민간 GPS 수신기의 최대 달성 가능한 업데이트 속도를 알고 싶습니다. 구체적으로 특별히
- GPS 위성 에만 의존하는 수신기 (예 : 보간을위한 IMU 기반 이동 추정은 포함되지 않음)
- 가상의 한계 (예 : 처리 능력과 같은 타당성 문제 제외)
- 잠금 후 업데이트 속도 (예 : TTFF)
내가 찾은 가장 빠른 민간 수신기 칩은 Venus838FLPx와 같은 업데이트 속도가 50Hz입니다.
이 stackexchange 스레드의 alex.forencich에 따르면 “거의 높을 수 있습니다.”
위성은 수신기에 있기 때문에 위치 업데이트 속도를 고정하기가 어렵습니다. 위성은 단순히 궤도 속도 데이터와 시간을 초당 50 비트 및 1.023MHz의 CDMA 칩 속도로 전송합니다. 모두 원자 주파수 표준에 정확히 위상이 고정되어 있습니다. GPS 수신기는 CDMA 확산 코드에 대한 잠금을 유지하고이를 사용하여 위성 간의 도착 시간 차이를 결정합니다. 처음에 자물쇠를 얻는 데는 시간이 걸리지 만 그 후에는 위치가 다소 높은 빈도로 업데이트 될 수 있습니다. 그 상한이 무엇인지 잘 모르겠습니다.
물론 이것은 민간 수신기의 CoCom 속도 및 고도 제한과 관련이 없습니다 .
그것이 내가 찾은 것입니다.
답변
제한 요인은 역 확산 후 저역 통과 필터링입니다. -204dBW / Hz 잡음 전력 밀도 (~ 17 ° C 잡음 온도)를 가정하면 L160에 -160dBW의 L1 전력에 도달하기 전에 약 25kHz의 잡음 대역폭 만 허용 할 수 있습니다. 잡음 배경으로부터 신호를 감지하려면 적분 시간이 최소 1 / 25.000 초 여야합니다 (전 방향 안테나 가정). 이것이 최대 강도 신호 의 이론적 한계입니다.
통합 시간 와 추적 루프 대역폭 의 곱은 루프가 안정 되려면 1보다 훨씬 작아야 하므로 최대 25kHz 대역폭이 가능합니다 (실제 수신자의 경우 및 ). 수신 신호와 로컬 복제의 상대 타이밍은 의 속도로만 변경 (의미가 있음) 할 수 있으므로 더 자주 위치를 수정하면 쓸모가 없습니다.B n T = 10 − 3 s B n < = 18 H z B n / 2
TBn T=10−3s
Bn<=18Hz
Bn/2
지향성 안테나를 사용하여 부정 행위 를 할 수 있지만 방위각과 고도를 계산하려면 안테나 위치를 고정해야하며 이러한 종류의 종류는 내비게이션 시스템의 목적과 모순됩니다.
이제 현실로 돌아갑니다. 통합 기간을 단축하면 위치가 더 시끄 럽습니다. 기성품 유닛의 링크 예산을 감안할 때, 신호가 너무 강하지 않으면 (위상) 잡음 만 있으면 50 개 이상의 픽스가 낭비됩니다. 그리고 계산 부담이 높기 때문에 지옥 같은 배터리를 먹을 것입니다.
답변
GPS 수신기는 수신기 위치 (및 위치의 파생물)의 내부 소프트웨어 "모델"을 유지하여 작동합니다. Kalman 필터는 일반적으로 위성에서 나오는 원시 데이터를 기반으로이 모델을 현실과 동기화하는 데 사용됩니다.
각 위성의 신호는 위성에서 오는 PSK 데이터의 비트주기이기 때문에 일반적으로 한 번에 20ms 동안 통합됩니다. 이것은 모델이 각 위성으로부터의 거리에 대해 초당 50 회 원시 업데이트를 받는다는 것을 의미합니다. 그러나 다른 위성의 업데이트는 본질적으로 비동기 적입니다 (모두 동시에 발생하는 것은 아님). 수평선상의 위성 오버 헤드에서 위성까지의 경로 길이 차이도 20ms 정도이기 때문입니다. 각각의 새 위성 측정이 들어 오면 내부 모델이 새로운 정보로 업데이트됩니다.
GPS 수신기가 업데이트 메시지를 표시하면 메시지의 데이터가 모델에서 제공됩니다. 수신기는 원하는만큼 모델을 업데이트하고 원하는만큼 자주 위치 메시지를 출력 할 수 있습니다. 그러나 결과는 간단한 보간입니다. 추가 출력 메시지에 새로운 정보가 포함되지 않습니다. 정보 대역폭은 원시 위성 측정이 필터에 공급되는 속도에 의해 제한됩니다.
Andreas가 지적한 것처럼 출력 메시지 속도가 높다고해서 더 높은 수신기 다이내믹을 추적 할 수있는 것은 아닙니다. 높은 수신기 역학을 추적해야하는 경우 IMU와 같은 다른 정보 소스를 사용해야합니다. "견고하게 결합 된"시스템에서 IMU 데이터는 GPS 수신기가 사용하는 것과 동일한 내부 모델을 업데이트하여 IMU가 개별 GPS 신호 추적을 "지원"할 수있게합니다.
이 질문에는 경제적 인 측면도 있습니다. 대부분의 "civilian"GPS 수신기는 비용이 많이 소요되므로 사용중인 응용 프로그램 (예 : 자동차 또는 휴대폰 내비게이션)의 업데이트 속도 요구 사항을 충족하기에 충분한 CPU 전원 (및 배터리 전원) 만 사용됩니다. 대부분의 이러한 응용 프로그램에는 1 초에 한 번 (또는 그 이하)의 업데이트 속도로 충분합니다. 더 높은 업데이트 속도가 필요한 "군사"응용 프로그램은 재료 및 전력 예산이 더 높습니다. GPS 수신기는 실제 수신기 하드웨어가 본질적으로 동일하지만 더 강력한 CPU를 사용하는 것을 제외하고는 가격이 적절합니다.