GLONASS/GPS pentru toată lumea: teste pentru acuratețea și disponibilitatea poziționării unui receptor cu un singur cip în condiții dificile de operare

Philip Mattos (Philip Mattos)
Traducere: Andrey Rusak
suport@site
Victoria Bulanova
[email protected]
Receptorul GNSS cu un singur cip, care este acum în producție de masă, a fost testat în zone urbane dense pentru a demonstra avantajele funcționării cu mai multe sisteme (GLONASS și GPS) ca receptor de consum. Utilizarea sistemului combinat GLONASS / GPS a început cu câteva zeci de mii de receptoare pentru sondaje geodezice, în acest moment există milioane de astfel de dispozitive de consum. Datorită creșterii numărului de dispozitive personale de navigație prin satelit, apariției sistemelor OEM pentru automobile și telefoanelor mobile, în 2011 s-au atins volume semnificative de piață. Încrederea în perspectivele de dezvoltare a pieței dispozitivelor de navigație pentru utilizatorii împinge producătorii de componente specifice de înaltă frecvență, precum antene și filtre SAW, să crească volumele de producție și să optimizeze costul mărfurilor. Una dintre primele companii rusești care a lansat module bazate pe receptorul STM a fost NAVIA. Modulele NAVIA GLONASS s-au impus deja ca module fiabile și convenabile pentru producerea de terminale de navigație și control gata făcute pentru obiecte în mișcare. Diverse teste de module au arătat că ML8088s și GL 8088s îndeplinesc toate specificațiile producătorului și pot fi utilizate cu succes în dispozitivele de monitorizare.

Au fost efectuate teste ale unui receptor GLONASS / GPS cu un singur cip în Londra, Tokyo și Texas pentru a demonstra că utilizarea combinată a tuturor sateliților GLONASS vizibili împreună cu GPS oferă cea mai bună disponibilitate de poziționare în zonele urbane dense și, în cazul de disponibilitate slabă a poziționării – poziționare mai bună.precizia.

Evident, receptoarele multi-sistem sunt la mare căutare pe piața de consum. Aceștia pot lucra pe un număr mai mare de sateliți în condițiile „canioanelor urbane”, unde există doar o parte a emisferei cerești în zona de vizibilitate și este necesară o fiabilitate ridicată în filtrarea semnalelor inutile, când calitatea semnalelor utile. este foarte degradată din cauza reflexiilor și atenuărilor multiple. În plus, sunt descrise pe scurt dificultățile de integrare a sistemului GLONASS (și mai târziu GALILEO), pe baza cărora sunt produse dispozitive economice pentru consumatorul de masă. Pentru o astfel de piață, pe de o parte, costul este pe primul loc, iar pe de altă parte, există cerințe de performanță ridicate asociate cu un nivel scăzut al semnalului, consum limitat de energie, timpi scurti de pornire la rece și stabilitate de poziționare.

Scopul a fost de a folosi toți sateliții disponibili pentru a îmbunătăți performanța dispozitivelor de navigație pentru consumatori în medii interioare și urbane. 2011 a trecut sub auspiciile suportului GLONASS, dezvoltarea acestui sistem prin satelit este înaintea lui GALILEO cu aproximativ trei ani. La proiectarea receptoarelor, a fost important să depășim problemele de incompatibilitate dintre suportul hardware GLONASS și GPS. Adică, semnalul GLONASS modulat în frecvență a necesitat o lățime de bandă mai mare decât semnalele PCM utilizate de GPS, filtre trece-bandă cu centre de frecvență diferite și rate diferite de cip. Și toate acestea - fără o creștere semnificativă a costului receptorului.

În condiții ideale de funcționare, sateliții din constelații suplimentare vor fi ineficienți, deoarece disponibilitatea poziționării Mă apropii de 100% folosind doar GPS. Prezența în ionosferă utilizată pentru poziționarea a șapte, opt sau nouă sateliți în modul de fixare minimizează eroarea totală și oferă coordonatele corecte.

În condiții extreme de funcționare, utilizarea doar a GPS-ului vă permite să determinați poziția, dar utilizarea a doar trei, patru, cinci sateliți concentrați într-o parte îngustă a emisferei cerești duce la valori slabe DOP. Creșterea numărului de sateliți îmbunătățește considerabil acuratețea, îmbunătățind astfel DOP și medierea erorilor cu mai multe căi. Limitarea numărului de sateliți poziționați duce la impunerea unor erori multipath la determinarea coordonatelor DOP-urilor amplificate. Adăugarea unei a doua sau a treia constelații implică o creștere a numărului de sateliți vizibili și, astfel, mai mulți sateliți sunt implicați în procesul de determinare a poziției, ceea ce duce la scăderea erorilor.

Prin urmare, în condiții extreme, în care utilizarea numai a GPS-ului nu este suficientă, utilizarea suplimentară a sateliților GLONASS (și ulterior GALILEO) crește disponibilitatea de poziționare până la 100% (cu excepția tunelurilor subterane).

De fapt, disponibilitatea este o buclă de feedback pozitiv cu auto-îmbunătățire: deoarece sateliții sunt urmăriți în mod constant, chiar dacă sunt respinși să participe la soluția curentă a problemei de poziționare folosind algoritmii RAIM /fault și FDE, ei nu trebuie căutați. din nou - au devenit deja disponibile pentru utilizare anterior. Dacă procesul de poziționare nu este întrerupt, atunci este posibil să continuați să preziceți cu precizie fazele pentru sateliții cu obstacole închise, ceea ce le permite să fie utilizate instantaneu atunci când părăsiți „umbra”, deoarece nu sunt necesare informații suplimentare pentru a căuta și a remedia. lor.

Sateliții suplimentari vizibili sunt foarte importanți pentru consumator, în special - de exemplu, cu „auto-asistență” („self-service”), atunci când grupul minim este reprezentat de cinci sateliți, și nu trei sau patru, pentru a să stabilească în mod autonom că toți sateliții sunt „corecți”, folosind tehnici de monitorizare a integrității autonome a receptorului (RAIM). „Self-service” are avantaje și mai semnificative cu GLONASS: nu este necesară nicio infrastructură, cum ar fi serverele asistate, ceea ce duce întotdeauna la o întârziere a serviciului. Metoda GLONASS de transmitere a parametrilor orbitei satelitului în format Keplerian este, de asemenea, foarte potrivită pentru algoritmul „self-service”.

Valoarea testării

Încercările anterioare de a caracteriza beneficiile dispozitivelor multi-sistem în mediile urbane au fost oprite de necesitatea de a utiliza receptoare profesionale care nu sunt concepute pentru astfel de niveluri de semnal și ar trebui să obțină rezultate separate pentru fiecare grup sau să sacrifice una dintre măsurătorile prin satelit pentru sincronizare. Aceste circumstanțe nu au permis testarea ulterioară a dispozitivelor care erau planificate să intre pe piața de masă.

Lansarea unei noi soluții multi-sistem este de mare importanță, deoarece receptorul testat este un dispozitiv cu adevărat de masă dacă are o sensibilitate crescută și este complet pregătit atât pentru măsurare, cât și pentru calcul. Astfel, autorul acestui articol raportează pentru prima dată rezultate absolut de încredere.

fundal

Testele au fost efectuate pe un receptor GNSS cu un singur cip Teseo-II (STA-8088). Scurt istoric: Acesta este un produs STM din 2009 bazat pe Cartesio+ cu funcții GPS/GALILEO deja incluse și Procesor de semnal digital (DSP), era gata să implanteze funcția GLONASS, ceea ce a dus la crearea cipului Teseo-II (produs de 2010). Rezultatele testelor cu semnale de satelit reale au fost obținute pe un cip de bandă de bază într-o implementare FPGA deja la sfârșitul anului 2009, iar în 2010 deja folosind un cip gata făcut.

Proiectul actual a necesitat introducerea unor modificări minore suplimentare la circuit. Modificările hardware și software necesare la DSP au fost minore și sunt incluse în următoarea actualizare programată a circuitului TeseoII. Implementarea circuitului parte RF a necesitat mult mai multă atenție decât circuitul cu două canale cu o etapă de frecvență intermediară (IF) și un convertor analog-digital (ADC), cu conversie suplimentară a frecvenței și o lățime de bandă mai largă a filtrului IF. Dar, deoarece zona cristalului cu partea RF situată pe el în volumul total este foarte mică, chiar și o creștere de 30% a circuitului aici este nesemnificativă pentru întregul circuit. În conformitate cu faptul că designul cipului este proiectat pentru un sistem comun cu un singur cip (RF și BB, de la antenă la poziție, viteză și sincronizare (PVT)), astfel încât suprafața totală a matriței pentru un proces de 65 nm este foarte mică.

Din punct de vedere comercial, includerea tuturor celor trei constelații de sateliți (GPS/GLONASS șiGALILEO) într-un singur cip este nou pentru consumator. Multe dintre companiile prezente pe piața rusă au optat pentru o abordare în două sisteme, tocmai pentru a satisface cerințele guvernului rus privind necesitatea de a lucra în sistemul GLONASS. Ei nu s-au gândit la viitor la nivel global, când vor exista mai multe grupări de poziționare în lume și poate că fiecare dintre țările participante la acest proces va prezenta cerințe pentru utilizarea predominantă a propriului sistem - nativ - în viitor.

În acest sens, deciziaTeseo— II este revoluționar, pentru că pregătit în avans pentru un astfel de scenariu și acum poate primi GLONASS / GPS/ GALILEO/ QZSSȘiSBAS.

Din punct de vedere tehnic, includerea canalelor independente pentru recepția și procesarea sistemului GLONASS în grup este, de asemenea, o noutate, în timp ce combinația GPS / GALILEO este deja o practică standard. Pentru a obține această flexibilitate, au fost necesare și noi soluții tehnice, ținând cont de diferite întârzieri hardware RF, diferențe de viteză de transmisie a semnalului. Pe lângă aceasta, există acum binecunoscuta corecție universală a orei globale (UTC) și problema corecției geoidului.

O tranziție directă la o soluție cu un singur cip (RF + Banda de bază + CPU) nu este obișnuită: aceasta este o descoperire tehnologică importantă. Încrederea în acest pas se datorează experienței de utilizare a părții RF și a circuitului de bandă de bază dovedit al procesorului. S-au luat ca bază interfața RF externă STA5630 și GPS/GALILEO DSP modificat, care au fost utilizate anterior în Cartesio+.

Fiabilitatea utilizării STA5630/Cartesio+ a fost dovedită în producția de masă ca circuite separate chiar înainte de lansarea soluțiilor trei-în-un cu un singur cip.

Spre deosebire de soluțiile cu două cipuriGPS/Module GLONASS prezente pe piața rusă, o soluție cu un singur cip de laSTMicroelectronics (Teseo— II) STA8088 FG are o fiabilitate mult mai mare, imunitate la zgomot, un consum mai mic de energie și, desigur, dimensiuni mai mici (modul ML8088 sare dimensiunile de 13 x 15 mm).

Suportul pentru GLONASS și GALILEO este un pas înainte față de generația anterioară de hardware RF. GALILEO este compatibil cu GPS și, prin urmare, schema existentă ar putea fi utilizată, în timp ce GLONASS a necesitat modificări suplimentare. A se vedea figurile 1 și 2.

Poza 1.

Figura 2.Schimbăribandă de bază piese pentru suport GLONASS

În partea RF, LNA, amplificatorul RF și primul mixer au fost combinate într-un singur canal. Acest lucru a făcut posibilă economisirea numărului de pini pentru cip și minimizarea consumului de energie. Mai mult, a permis păstrarea costurilor externe pentru producătorii de echipamente. Semnalul GLONASS, redus în primul mixer la 30 MHz, intră în canalul secundar de procesare (indicat cu maro) și, amestecând până la 8 MHz, este alimentat la un ADC separat și apoi la partea de bază.

Partea de bandă de bază oferă o etapă suplimentară de preprocesare (indicată cu maro), care convertește semnalul la 8 MHz, care este necesar pentru alimentarea în banda de bază și trece semnalul recepționat prin filtrul de crestătură anti-interferență și, de asemenea, reduce frecvența de eșantionare. la o valoare standard de 16, potrivită pentru procesare în hardware DSP.

Dispozitivele de captură și canalele de urmărire existente pot alege unde și când să primească semnale GPS/GALILEO sau GLONASS, ceea ce face ca distribuția canalelor în raport cu constelațiile de sateliți să fie foarte flexibilă.

Mai puțin vizibil, dar foarte important în raport cu performanța sistemului, este software-ul care monitorizează aceste resurse hardware, în primul rând pentru a închide buclele PLL de urmărire și pentru a efectua măsurători, iar în al doilea rând, filtrul Kalman, care convertește datele măsurate în date PVT, solicitate de utilizatorul.

Toate acestea au suferit o modificare structurală pentru a oferi suport pentru lucrul cu multe constelații de sateliți, și nu doar cu GLONASS. În acest caz, extinderea software-ului pentru recepția viitoarelor sisteme de navigație globale va deveni o etapă în dezvoltarea evolutivă și nu va necesita modificări serioase ale cristalului în sine.

