180 likes | 329 Views
MRAR – Radioloka ční a radionaviga ční systémy. PŘEDNÁŠKA 12. 10 . 12 .20 13. Jiří Šebesta Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně. MRAR : PŘEDNÁŠKA 1 2. TÉMA: DRUZICOV É NAVIGAČNÍ SYSTÉMY I II. Aplikace GNSS Diferen ční měření GNSS přijímače. MRAR-P12 : A plikace GNSS (1/ 2 ).
E N D
MRAR – Radiolokační a radionavigační systémy PŘEDNÁŠKA 12. 10.12.2013 Jiří Šebesta Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně
MRAR:PŘEDNÁŠKA 12. TÉMA:DRUZICOVÉ NAVIGAČNÍ SYSTÉMY III. • