნავიგატორის სიზუსტეს. როდესაც SA რეჟიმი ჩართულია, მშვიდობიანობის დროს ემატება რამდენიმე ათეული მეტრის შეცდომა. განსაკუთრებულ შემთხვევებში შესაძლებელია ასობით მეტრის შეცდომების დანერგვა. აშშ-ს მთავრობა პასუხისმგებელია GPS სისტემის მუშაობაზე მილიონობით მომხმარებლისთვის და შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ SA-ის ხელახალი ჩართვა, მით უმეტეს, სიზუსტის ასეთი მნიშვნელოვანი შემცირება, არ დაინერგება საკმარისად სერიოზული მიზეზების გარეშე.

ზუსტი მსხვრევა მიიღწევა ფსევდო შემთხვევითი კოდის გადაცემის დროის ქაოტური გადაადგილებით. SA-დან წარმოშობილი შეცდომები შემთხვევითი და თანაბრად სავარაუდოა თითოეული მიმართულებით. SA ასევე გავლენას ახდენს GPS სათაურზე და სიჩქარის სიზუსტეზე. ამ მიზეზით, სტაციონარული მიმღები ხშირად აჩვენებს ოდნავ ცვალებად სიჩქარეს და მიმართულებას. ასე რომ, SA-ის ზემოქმედების ხარისხი შეიძლება შეფასდეს GPS-ის მიხედვით კურსისა და სიჩქარის პერიოდული ცვლილებებით.

შეცდომები ეფემერის მონაცემებში GPS ნავიგაციის დროს.

უპირველეს ყოვლისა, ეს არის შეცდომები, რომლებიც დაკავშირებულია თანამგზავრის გამოთვლილი ორბიტიდან გადახრასთან, საათის უზუსტობებთან და ელექტრონულ სქემებში სიგნალის შეფერხებასთან. ეს მონაცემები პერიოდულად სწორდება დედამიწიდან და შეცდომები გროვდება საკომუნიკაციო სესიებს შორის ინტერვალებში. მისი მცირე ზომის გამო, შეცდომების ეს ჯგუფი არ არის მნიშვნელოვანი სამოქალაქო მომხმარებლებისთვის.

უკიდურესად იშვიათი, უფრო დიდი შეცდომები შეიძლება მოხდეს სატელიტის მეხსიერების მოწყობილობებში ინფორმაციის უეცარი გაუმართაობის გამო. თუ ასეთი უკმარისობა არ არის გამოვლენილი თვითდიაგნოზით, მაშინ სანამ სახმელეთო სამსახური არ აღმოაჩენს შეცდომას და არ გადასცემს ბრძანებას წარუმატებლობის შესახებ, თანამგზავრმა შეიძლება გარკვეული დროით გადასცეს არასწორი ინფორმაცია. არსებობს ეგრეთ წოდებული უწყვეტობის დარღვევა ან, როგორც ტერმინი მთლიანობა ხშირად ითარგმნება, ნავიგაციის მთლიანობა.

ასახული სიგნალის გავლენა GPS ნავიგაციის სიზუსტეზე.

თანამგზავრიდან პირდაპირი სიგნალის გარდა, GPS მიმღებს ასევე შეუძლია მიიღოს სიგნალები, რომლებიც ასახულია კლდეებიდან, შენობებიდან, გამვლელი გემებიდან - ე.წ. თუ პირდაპირი სიგნალი დაბლოკილია მიმღებიდან გემის ზედნაშენით ან გაყალბებით, ასახული სიგნალი შეიძლება იყოს უფრო ძლიერი. ეს სიგნალი უფრო გრძელ გზას გადის და მიმღები "თვლის" რომ ის უფრო შორს არის თანამგზავრიდან, ვიდრე სინამდვილეშია. როგორც წესი, ეს შეცდომები 100 მეტრზე ბევრად ნაკლებია, რადგან მხოლოდ ახლომდებარე ობიექტებს შეუძლიათ საკმარისად ძლიერი ექო წარმოქმნან.

სატელიტური გეომეტრია GPS ნავიგაციისთვის.

დამოკიდებულია მიმღების მდებარეობაზე თანამგზავრებთან შედარებით, რომლითაც განისაზღვრება პოზიცია. თუ მიმღებმა აიღო ოთხი თანამგზავრი და ისინი ყველა ჩრდილოეთით არიან, თანამგზავრის გეომეტრია ცუდია. შედეგი არის შეცდომა 50-100 მეტრამდე ან თუნდაც კოორდინატების განსაზღვრის შეუძლებლობა.

ოთხივე განზომილება არის ერთი და იგივე მიმართულებიდან, ხოლო ადგილი, სადაც პოზიციის ხაზები იკვეთება, ძალიან დიდია. მაგრამ თუ 4 თანამგზავრი განლაგებულია ჰორიზონტის გვერდებზე, მაშინ სიზუსტე მნიშვნელოვნად გაიზრდება. თანამგზავრის გეომეტრია იზომება გეომეტრიული ფაქტორით PDOP (Position Dilution Of Precision). იდეალური სატელიტური მდებარეობა შეესაბამება PDOP = 1. დიდი მნიშვნელობები მიუთითებს სატელიტის ცუდ გეომეტრიაზე.

PDOP მნიშვნელობები 6.0-ზე ნაკლები ითვლება ნავიგაციისთვის შესაფერისად. 2D ნავიგაციაში გამოიყენება HDOP (Horizontal Dilution Of Precision), 4.0-ზე ნაკლები. ასევე გამოიყენება ვერტიკალური გეომეტრიული ფაქტორი VDOP 4.5-ზე ნაკლები და დროებითი TDOP 2.0-ზე ნაკლები. PDOP ემსახურება როგორც მულტიპლიკატორი სხვა წყაროების შეცდომების აღრიცხვისთვის. მიმღების მიერ გაზომილ თითოეულ ფსევდო დიაპაზონს აქვს საკუთარი შეცდომა, რაც დამოკიდებულია ატმოსფერულ ჩარევაზე, შეცდომებზე ეფემერიაში, SA რეჟიმში, ასახულ სიგნალზე და ა.შ.

ასე რომ, თუ მთლიანი სიგნალის მოსალოდნელი მნიშვნელობები შეფერხებულია ამ მიზეზების გამო, URE - მომხმარებლის დიაპაზონის შეცდომა ან UERE - მომხმარებლის ექვივალენტური დიაპაზონის შეცდომა, რუსულ EDP - დიაპაზონის ექვივალენტური შეცდომა, სულ 20 მეტრი და HDOP = 1,5, მაშინ მოსალოდნელი განსაზღვრა. შეცდომის ადგილი იქნება 20 x 1.5 = 30 მეტრის ტოლი. GPS მიმღებები სხვადასხვაგვარად წარმოადგენენ ინფორმაციას PDOP-ის გამოყენებით სიზუსტის შესაფასებლად.

PDOP-ის ან HDOP-ის გარდა, გამოიყენება GQ (გეომეტრიული ხარისხი) - HDOP-ის ინვერსიული მნიშვნელობა ან ხარისხობრივი შეფასება ქულებში. ბევრი თანამედროვე მიმღები აჩვენებს EPE (Estimated Position Error) პირდაპირ მანძილის ერთეულებში. EPE ითვალისწინებს თანამგზავრების მდებარეობას და სიგნალის შეცდომების პროგნოზს თითოეული თანამგზავრისთვის SA-ზე, ატმოსფეროს მდგომარეობაზე და სატელიტური საათის შეცდომებზე, რომლებიც გადაცემულია როგორც ეფემერის ინფორმაციის ნაწილი.

სატელიტური გეომეტრია ასევე პრობლემად იქცევა GPS მიმღების გამოყენებისას მანქანების შიგნით, უღრან ტყეებში, მთებში ან მაღალ შენობებთან ახლოს. როდესაც ცალკეული თანამგზავრების სიგნალები დაბლოკილია, დარჩენილი თანამგზავრების პოზიცია განსაზღვრავს რამდენად ზუსტი იქნება GPS პოზიცია და მათი რიცხვი მიუთითებს, შესაძლებელია თუ არა პოზიციის დადგენა საერთოდ. კარგი GPS მიმღები გაჩვენებთ არა მხოლოდ რომელ თანამგზავრებს იყენებენ, არამედ მათ მდებარეობას, აზიმუტს და სიმაღლეს, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ განსაზღვროთ, უჭირს თუ არა მოცემულ თანამგზავრს მიღება.

