Sivil GPS alıcısı için ulaşılabilir en yüksek güncelleme hızı nedir?

Sivil GPS alıcısı için elde edilebilecek maksimum güncelleme hızını bilmek istiyorum. özellikle

• Yalnızca GPS uydularına bağımlı olan alıcılar (örneğin enterpolasyon için IMU tabanlı hareket tahmini dahil değil)
• Varsayımsal sınır (örneğin, işlem gücü gibi fizibilite endişeleri hariç)
• Kilitlemeden sonra güncelleme hızı (örn. TTFF)

Bulduğum en hızlı sivil alıcı çipleri, Venus838FLPx gibi 50Hz'lik bir güncelleme hızına sahip.

Bu stackexchange iş parçacığında alex.forencich'e göre , "oldukça yüksek" olabilir:

Tüm alıcıda olduğu gibi uydulara bir konum güncelleme hızı sabitlemek zordur. Uydular basitçe yörünge efemeris verilerini ve günün saatini saniyede 50 bit ve 1.023 MHz'lik bir CDMA çip hızında iletirler; hepsi de tam olarak faz atomik frekans standardına kilitlenir. GPS alıcısı CDMA yayılma kodunda bir kilit tutar ve bunu uydular arasındaki varış zaman farklarını belirlemek için kullanır. İlk etapta bir kilit almak biraz zaman alır, ancak bundan sonra pozisyon oldukça yüksek bir frekansta güncellenebilir. Bunun üst sınırının ne olduğundan emin değilim.

Ve bu elbette sivil alıcılar için CoCom'un hız ve irtifa sınırları ile ilgisi yoktur .

Ben de öyle buldum.

Kısıtlayıcı faktör, çürütüldükten sonra düşük geçişli filtrelemedir. -204dBW / Hz gürültü gücü yoğunluğunu (~ 17 ° C gürültü sıcaklığı) varsayarsak, yalnızca -160dBW'nin L1 gücüne ulaşmadan önce yaklaşık 25kHz gürültü bant genişliğine izin verebiliriz. Gürültü arkaplanından gelen sinyali tespit etmek için entegrasyon süremiz en az 1 / 25.000s olmalıdır (çok yönlü anten varsayarak). Bu teorik bir tam sinyal gücü sınır.

$T$$B_n$ $T=10^{-3}s$$B_n<=18Hz$$B_n/2$

Yönlü bir anten kullanarak hile yapabilirsiniz , ancak azimut ve yüksekliği hesaplamak için anten konumunuzun sabitlenmesi gerekir ve bu tür bir navigasyon sisteminin amacı ile çelişir.

Şimdi gerçeğe dönelim: entegrasyon süresinin kısaltılması, konumun daha gürültülü olmasını sağlar. Hazır bir birimin bağlantı bütçesi göz önüne alındığında, gerçekten güçlü bir sinyaliniz yoksa, elde ettiğiniz tek şey (faz) gürültüsüdür. Ve yüksek bir hesaplama yükü var, pili cehennem gibi yiyecektir.

GPS alıcısı, alıcının konumunun (ve konumun türevlerinin) dahili bir yazılım "modelini" koruyarak çalışır. Bir Kalman filtresi tipik olarak uydulardan gelen ham verilere dayanarak bu modeli gerçeklikle senkronize tutmak için kullanılır.

Her bir uydudan gelen sinyal normalde bir seferde 20 ms için entegre edilir, çünkü bu uydudan gelen PSK verilerinin bit periyodudur. Bu, modelin her uydudan saniyede 50 kez uzak bir ham güncelleme aldığı anlamına gelir. Bununla birlikte, farklı uydulardan gelen güncellemelerin asenkron olduğunu unutmayın (hepsi aynı anda gerçekleşmez), çünkü ufuktaki uydulardan uydulara giden yol uzunluğu farklılıkları da 20 ms civarındadır. Her yeni uydu ölçümü geldiğinde, dahili model yeni bilgilerle güncellenir.

GPS alıcısı bir güncelleme mesajı verdiğinde, mesajdaki veriler modelden gelir. Alıcı, modeli istediği sıklıkta güncelleyebilir ve konum mesajlarını istediği sıklıkta çıkarabilir. Ancak, sonuç basit enterpolasyondur - ekstra çıkış mesajlarında yeni bilgi bulunmaz. Bilgi bant genişliği ham uydu ölçümleri filtreye beslendiği hızı tarafından kısıtlanır.

Andreas'ın belirttiği gibi , yüksek bir çıktı mesaj oranına sahip olmak, daha yüksek alıcı dinamiklerini izleyebileceğiniz anlamına GELMEZ. Yüksek alıcı dinamiklerini izlemeniz gerekiyorsa, IMU gibi diğer bilgi kaynaklarını kullanmanız gerekir. "Sıkı bağlanmış" bir sistemde, IMU verileri, GPS alıcısının kullandığı dahili modeli günceller, bu da IMU'nun tek tek GPS sinyallerinin izlenmesine "yardımcı olmasını" sağlar.

Sorunun ekonomik bir yanı da var. Çoğu "sivil" GPS alıcısı yüksek oranda kısıtlıdır ve bu nedenle, eldeki uygulama için güncelleme hızı gereksinimlerini (örn. Araba veya cep telefonu navigasyonu) karşılamak için yalnızca yeterli CPU gücü (ve pil gücü) kullanılır. Bu tür uygulamaların çoğu için saniyede bir (veya daha az) güncelleme hızı yeterlidir. Daha yüksek güncelleme hızlarına ihtiyaç duyan "askeri" uygulamaların malzeme ve güç için daha yüksek bütçeleri vardır. GPS alıcıları, gerçek alıcı donanımı esasen aynı olsa da, daha güçlü bir CPU kullanma istisnası dışında, buna göre fiyatlandırılır.