Software-ul rulează pe un cip real din 2010, dar folosind semnale de la orice simulator sau antene statice de pe acoperiș, erau disponibile doar date GPS, ceea ce era atât de bun încât nu permitea nicio manevre de cercetare pentru a îmbunătăți sistemul. La începutul anului 2011, au devenit disponibile mostre de cip de pre-producție și plăci de dezvoltare cu antene în pachet, făcând posibilă testarea pe teren mobil în întreaga lume.

Rezultate actuale

Înainte de nașterea cristalului de recepție cu mai multe sisteme, rezultatele erau deja vizibile din testele preliminare efectuate folosind receptoare profesionale cu măsurători separate GPS și GLONASS. Cu toate acestea, aceste teste nu au dat date bune pentru un receptor de consum, deoarece au arătat o sensibilitate slabă. Receptoarele necesitau un semnal suficient de curat pentru a conduce PLL-ul, dar acest lucru nu a putut fi realizat într-un mediu urban și, cel mai important, receptoarele au creat două soluții separate cu un satelit suplimentar permanent pentru a rezolva diferențele de timp între sisteme. Soluțiile neînrudite nu au permis prezicerea poziției sateliților unei constelații prin calcularea poziției acestora pe baza coordonatelor calculate folosind o alta, ceea ce este unul dintre principalele avantaje ale receptoarelor GNSS cu mai multe sisteme.

Modelarea sateliților vizibili a fost realizată în 2010 în zone urbane dense din Italia, centrul orașului Milano. Rezultatele, mediate în fiecare minut pe o perioadă de 24 de ore, sunt prezentate în Tabelul 1. Numărul mediu de sateliți vizibili a crescut de la 4,4 numai cu GPS la 7,8 cu GPS+GLONASS, cu punctele No Fix setate la zero. Mai mult, în modul „doar cu GPS” au fost primite 380 de puncte false, ceea ce a însumat aproximativ 26% din timpul total de recepție.

Tabelul 1.Acuratețe și disponibilitateGPSȘiGPS+ GLONASS, peste 24 de ore în medie

Cu toate acestea, disponibilitatea sateliților nu a fost un scop în sine. Prezența mai multor sateliți în aceeași zonă mică a emisferei cerești deasupra zonelor urbane poate să nu fie suficientă din cauza scăderii geometrice a preciziei. Pentru a studia aceste date, precizia geometrică oferită de HDOP. Cu utilizarea combinată a GLONASS și GPS, rezultatul a fost de 2,5 ori mai bun.

Studiile anterioare au arătat că doi până la trei sateliți suplimentari erau disponibili în orașele de testare individuale, dar unul dintre ei a fost folosit pentru determinarea temporară. Când folosim un receptor extrem de sensibil combinat pe un singur cip, am presupus că vor fi implicați patru sau cinci sateliți suplimentari.

Rezultatele reale au depășit cu mult așteptările noastre. În primul rând, au existat semnale de la mulți alți sateliți, deoarece toate testele și simulările anterioare exclueau semnalele reflectate. Cu semnale suplimentare, receptorul a îmbunătățit semnificativ performanța DOP. Efectul reflexiilor asupra preciziei a fost redus semnificativ, în primul rând datorită geometriei de poziționare mai bune și, în al doilea rând, datorită capacității algoritmilor FDE / RAIM de a menține stabilitatea urmăririi prin satelit. În plus, numărul de semnale false care pot distorsiona datele de coordonate a scăzut.

Rezultatele prezentate aici sunt de la un receptor complet integrat de înaltă sensibilitate, cum ar fi receptorul NAVIA ML8088s bazat pe cipul STA8088s. Este optimizat pentru a detecta chiar și semnale de nivel foarte scăzut și pentru a obține rezultate direct de la toți sateliții din câmpul vizual, indiferent de constelație. Acest lucru asigură disponibilitatea sateliților 100% și îmbunătățește considerabil precizia în mediile urbane provocatoare.

Disponibilitate

Utilizarea receptoarelor extrem de sensibile care sunt independente de buclele de blocare a fazei (PLL) asigură disponibilitatea deplină în orașele moderne, chiar și cu reflexii de sticlă în clădirile moderne. Prin urmare, acum sunt necesare alte definiții ale disponibilității, altele decât „patru sateliți sunt disponibili”. De exemplu, urmărirea sateliților la un anumit nivel de calitate a semnalului, al cărui rezultat depinde de DOP. Chiar și DOP-ul poate fi dificil de estimat deoarece filtrul Kalman atribuie ponderi diferite fiecărui satelit, care nu sunt luate în considerare la calcularea DOP. Și, de asemenea, pe lângă măsurătorile instantanee, acest filtru folosește poziția istorică și viteza curentă, ceea ce lasă neschimbată precizia de poziționare.

Figura 3 arată disponibilitatea sateliților în modul de urmărire. Testele au fost efectuate în districtul financiar din Londra în mai 2011.

Sateliți urmăriți -GPS, GLONASS,GPS+GLONASS

Figura 3GPS(marcat cu albastru) împotriva GLONASS (marcat în roșu) și a tuturor sateliților urmărițiGNSS(marcat cu verde).

După cum se vede în fig. 3, în total există 7-8 sateliți GLONASS și 8-9 sateliți GPS, adică multi-GNSS - aproximativ 16 sateliți. A existat o perioadă în care semnalele satelitului nu au fost captate: în timpul trecerii tunelului Blackfriars Underpass, marca temporală este de aproximativ 156400 de secunde. În alte zone ale orașului, la timpi de aproximativ 158500 și 161300 de secunde, vizibilitatea a scăzut la patru sateliți, dar numărul lor total nu a fost niciodată mai mic de opt. De remarcat faptul că testarea a avut loc în orașul vechi, unde sunt în mare parte clădiri din piatră, deci semnalele reflectorizante sunt mai slabe decât la clădirile din sticlă și metal.

În timp ce disponibilitatea satelitului este 100% în afara tunelurilor, aceasta poate fi limitată de DOP sau de precizia pozițională. După cum se poate observa în Figura 4, în alte teste din Londra, DOP multi-GNSS rămâne sub 1, așa cum ar trebui să fie cu 10-16 sateliți vizibili, în timp ce DOP numai GPS este adesea peste 4, cu orice distorsiune datorată reflexiilor și semnale slabe, DOP-ul este mult crescut la 10 la vârf.