ეფუძნება მასალებს წიგნიდან "ყველაფერი GPS ნავიგატორების შესახებ".
Naiman V.S., Samoilov A.E., Ilyin N.R., Sheinis A.I.

სატელიტური პოზიციონირებისა და სანავიგაციო სისტემებმა, რომლებიც თავდაპირველად განვითარდა სამხედრო საჭიროებებისთვის, ახლახანს იპოვეს ფართო გამოყენება სამოქალაქო სფეროში. ტრანსპორტის GPS/GLONASS მონიტორინგი, მოვლის საჭიროების მქონე ადამიანების მონიტორინგი, თანამშრომლების გადაადგილების მონიტორინგი, ცხოველების თვალყურის დევნება, ბარგის თვალთვალი, გეოდეზია და კარტოგრაფია არის თანამგზავრული ტექნოლოგიების გამოყენების ძირითადი სფეროები.

ამჟამად, არსებობს ორი გლობალური სატელიტური პოზიციონირების სისტემა შეერთებულ შტატებსა და რუსეთის ფედერაციაში, და ორი რეგიონალური, რომელიც მოიცავს ჩინეთს, ევროკავშირის ქვეყნებს და ევროპისა და აზიის სხვა ქვეყნებს. GLONASS მონიტორინგი და GPS მონიტორინგი ხელმისაწვდომია რუსეთში.

GPS და GLONASS სისტემები

GPS (გლობალური პოზიციის სისტემა) არის სატელიტური სისტემა, რომლის განვითარება დაიწყო ამერიკაში 1977 წელს. 1993 წლისთვის პროგრამა განლაგდა, ხოლო 1995 წლის ივლისისთვის სისტემა სრულად მზად იყო. ამჟამად GPS კოსმოსური ქსელი შედგება 32 თანამგზავრისგან: 24 ძირითადი, 6 სარეზერვო. ისინი დედამიწის გარშემო ბრუნავენ საშუალო სიმაღლის ორბიტაზე (20180 კმ) ექვს თვითმფრინავში, თითოეულში ოთხი მთავარი თანამგზავრით.

ადგილზე არის მთავარი საკონტროლო სადგური და ათი თვალთვალის სადგური, რომელთაგან სამი გადასცემს კორექტირების მონაცემებს უახლესი თაობის თანამგზავრებზე, რომლებიც ანაწილებენ მათ მთელ ქსელში.

GLONASS (გლობალური სანავიგაციო სატელიტური სისტემა) სისტემის განვითარება სსრკ-ში 1982 წელს დაიწყო. სამუშაოების დასრულება 2015 წლის დეკემბერში გამოცხადდა. GLONASS-ის ფუნქციონირებისთვის საჭიროა 24 თანამგზავრი, 18 საკმარისია ტერიტორიისა და რუსეთის ფედერაციის დასაფარად, ხოლო ამჟამად ორბიტაზე მყოფი თანამგზავრების საერთო რაოდენობა (მათ შორის სარეზერვო) არის 27. ისინი ასევე მოძრაობენ საშუალო მაღალ ორბიტაზე, მაგრამ უფრო დაბალ სიმაღლეზე. (19140 კმ), სამ თვითმფრინავში, თითოეულში რვა მთავარი თანამგზავრით.

GLONASS სახმელეთო სადგურები განლაგებულია რუსეთში (14), ანტარქტიდასა და ბრაზილიაში (თითო თითო) და დაგეგმილია დამატებითი სადგურების განთავსება.

GPS-ის წინამორბედი იყო სატრანზიტო სისტემა, რომელიც შეიქმნა 1964 წელს წყალქვეშა ნავებიდან რაკეტების გაშვების გასაკონტროლებლად. მას შეეძლო ექსკლუზიურად სტაციონარული ობიექტების დადგენა 50 მ სიზუსტით და ერთადერთი თანამგზავრი ნახულობდა დღეში მხოლოდ ერთი საათის განმავლობაში. GPS პროგრამას ადრე ეწოდებოდა DNSS და NAVSTAR. სსრკ-ში სანავიგაციო სატელიტური სისტემის შექმნა დაიწყო 1967 წელს Cyclone პროგრამის ფარგლებში.