GPScomparativ cuGNSS

Figura 4NumaiGPSîmpotriva combinateGPSIndicatori de reducere a preciziei /GLONASS

Deoarece testele efectuate în mai 2011 nu au fost suficient de dificile pentru a crea condiții stresante în care GPS-ul ar avea nevoie de suport multi-GNSS, noi teste au fost efectuate în august 2011. După cum se arată în fotografia aeriană (Figura 5), ​​testele au fost efectuate în zona modernă înaltă a orașului, Canary Wharf. În plus, drumurile din oraș sunt foarte înguste, ceea ce a complicat și mai mult testarea urbană. Clădirile din sticlă și metal din partea modernă a orașului, de regulă, oferă o reflectare mai bună decât clădirile din piatră, ceea ce provoacă depășirea scară a algoritmilor RAIM și FDE.

Figura 5. GPS vs. GNSS, Londra, Canary Wharf

Obținerea rezultatelor doar prin GPS a fost dificilă (afișată în verde), mai ales în zona închisă a stației Docklands, centru stânga, calea inferioară.

Figura 6 prezintă aceleași rezultate reale ale testelor afișate pe o foaie de parcurs schematică.

Figura 6. GPS vs. GNSS, Londra, Canary Wharf, hartă schematică

Testarea multi-GNSS (albastru) a arătat rezultate foarte bune, în special în partea de nord (în direcția est) a buclei (în Marea Britanie se conduce cu mâna stângă, deci o buclă unidirecțională în sensul acelor de ceasornic).

Figura 7. a) Testare în Tokyo: Teseo-I (GPS) vs. Teseo-II (GNSS); b) DOP pentru testare în Tokyo

Alte teste au fost efectuate la birourile STMicroelectronics din întreaga lume. Figura 7a prezintă testele din Tokyo, unde galbenul indică rezultatele testelor generației anterioare de cipuri fără GLONASS, iar în roșu - Teseo-II cu GPS + GLONASS.

Figura 7b oferă câteva clarificări cu privire la definiția acurateței, arătând DOP în timpul testului. Se poate observa că DOP-ul Teseo-II a fost rareori peste 2, dar scorurile numai pentru GPS (Teseo-I) au fost între 6 și 12 în zona dificilă încercuită de nord.

Repetăm ​​că algoritmul de testare este simplu pentru GPS, dar acuratețea determinării este dificilă.

Alte teste în Tokyo au fost efectuate pe străzile mai înguste ale orașului, în aceleași condiții de testare, prezentate în Figura 9. În albastru numai pentru GPS, în roșu pentru GPS+GLONASS, există o îmbunătățire semnificativă a rezultatelor.

Figura 9 folosește aceeași schemă de culori pentru a afișa rezultatele testelor în Dallas, de data aceasta cu un receptor GPS al unui concurent față de un Teseo-II cu o configurație GPS+GLONASS, observând din nou rezultate foarte bune.

Figura 8. NumaiGPS(cian) vs multi-GNSS(roșu), Tokyo.

Figura 9. NumaiGPS(albastru, receptorul concurentului) vs.GNSS(roșu), Dallas.

Alte constelații de sateliți

Deși hardware-ulTeseo— IIsusține șiGALILEOîn timp ce nu sunt disponibili satelițiGALILEO(din septembrie 2011), astfel încât dispozitivele bazate pe acest cip utilizat în întreaga lume încă nu au software încărcat pentru a servi această constelație de sateliți. Totuși, dacă vine momentul să aplici GALILEO, există întotdeauna o oportunitate de a face o actualizare de software.

Sistemul japonez QZSS are un satelit disponibil care transmite semnale tradiționale compatibile cu GPS, semnale SBAS și semnale L1C BOC. Teseo-II poate gestiona primele două dintre ele cu caracteristicile software-ului încărcat în prezent și, în timp ce SBAS este inutil în mediile urbane, deoarece reflexiile și interferențele semnalului sunt locale și nu sunt captate, scopul sistemului QZSS este de a oferi un satelit. cu un unghi foarte înalt față de acest satelit a fost întotdeauna disponibil în zonele urbane.

Figura 10 arată un test în Taipei, Taiwan folosind GPS (galben) față de multi-GNSS (GPS plus un satelit QZSS (roșu)) și valori reale (violet).

Figura 10. NumaiGPS(galben) comparativ cu multi-GNSS (GPS+ QZSS (1 satelit, roșu)), valoare adevărată -violet, Taipei
Lucru în continuare

Testarea va fi continuată pentru a obține rezultate cantitative mai precise. Testarea va avea loc în Marea Britanie, unde există hărți rutiere cu date vectoriale pentru a afișa direcții reale de călătorie. Este planificată o modificare hardware pentru a sprijini sistemul Busolă și GPS-III (L1-C), în plus față de GALILEO existent. Căutarea și urmărirea acestor semnale a fost deja demonstrată folosind mostre de scenarii live preînregistrate pe simulatoare de semnal GNSS.

În 2011 sistemul Compass nu era disponibil. În acest sens, munca la versiunea de siliciu a Teseo-II s-a concentrat în principal pe flexibilitatea maximă în condiții de lungimi de cod diferite, de exemplu, BOC sau BPSK, ceea ce a făcut posibil, în prezența unuia sau altuia software descărcat pentru configurare. Funcțiile hardware DSP, obțineți posibilitatea de compatibilitate a diferitelor constelații de sateliți.

Compatibilitatea cu versiunea actuală a CHIP-ului multi-GNSS a fost slabă: datorită faptului că frecvența centrală a sistemului Compass de 1561 MHz poate fi menținută numai folosind un oscilator controlat de tensiune și PLL, sistemul Compass nu poate funcționa simultan cu alți sateliti. constelații. În plus, rata codului Compass este de 2 Mbps, ceea ce, de asemenea, nu este acceptat de Teseo-II și poate fi adus la standard prin utilizarea circuitelor alternative externe, ceea ce înseamnă pierderi serioase de semnale.

Așadar, activitatea de asistență Compass este relevantă numai pentru cercetarea și dezvoltarea de software, pentru o soluție de sistem unică sau folosind un cip RF separat.

Semnalul Compass distribuit la nivel global, care este în format de semnal GPS/GALILEO la frecvența purtătoarei și la lungimea și viteza codului, va fi pe deplin compatibil într-un singur design multi-GNSS, dar cel mai probabil nu până în 2020.

Testele în condiții urbane vor fi repetate pe măsură ce grupul se dezvoltăGALILEO. Dacă aveți 32 de canale, puteți utiliza diviziunea 11/11/10 (GPS/ GALILEO/GLONASS), în prezența compoziției complete a tuturor celor trei grupuri, dar în cadrul cerințelor moderne pentru serviciile de navigație, combinația 14/8/10 este mai mult decât suficientă.

Concluzie

Un receptor cu mai multe sisteme poate include GPS, GLONASS și GALILEO la un cost minim. Cu 32 de canale de urmărire și până la 22 de sateliți vizibili, chiar și în cele mai dure medii urbane, pot fi asigurate 100% disponibilitate și precizie de poziționare acceptabilă. În timpul testării, 10-16 sateliți sunt de obicei vizibili. Multiplicitatea măsurătorilor face ca algoritmii RAIM și FDE să fie mult mai eficienți în eliminarea semnalelor prost reflectate și, de asemenea, minimizează efectele geometrice ale distorsiunii rămase a semnalului.

Recent, odată cu dezvoltarea GLONASS-ului rusesc, nevoile pieței de navigație pentru receptoare multisistem sunt doar în creștere. Un număr de companii naționale folosesc cipuri cu un singur cip STM pentru dezvoltarea propriilor module GLONASS și a dispozitivelor cu carcasă finită. În special, în 2011 NAVIA a lansat pe piață 2 combinate GLONASS/ GPS/ Galileomodul, ale cărui teste au arătat rezultate foarte bune.

Disponibilitate instantanee sau integrală(Engleză) Disponibilitate - reprezintă % din timpul în care condiția PDOP este îndeplinită<=6 при углах места КА >= 5 grade. Un exemplu simplu: pe vremuri, înainte de 2010, disponibilitatea GLONASS în unele zone ale globului nu era mai mare de 70-80%, iar acum este 100% peste tot!)

Pierderea preciziei sau Reducerea preciziei geometrice(Engleză) Diluție de precizie, DOP, Engleză Diluția geometrică a preciziei, GDOP)

RAIM(Engleză) Monitorizare autonomă a integrității receptorului- Autonomous Receiver Integrity Monitoring (ARIC), o tehnologie concepută pentru a evalua și menține integritatea unui sistem GPS, a unui receptor GPS. Acest lucru este deosebit de important în cazurile în care funcționarea corectă a sistemelor GPS este necesară pentru a asigura un nivel adecvat de siguranță, cum ar fi în aviație sau navigație maritimă.

Tehnologiile moderne de navigație prin satelit asigură poziționarea cu o precizie de aproximativ 10-15 metri. În cele mai multe cazuri, acest lucru este suficient, totuși, în unele cazuri este nevoie de mai mult: să zicem, o dronă autonomă care se mișcă suficient de rapid pe suprafața pământului se va simți inconfortabil într-un nor de coordonate cu erori de contor.

Pentru a rafina datele satelitare, se folosesc sisteme diferențiale și tehnologii RTK (cinematică în timp real), dar până de curând, astfel de dispozitive erau scumpe și voluminoase. Cele mai recente progrese în tehnologia digitală sub forma microcomputerului Intel Edison au ajutat la rezolvarea acestei probleme. Așadar, întâlniți: Reach - primul receptor GPS compact de înaltă precizie, foarte accesibil și, în plus, dezvoltat în Rusia.

Mai întâi, să vorbim puțin despre tehnologiile diferențiale care permit Reach să obțină rezultate atât de înalte. Sunt bine cunoscute și implementate destul de pe scară largă. Sistemele de navigație diferențială (DNSS) îmbunătățesc locația și precizia vitezei utilizatorilor de telefonie mobilă prin furnizarea de date de măsurare sau informații de corecție de la una sau mai multe stații de bază.

Coordonatele fiecărei stații de bază sunt cunoscute cu mare precizie, astfel încât datele de măsurare ale stației servesc la calibrarea datelor receptoarelor din apropiere. Receptorul poate calcula distanța teoretică și timpul de propagare a semnalului dintre el și fiecare satelit. Atunci când aceste valori teoretice sunt comparate cu observații, diferențele reprezintă erori în semnalele primite. Informațiile corective (date RTCM) sunt derivate din aceste diferențe.

Precizia poziționării utilizând Reach. Atenție la scară.

Informațiile de corecție pot fi obținute de dispozitivul Reach din două surse. În primul rând, dintr-o rețea publică de stații de bază prin Internet folosind protocolul NTRIP (Networked Transport of RTCM via Internet Protocol), care implementează ideea descrisă mai sus în legătură cu o rețea globală de calculatoare. În al doilea rând, cu ajutorul celui de-al doilea Reach, care ocupă o poziție staționară lângă primul și este astfel o stație de bază în ceea ce privește DNSS. A doua opțiune este de preferat (precizia DNSS scade brusc odată cu creșterea distanței dintre receptor și BS) - nu este o coincidență că, în cadrul campaniei de crowdfunding de pe site-ul Indiegogo, creatorii Reach oferă să cumpere exact un set de două dispozitive în prima poziţie.

Specificațiile dispozitivului sunt prezentate în tabelul de mai jos. După cum puteți vedea, hardware-ul este format din 3 părți: un computer Intel Edison care rulează Linux și software-ul RTK RTKLIB; Receptor GPS U-blox NEO-M8T și antenă Tallysman TW4721. Vă rugăm să rețineți că receptorul acceptă toate sistemele de satelit existente: GPS, GLONASS, Beidou și QZSS. Toată această combinație de componente software și hardware oferă o precizie impresionantă de determinare a coordonatelor: până la 2 cm!
Cine poate folosi un astfel de dispozitiv? După cum am menționat mai sus, creatorii diverselor robotici mobile, autonome și nu așa; Mai mult, având în vedere costul scăzut (precomandă 545 USD pentru un set dublu și 285 USD pentru un singur set), nu doar pentru profesioniști, ci și pentru entuziaști. Mai departe, pentru compilatorii de diferite tipuri de hărți, din nou, inclusiv amatori. Ei bine, doar plictisiți care vor să-și cunoască locația până la cel mai apropiat centimetru.

Creatorii Reach, compania Emlid, s-au descurcat bine pe site-ul indiegogo: în mai puțin de o lună s-a încasat aproape dublu suma solicitată. Deci, proiectul va fi cu siguranță implementat. Mai ai timp să preconzi și să fii printre primii care primesc un dispozitiv de navigare nou-nouț. Livrarea este programată pentru iulie.

Utilizatorul unui navigator GPS este întotdeauna interesat de acuratețea reală a navigației GPS și de gradul de încredere în indicațiile acestuia. Cât de aproape puteți ajunge de un pericol de navigație bazându-vă doar pe un receptor GPS? Din păcate, nu există un singur răspuns la această întrebare. Acest lucru se datorează naturii statistice a erorilor de navigare GPS. Să le luăm în considerare mai detaliat.

Viteza de propagare a undelor radio este influențată de ionosferă și troposferă, refracția ionosferică și troposferică. Aceasta este principala sursă de erori după dezactivarea SA. Viteza undelor radio în gol este constantă, dar se modifică atunci când semnalul intră în atmosferă. Pentru semnalele de la diferiți sateliți, întârzierea este diferită. Întârzierile de propagare a undelor radio depind de starea atmosferei și de înălțimea satelitului deasupra orizontului. Cu cât este mai mic, cu atât semnalul său trece mai mult prin atmosferă și cu atât este mai mare distorsiunea. Majoritatea receptoarelor exclud utilizarea semnalelor de la sateliți cu o altitudine mai mică de 7,5 grade deasupra orizontului.