ძირითადი განსხვავებები GLONASS და GPS მონიტორინგის სისტემებს შორის:

• ამერიკული თანამგზავრები დედამიწასთან სინქრონულად მოძრაობენ, ხოლო რუსული თანამგზავრები ასინქრონულად;
• სხვადასხვა სიმაღლე და ორბიტების რაოდენობა;
• მათი დახრილობის სხვადასხვა კუთხეები (დაახლოებით 55° GPS-ისთვის, 64,8° GLONASS-ისთვის);
• სიგნალის სხვადასხვა ფორმატი და ოპერაციული სიხშირე.

GPS-ის უპირატესობები

• GPS არის უძველესი არსებული პოზიციონირების სისტემა, რომელიც სრულად ფუნქციონირებდა რუსულამდე.
• საიმედოობა მოდის მეტი რაოდენობის ზედმეტი თანამგზავრების გამოყენებით.
• პოზიციონირება ხდება უფრო მცირე შეცდომით, ვიდრე GLONASS (საშუალოდ 4 მ, ხოლო უახლესი თაობის თანამგზავრებისთვის - 60–90 სმ).
• ბევრი მოწყობილობა მხარს უჭერს სისტემას.

GLONASS სისტემის უპირატესობები

• ასინქრონული თანამგზავრების პოზიცია ორბიტაზე უფრო სტაბილურია, რაც აადვილებს მათ კონტროლს. რეგულარული კორექტირება არ არის საჭირო. ეს უპირატესობა მნიშვნელოვანია სპეციალისტებისთვის და არა მომხმარებლებისთვის.
• სისტემა შეიქმნა რუსეთში, ამიტომ ის უზრუნველყოფს საიმედო სიგნალის მიღებას და პოზიციონირების სიზუსტეს ჩრდილოეთ განედებში. ეს მიიღწევა თანამგზავრების ორბიტების უფრო დიდი დახრილობის გამო.
• GLONASS არის შიდა სისტემა და ხელმისაწვდომი დარჩება რუსებისთვის, თუ GPS გამორთულია.

GPS სისტემის ნაკლოვანებები

• თანამგზავრები ბრუნავენ სინქრონულად დედამიწის ბრუნვასთან ერთად, ამიტომ ზუსტი პოზიციონირება მოითხოვს მაკორექტირებელი სადგურების მუშაობას.
• დაბალი დახრის კუთხე არ იძლევა კარგ სიგნალს და ზუსტ პოზიციონირებას პოლარულ რეგიონებში და მაღალ განედებში.
• სისტემის კონტროლის უფლება ეკუთვნის სამხედროებს და მათ შეუძლიათ დაამახინჯონ სიგნალი ან მთლიანად გამორთონ GPS მშვიდობიანი მოქალაქეებისთვის ან სხვა ქვეყნებისთვის მათთან კონფლიქტის შემთხვევაში. ამიტომ, მიუხედავად იმისა, რომ ტრანსპორტისთვის GPS უფრო ზუსტი და მოსახერხებელია, GLONASS უფრო საიმედოა.

GLONASS სისტემის ნაკლოვანებები

• სისტემის განვითარება მოგვიანებით დაიწყო და ბოლო დრომდე ამერიკელებს მნიშვნელოვანი ჩამორჩენით ხორციელდებოდა (კრიზისი, ფინანსური ბოროტად გამოყენება, ქურდობა).
• თანამგზავრების არასრული ნაკრები. რუსული თანამგზავრების მომსახურების ვადა უფრო მოკლეა, ვიდრე ამერიკული თანამგზავრების, ისინი უფრო ხშირად საჭიროებენ შეკეთებას, ამიტომ რიგ ადგილებში ნავიგაციის სიზუსტე მცირდება.
• GLONASS სატელიტური მანქანების მონიტორინგი უფრო ძვირია, ვიდრე GPS, მოწყობილობების მაღალი ღირებულების გამო, რომლებიც ადაპტირებულია შიდა პოზიციონირების სისტემასთან მუშაობისთვის.
• სმარტფონებისა და PDA-ებისთვის პროგრამული უზრუნველყოფის ნაკლებობა. GLONASS მოდულები განკუთვნილი იყო ნავიგატორებისთვის. კომპაქტური პორტატული მოწყობილობებისთვის დღეს, უფრო გავრცელებული და ხელმისაწვდომი ვარიანტია მხოლოდ GPS-GLONASS ან GPS-ის მხარდაჭერა.

Შემაჯამებელი

GPS და GLONASS სისტემები ავსებენ ერთმანეთს. ოპტიმალური გამოსავალი არის სატელიტური GPS-GLONASS მონიტორინგი. მოწყობილობები ორი სისტემით, მაგალითად, GPS მარკერები M-Plata GLONASS მოდულით, უზრუნველყოფს მაღალი პოზიციონირების სიზუსტეს და საიმედო მუშაობას. თუ ექსკლუზიურად GLONASS-ის გამოყენებით პოზიციონირებისას შეცდომა საშუალოდ 6 მ-ია, ხოლო GPS-ისთვის – 4 მ, მაშინ ორი სისტემის ერთდროულად გამოყენებისას მცირდება 1,5 მ-მდე, მაგრამ ასეთი მოწყობილობები ორი მიკროჩიპით უფრო ძვირია.

GLONASS შეიქმნა სპეციალურად რუსული განედებისთვის და პოტენციურად შეუძლია უზრუნველყოს მაღალი სიზუსტე; თანამგზავრების არასაკმარისი პერსონალის გამო, რეალური უპირატესობა მაინც GPS-ის მხარესაა. ამერიკული სისტემის უპირატესობებია GPS-ზე ჩართული მოწყობილობების ხელმისაწვდომობა და ფართო არჩევანი.

მიზანი

GPS (გლობალური პოზიციონირების სისტემა) საშუალებას გაძლევთ ზუსტად განსაზღვროთ GPS მიმღებით აღჭურვილი ობიექტის სამგანზომილებიანი კოორდინატები: გრძედი, განედი, სიმაღლე ზღვის დონიდან, აგრეთვე მისი სიჩქარე, მოძრაობის მიმართულება და მიმდინარე დრო.

Მოკლე ისტორია

GPS სისტემა შეიქმნა აშშ-ს თავდაცვის დეპარტამენტის მიერ. ამ პროექტზე მუშაობა, სახელწოდებით NAVSTAR (ნავიგაციის სისტემა დროისა და დიაპაზონით - სანავიგაციო სისტემა დროისა და დიაპაზონის განსაზღვრისთვის), დაიწყო ჯერ კიდევ 70-იან წლებში. სისტემის პირველი თანამგზავრი ორბიტაზე გაუშვა 1974 წელს, ხოლო 24-დან უკანასკნელს მხოლოდ 1993 წელს დასჭირდა მთელი დედამიწის დაფარვა. თავდაპირველად GPS განკუთვნილი იყო აშშ-ს სამხედროებისთვის (ნავიგაცია, რაკეტების მართვა და ა.შ.). მაგრამ 1983 წლიდან, როდესაც ჩამოაგდეს კორეის ავიახაზების თვითმფრინავი, რომელიც შემთხვევით შეიჭრა საბჭოთა ტერიტორიაზე, GPS-ის გამოყენება ნებადართული იყო მშვიდობიანი მოსახლეობისთვისაც. ამავდროულად, გადაცემული სიგნალის სიზუსტე უხეში იყო სპეციალური ალგორითმის გამოყენებით, მაგრამ 2000 წელს ეს შეზღუდვა მოიხსნა. აშშ-ს თავდაცვის დეპარტამენტი აგრძელებს GPS სისტემის შენარჩუნებას და განახლებას. სისტემის მუშაობის ამ სრულმა დამოკიდებულებამ ერთი ქვეყნის მთავრობაზე (მაგალითად, პირველი ყურის ომის დროს, GPS-ის სამოქალაქო სექტორი გამორთული იყო) აიძულა სხვა ქვეყნებმა განავითარონ ალტერნატიული სანავიგაციო სისტემები (რუსული - GLONASS, ევროპული - გალილეო, ჩინური - ბეიდუ).