În plus, perturbările atmosferice depind de momentul zilei. După apus, densitatea ionosferei și efectul acesteia asupra semnalelor radio scade, fenomen bine cunoscut operatorilor radio cu unde scurte. Receptoarele GPS militare și civile pot determina în mod autonom întârzierea semnalului atmosferic comparând întârzierile la frecvențe diferite. Receptoarele de consum cu o singură frecvență fac o corecție aproximativă pe baza prognozei transmise ca parte a mesajului de navigație. Calitatea acestor informații s-a îmbunătățit recent, îmbunătățind și mai mult acuratețea navigației GPS.

Modul SA.

Pentru a menține avantajul de înaltă precizie pentru navigatorii GPS militari, din martie 1990 a fost introdus modul de restricție a accesului SA (Disponibilitate selectivă), reducând artificial precizia unui navigator GPS civil. Când modul SA este activat în timp de pace, se adaugă o eroare de câteva zeci de metri. În cazuri speciale, pot fi introduse erori de sute de metri. Guvernul SUA este responsabil pentru sănătatea sistemului GPS față de milioane de utilizatori și se poate aștepta ca reactivarea SA și, cu atât mai mult, o scădere atât de semnificativă a preciziei, să nu fie introdusă fără motive suficient de serioase.

Grozialitatea preciziei este obținută printr-o schimbare haotică a timpului de transmisie a codului pseudo-aleatoriu. Erorile care decurg din SA sunt aleatorii și la fel de probabile în fiecare direcție. SA afectează, de asemenea, acuratețea direcției și viteza conform navigatorului GPS. Din acest motiv, un receptor staționar arată adesea o viteză și direcția ușor variate. Astfel, puteți estima gradul de impact al SA prin modificări periodice ale direcției și vitezei conform GPS.

Erori în datele efemeridelor pentru navigarea GPS.

În primul rând, acestea sunt erori asociate cu abaterea satelitului de la orbita calculată, inexactități ale ceasului, întârzieri ale semnalului în circuitele electronice. Aceste date sunt corectate periodic de pe Pământ, iar erorile se acumulează între sesiunile de comunicare. Datorită dimensiunii mici a acestui grup de erori, nu contează pentru utilizatorii civili.

Pot apărea erori extrem de rare, dar mai mari din cauza defecțiunilor bruște de date în dispozitivele de memorie ale satelitului. Dacă o astfel de defecțiune nu este detectată prin intermediul autodiagnosticării, atunci până când eroarea este detectată de către serviciul de la sol și este transmisă comanda de eroare, satelitul poate transmite informații incorecte pentru o perioadă de timp. Există o așa-numită discontinuitate sau, așa cum este adesea tradus termenul integritate, integritatea navigației.

Influența semnalului reflectat asupra acurateții navigației GPS.

Pe lângă semnalul direct de la satelit, receptorul GPS poate primi și semnale reflectate de la stânci, clădiri, nave care trec - așa-numita propagare caracterizată pe calea multiplă (multypath). Dacă semnalul direct este blocat de la receptor de suprastructuri sau tachelajul navei, semnalul reflectat poate fi mai puternic. Acest semnal parcurge o distanță mai mare și receptorul „crede” că este mai departe de satelit decât este în realitate. De regulă, aceste erori sunt mult mai mici de 100 de metri, deoarece numai obiectele apropiate pot da un ecou suficient de puternic.

Geometria satelitului în navigația GPS.

Depinde de locația receptorului în raport cu sateliții care determină poziția. Dacă receptorul a captat patru sateliți și toți sunt în nord, geometria satelitului este proastă. Rezultatul este o eroare de până la 50-100 de metri sau chiar incapacitatea de a determina coordonatele.

Toate cele patru măsurători sunt din aceeași direcție, iar zona de intersecție a liniilor de poziție este prea mare. Dar dacă 4 sateliți sunt distanțați uniform pe părțile laterale ale orizontului, atunci precizia va crește mult. Geometria satelitului este măsurată prin factorul geometric PDOP (Position Dilution Of Precision). Poziția ideală a sateliților corespunde PDOP = 1. Valorile mari indică o geometrie slabă a satelitului.

Valorile PDOP mai mici de 6.0 sunt considerate adecvate pentru navigare. Navigarea 2D folosește HDOP (diluție orizontală a preciziei) mai mică de 4,0. Se utilizează, de asemenea, factorul de geometrie verticală VDOP mai mic de 4,5 și TDOP temporal mai mic de 2,0. PDOP servește ca un multiplicator pentru a contabiliza erorile din alte surse. Fiecare pseudogamă măsurată de receptor are propria sa eroare, în funcție de interferența atmosferică, erorile efemeridelor, modul SA, semnalul reflectat și așa mai departe.

Deci, dacă valorile estimate ale semnalului total întârzie din aceste motive, URE - User Range Error sau UERE - User Equivalent Range Error, în rusă EDP - eroare de distanță echivalentă, total 20 de metri și HDOP = 1,5, atunci determinarea așteptată locurile de eroare vor fi egale cu 20 x 1,5 = 30 de metri. Receptoarele de navigație GPS prezintă informații diferit pentru estimarea preciziei PDOP.

Pe lângă PDOP sau HDOP, se folosește GQ (Geometric Quality) - inversul HDOP, sau o evaluare calitativă în puncte. Multe receptoare moderne afișează EPE (Eroare de poziție estimată - eroare de poziție așteptată) direct în unități de distanță. EPE ia în considerare locația sateliților și predicția erorii de semnal pentru fiecare satelit în funcție de SA, condițiile atmosferice, erorile de ceas satelit transmise ca parte a informațiilor efemeride.

Geometria satelitului devine, de asemenea, o problemă atunci când se utilizează receptorul GPS în interiorul vehiculelor, în păduri dese, munți sau lângă clădiri înalte. Când semnalele de la sateliți individuali sunt blocate, poziția sateliților rămași va determina cât de precisă va fi poziția GPS, iar numărul lor va indica dacă poziția poate fi determinată. Un receptor GPS bun va arăta nu numai ce sateliți sunt utilizați, ci și locația, direcția și altitudinea acestora, astfel încât să puteți determina dacă un anumit satelit este dificil de recepționat.

Pe baza materialelor cărții „Totul despre GPS-navigatoare”.
Naiman V.S., Samoilov A.E., Ilyin N.R., Sheinis A.I.