კოორდინატების განსაზღვრის პრინციპები

GPS სისტემაში ობიექტის კოორდინატების განსაზღვრის პრინციპი ეფუძნება მისგან რამდენიმე თანამგზავრამდე მანძილის გაანგარიშებას, რომელთა ზუსტი კოორდინატები ცნობილია. ინფორმაცია მინიმუმ 3 თანამგზავრამდე მანძილის შესახებ საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ ობიექტის კოორდინატები, როგორც სფეროების გადაკვეთის წერტილი, რომლის ცენტრი არის თანამგზავრები, ხოლო რადიუსი არის გაზომილი მანძილი.

ფაქტობრივად, არსებობს სფეროების გადაკვეთის ორი წერტილი, მაგრამ ერთი მათგანი შეიძლება განადგურდეს, რადგან ის ან დედამიწის სიღრმეშია, ან ძალიან მაღლა მის ზედაპირზე. მანძილი თითოეულ თანამგზავრამდე განისაზღვრება, როგორც დრო, რომელიც სჭირდება რადიოსიგნალის გადაადგილებას სატელიტიდან მიმღებამდე, გამრავლებული სინათლის სიჩქარეზე. პრობლემა ჩნდება რადიოსიგნალის ტრანზიტის დროის ზუსტად განსაზღვრისას. ის წყდება სატელიტიდან სიგნალის გენერირებით და გადაცემით, რომელიც მოდულირებულია სპეციალური თანმიმდევრობით. ზუსტად იგივე სიგნალი იქმნება GPS მიმღებში და შიდა სიგნალიდან მიღებული სიგნალის ჩამორჩენის ანალიზი შესაძლებელს ხდის მისი მოგზაურობის დროის განსაზღვრას.

სიგნალის მოგზაურობის დროის ზუსტად დასადგენად, GPS მიმღების და სატელიტის საათები მაქსიმალურად უნდა იყოს სინქრონიზებული; თუნდაც რამდენიმე მიკროწამის გადახრა იწვევს ათობით კილომეტრის გაზომვის შეცდომას. ამ მიზნებისათვის თანამგზავრს აქვს მაღალი სიზუსტის ატომური საათები. GPS მიმღებში მსგავსი საათის დაყენება შეუძლებელია (გამოიყენება ჩვეულებრივი კვარცის საათები), ამიტომ დროის სინქრონიზაციისთვის გამოიყენება დამატებითი სიგნალები სულ მცირე კიდევ ერთი თანამგზავრიდან. ვარაუდობენ, რომ თუ GPS მიმღებში დრო ზუსტად არის სინქრონიზებული, მაშინ მეოთხე თანამგზავრიდან მანძილის ტოლი რადიუსის წრე გადაკვეთს იმავე წერტილს, როგორც წრეები დანარჩენი სამი თანამგზავრიდან. GPS მიმღები არეგულირებს თავის საათს, სანამ ეს პირობა არ დაკმაყოფილდება. ამრიგად, სამგანზომილებიან სივრცეში (3D) ობიექტის პოზიციის ზუსტად დასადგენად, საჭიროა სიგნალები მინიმუმ 4 თანამგზავრიდან (3 თანამგზავრიდან დედამიწის ზედაპირის ზემოთ სიმაღლის განსაზღვრის გარეშე - 2D). პრაქტიკაში, ცის კარგი ხილვადობით, GPS მიმღებები იღებენ სიგნალებს მრავალი თანამგზავრიდან ერთდროულად (10-12-მდე), რაც მათ საშუალებას აძლევს საათების სინქრონიზაცია და კოორდინატების საკმაოდ მაღალი სიზუსტით განსაზღვრა.