Sistemele de poziționare și navigație prin satelit, dezvoltate inițial pentru nevoi militare, și-au găsit recent o largă aplicație în sfera civilă. Monitorizarea vehiculelor GPS/GLONASS, supravegherea persoanelor care au nevoie de îngrijire, controlul mișcărilor angajaților, urmărirea animalelor, urmărirea bagajelor, geodezia și cartografia sunt principalele utilizări ale tehnologiei prin satelit.

În prezent, există două sisteme globale de poziționare prin satelit create în SUA și Federația Rusă și două sisteme regionale care acoperă China, țările UE și o serie de alte țări din Europa și Asia. Monitorizarea GLONASS și monitorizarea GPS sunt disponibile în Rusia.

Sisteme GPS și GLONASS

GPS (Global Position System, Global Positioning System) este un sistem de satelit, a cărui dezvoltare a început în America din 1977. Până în 1993, programul a fost implementat, iar până în iulie 1995, sistemul era complet gata. În prezent, rețeaua spațială GPS este formată din 32 de sateliți: 24 principali, 6 de rezervă. Ele se rotesc în jurul Pământului pe o orbită medie-înaltă (20.180 km) în șase planuri, cu patru sateliți principali în fiecare.

La sol există o stație principală de control și zece stații de urmărire, dintre care trei transmit date de corecție către sateliți de ultimă generație, care le distribuie în întreaga rețea.

Dezvoltarea sistemului GLONASS (Global Navigation Satellite System) a început în URSS în 1982. Finalizarea a fost anunțată în decembrie 2015. GLONASS necesită 24 de sateliți pentru a funcționa, 18 sateliți sunt suficienți pentru a acoperi teritoriul și Federația Rusă, iar numărul total de sateliți aflați în prezent pe orbită (inclusiv cei de rezervă) este de 27. De asemenea, se deplasează pe o orbită mediu-înaltă, dar la un altitudine mai mică (19.140 km), în trei avioane, cu opt sateliți principali în fiecare.

Stațiile terestre GLONASS sunt situate în Rusia (14), Antarctica și Brazilia (câte una) și sunt planificate să fie desfășurate o serie de stații suplimentare.

Precursorul sistemului GPS a fost sistemul Transit, dezvoltat în 1964 pentru a controla lansarea rachetelor de pe submarine. Putea localiza obiecte excepțional de staționare cu o precizie de 50 m, iar singurul satelit era în câmpul vizual doar o oră pe zi. Programul GPS era cunoscut anterior ca DNSS și NAVSTAR. În URSS, crearea unui sistem de navigație prin satelit a fost realizată din 1967 ca parte a programului Cyclone.

Principalele diferențe dintre sistemele de monitorizare GLONASS și GPS:

• Sateliții americani se deplasează sincron cu Pământul, în timp ce sateliții ruși se mișcă asincron;
• înălțime și număr diferit de orbite;
• unghi diferit de înclinare a acestora (aproximativ 55° pentru GPS, 64,8° pentru GLONASS);
• format de semnal și frecvențe de operare diferite.

Beneficiile unui sistem GPS

• GPS este cel mai vechi sistem de poziționare existent, adus la deplin pregătire înaintea celui rusesc.
• Fiabilitatea se datorează utilizării unui număr mai mare de sateliți de rezervă.
• Poziționarea are loc cu o eroare mai mică decât cea a lui GLONASS (o medie de 4 m, iar pentru sateliții de ultimă generație - 60–90 cm).
• Multe dispozitive acceptă sistemul.

Avantajele sistemului GLONASS

• Poziția sateliților asincroni pe orbită este mai stabilă, ceea ce face mai ușor de controlat. Nu sunt necesare ajustări regulate. Acest avantaj este important pentru profesioniști, nu pentru consumatori.
• Sistemul a fost creat în Rusia, prin urmare oferă o recepție fiabilă a semnalului și precizie de poziționare la latitudinile nordice. Acest lucru se realizează datorită unghiului mai mare de înclinare a orbitelor satelitului.
• GLONASS este un sistem intern și va rămâne disponibil rușilor dacă GPS-ul este dezactivat.

Dezavantajele unui sistem GPS

• Sateliții se rotesc sincronizat cu rotația Pământului, astfel încât stațiile de corectare sunt necesare pentru o poziționare precisă.
• Unghiul de înclinare scăzut nu oferă un semnal bun și o poziționare precisă în regiunile polare și la latitudini mari.
• Armata are dreptul de a controla sistemul și pot distorsiona semnalul sau chiar dezactiva GPS-ul pentru civili sau pentru alte țări în caz de conflict cu aceștia. Prin urmare, deși GPS-ul este mai precis și mai convenabil pentru transport, GLONASS este mai fiabil.

Dezavantajele sistemului GLONASS

• Dezvoltarea sistemului a început mai târziu și până de curând s-a desfășurat cu un decalaj semnificativ în urma americanilor (criză, abuz financiar, delapidare).
• Set incomplet de sateliți. Durata de viață a sateliților ruși este mai scurtă decât cea a sateliților americani, este mai probabil să aibă nevoie de reparații, astfel încât precizia navigației într-un număr de zone este redusă.
• Monitorizarea prin satelit GLONASS a transportului este mai costisitoare decât GPS-ul datorită costului ridicat al dispozitivelor adaptate să funcționeze cu sistemul de poziționare intern.
• Lipsa de software pentru smartphone-uri, PDA-uri. Modulele GLONASS au fost concepute pentru navigatori. Pentru dispozitivele portabile compacte, astăzi opțiunea mai comună și mai accesibilă este să accepte GPS-GLONASS sau doar GPS.

rezumat

Sistemele GPS și GLONASS sunt complementare. Soluția optimă este monitorizarea prin satelit GPS-GLONASS. Dispozitivele cu două sisteme, de exemplu, marcatoarele GPS cu modulul M-Plata GLONASS, asigură o precizie ridicată a poziționării și o funcționare fiabilă. Dacă pentru poziționarea exclusiv prin GLONASS, eroarea medie este de 6 m, iar pentru GPS - 4 m, atunci când utilizați două sisteme în același timp, scade la 1,5 m. Dar astfel de dispozitive cu două microcipuri sunt mai scumpe.

GLONASS a fost dezvoltat special pentru latitudinile rusești și este posibil să ofere o precizie ridicată, datorită lipsei de personal cu sateliți, avantajul real este încă de partea GPS. Avantajele sistemului american sunt disponibilitatea și o selecție largă de dispozitive cu suport GPS.

Scop

GPS (Global Positioning System - sistem global de poziționare) vă permite să determinați cu exactitate coordonatele tridimensionale ale unui obiect echipat cu un receptor GPS: latitudine, longitudine, altitudine, precum și viteza acestuia, direcția de mișcare și ora curentă.