თანმიმდევრობასთან ერთად, რომლითაც განისაზღვრება სიგნალის გავრცელების დრო, თითოეული თანამგზავრი გადასცემს ორობით ინფორმაციას - ალმანახს და ეფემერებს. ალმანახი შეიცავს ინფორმაციას ყველა თანამგზავრის ამჟამინდელი მდგომარეობისა და სავარაუდო ორბიტის შესახებ (ერთი თანამგზავრიდან ინფორმაციის მიღების შემდეგ, შესაძლებელი ხდება სხვა თანამგზავრების სიგნალების საძიებო სექტორების შევიწროება). ეფემერისი - განახლებული ინფორმაცია სიგნალის გადამცემი კონკრეტული თანამგზავრის ორბიტის შესახებ (თანამგზავრის რეალური ორბიტა შეიძლება განსხვავდებოდეს გამოთვლილისაგან). ეს არის ზუსტი მონაცემები თანამგზავრების ამჟამინდელი პოზიციის შესახებ, რაც საშუალებას აძლევს GPS მიმღებს გამოთვალოს საკუთარი მდებარეობა მათთან შედარებით.

GPS სიზუსტე

GPS მიმღების მიერ ჰორიზონტალურ სიბრტყეში კოორდინატების განსაზღვრის ტიპიური სიზუსტე დაახლოებით 1-2 მეტრია (ცას კარგი ხილვადობის პირობებში). ზღვის დონიდან სიმაღლის განსაზღვრის სიზუსტე ჩვეულებრივ 2-5-ჯერ დაბალია, ვიდრე იმავე პირობებში კოორდინატების განსაზღვრის სიზუსტე (ანუ იდეალურ პირობებში, 2-10 მეტრი).

თანამგზავრებიდან სიგნალის მიღების დონე და, შედეგად, კოორდინატების განსაზღვრის სიზუსტე, უარესდება ხეების მკვრივი ფოთლების ქვეშ ან ძალიან მძიმე ღრუბლების გამო. ასევე, GPS სიგნალების ნორმალური მიღება შეიძლება გაუარესდეს მრავალი ხმელეთის რადიო წყაროს ჩარევით. თუმცა, მთავარი ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს GPS სიზუსტის შემცირებაზე, არის ცის არასრული ხილვადობა. ეს განსაკუთრებით შესამჩნევია, როდესაც GPS მიმღები მდებარეობს მჭიდრო ურბანულ ადგილებში, როდესაც ცის მნიშვნელოვანი ნაწილი დაფარულია ახლომდებარე შენობებით, ტილოებით და სხვა დაბრკოლებებით. კოორდინატების განსაზღვრის სიზუსტე შეიძლება დაეცეს 20-30 მეტრამდე, ზოგჯერ უფრო მეტსაც. დაბრკოლებები არ იძლევა სიგნალებს დედამიწის მოცემულ წერტილში პოტენციურად ხელმისაწვდომი ზოგიერთი თანამგზავრიდან. ეს მივყავართ იმ ფაქტს, რომ გამოთვლები ხორციელდება უფრო მცირე რაოდენობის სიგნალების გამოყენებით, რომლებიც ძირითადად ცის ერთ სექტორში მდებარეობს. გადაადგილება ჩვეულებრივ ხდება დაბრკოლების პერპენდიკულარულ სიბრტყეში.

ზოგადად, თუ ვსაუბრობთ GPS-ის სიზუსტეზე ქალაქურ პირობებში, დაგროვილი სტატისტიკური მონაცემებისა და საკუთარი გამოცდილების საფუძველზე, შეგვიძლია შემდეგი დასკვნების გაკეთება. კოორდინატების განსაზღვრის სიზუსტე, როდესაც მანქანა იმყოფება ღია სივრცეში (სადგომზე, მოედანზე და ა.შ.) და ძირითადი მაგისტრალებისა და მრავალზოლიანი გზების გასწვრივ მოძრაობისას იქნება 1-2 მეტრი. ვიწრო ქუჩების გასწვრივ მოძრაობისას, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც მათ გასწვრივ მჭიდროდ განლაგებული სახლებია, სიზუსტე იქნება 4-10 მეტრი. როცა მანქანა დგას „ეზოს ჭაში“, ძალიან ახლოს მაღალსართულიან კორპუსებთან და ა.შ. სიზუსტე შეიძლება დაეცეს 20-30 მეტრამდე.

რა თქმა უნდა, კოორდინატების განსაზღვრის სიზუსტე დიდად არის დამოკიდებული თავად GPS მიმღების ხარისხზე, ასევე გამოყენებულ ანტენებზე და მათ სწორ განთავსებაზე მანქანაზე.