Poveste scurta

Sistemul GPS a fost dezvoltat de Departamentul de Apărare al SUA. Lucrările la acest proiect, denumit NAVSTAR (NAVigation System with Ttiming and Ranging - sistem de navigație pentru determinarea timpului și a distanței), a început încă din anii 70. Primul satelit al sistemului a fost pus pe orbită în 1974, iar ultimul dintre cei 24 trebuia să acopere întregul Pământ abia în 1993. Inițial, GPS-ul era destinat utilizării de către armata americană (navigație, ghidare cu rachete etc.), dar din 1983, când a fost doborât un avion Korean Airlines care a invadat accidental teritoriul URSS, utilizarea GPS-ului a fost permisă și pentru civili. În același timp, precizia semnalului transmis a fost mărită folosind un algoritm special, dar în 2000 această restricție a fost eliminată. Departamentul de Apărare al SUA continuă să întrețină și să actualizeze sistemul GPS. Această dependență completă a performanței sistemului de guvernul unei țări (de exemplu, în timpul primului război din Golf, sectorul civil al GPS-ului a fost oprit) a determinat alte țări să dezvolte sisteme de navigație alternative (rusă - GLONASS, europeană - GALILEO). , chineză - Beidou).

Principii pentru determinarea coordonatelor

Principiul determinării coordonatelor unui obiect în sistemul GPS se bazează pe calcularea distanței de la acesta la mai mulți sateliți, ale căror coordonate exacte sunt cunoscute. Informațiile despre distanța a cel puțin 3 sateliți vă permit să determinați coordonatele obiectului ca punct de intersecție al sferelor, al căror centru sunt sateliții, iar raza este distanța măsurată.

De fapt, există două puncte de intersecție ale sferelor, dar unul dintre ele poate fi aruncat deoarece este fie adânc în interiorul Pământului, fie foarte sus deasupra suprafeței sale. Distanța până la fiecare dintre sateliți este definită ca timpul de călătorie al semnalului radio de la satelit la receptor înmulțit cu viteza luminii. Se pune problema determinării cu precizie a timpului de tranzit al semnalului radio. Se rezolvă prin generarea și transmiterea de la satelit a unui semnal modulat folosind o secvență specială. Exact același semnal este generat în receptorul GPS, iar analiza decalajului semnalului primit de la cel intern vă permite să determinați timpul de trecere a acestuia.

Pentru a determina cu exactitate timpul de tranzit al semnalului, ceasurile receptorului GPS și ale satelitului trebuie să fie sincronizate cât mai mult posibil, o abatere chiar și de câteva microsecunde duce la o eroare de măsurare de zeci de kilometri. Satelitul are ceasuri atomice de înaltă precizie în acest scop. Este imposibil să setați un ceas similar în receptorul GPS (se folosesc ceasuri de cuarț obișnuite), prin urmare, semnale suplimentare de la cel puțin încă un satelit sunt folosite pentru a sincroniza ora. Se presupune că, dacă ora din receptorul GPS este sincronizată exact, atunci un cerc cu o rază egală cu distanța de la al patrulea satelit va intersecta același punct cu cercurile celorlalți trei sateliți. Receptorul GPS își ajustează ceasul până când această condiție este îndeplinită. Astfel, pentru a determina cu precizie poziția unui obiect în spațiul tridimensional (3D), sunt necesare semnale de la cel puțin 4 sateliți (de la 3 sateliți fără a se determina înălțimea deasupra suprafeței pământului - 2D). În practică, cu o bună vizibilitate a cerului, receptoarele GPS primesc semnale de la mai mulți sateliți simultan (până la 10-12), ceea ce le permite să sincronizeze ceasurile și să determine coordonatele cu o precizie destul de mare.

Alături de secvența prin care este determinat timpul de propagare a semnalului, fiecare satelit transmite informații binare - un almanah și efemeride. Almanahul conține informații despre starea curentă și orbita estimată a tuturor sateliților (după ce a primit informații de la un satelit, devine posibilă restrângerea sectoarelor de căutare pentru semnale de la alți sateliți). Efemeride - informații actualizate despre orbita unui anumit satelit care transmite un semnal (orbita reală a satelitului poate diferi de cea calculată). Datele exacte despre poziția actuală a sateliților permit receptorului GPS să calculeze propria poziție în raport cu aceștia.

Precizie GPS

Precizia tipică de determinare a coordonatelor receptorilor GPS în plan orizontal este de aproximativ 1-2 metri (presupunând o bună vizibilitate a cerului). Precizia determinării înălțimii deasupra nivelului mării este de obicei de 2-5 ori mai mică decât acuratețea determinării coordonatelor în aceleași condiții (adică, în condiții ideale 2-10 metri).

Nivelul de recepție a semnalului de la sateliți și, ca urmare, acuratețea determinării coordonatelor, se deteriorează sub frunzișul dens al copacilor sau din cauza norilor foarte grei. De asemenea, recepția normală a semnalelor GPS poate fi afectată de interferența multor surse radio terestre. Cu toate acestea, principalul factor care afectează scăderea preciziei GPS este vizibilitatea incompletă a cerului. Acest lucru este evident mai ales atunci când receptorul GPS este situat în zone urbane dense, când o parte semnificativă a cerului este ascunsă de clădirile, baldachinele și alte obstacole din apropiere. În acest caz, precizia determinării coordonatelor poate scădea la 20-30 de metri și uneori mai mult. Obstacolele nu transmit semnale de la o parte a sateliților potențial disponibili într-un anumit punct de pe Pământ. Acest lucru duce la faptul că calculele sunt efectuate pe un număr mai mic de semnale de la sateliți aflați în principal într-un sector al cerului. În acest caz, deplasarea are loc de obicei într-un plan perpendicular față de obstacol.

În general, dacă vorbim despre acuratețea GPS-ului în condiții urbane, pe baza datelor statistice acumulate și a propriei experiențe, putem trage următoarele concluzii. Precizia determinării coordonatelor atunci când vehiculul se află într-o zonă deschisă (parcări, piețe etc.) și atunci când circulați pe autostrăzile majore, drumurile cu mai multe benzi va fi de 1-2 metri. Când conduceți pe străzi înguste, mai ales când de-a lungul lor sunt case distanțate, precizia va fi de 4-10 metri. Când mașina se află în „puțuri de curte”, foarte aproape de clădiri înalte etc. precizia poate scădea până la 20-30 de metri.

Desigur, acuratețea determinării coordonatelor depinde foarte mult de calitatea receptorului GPS în sine, precum și de antenele folosite și de amplasarea corectă a acestora pe vehicul.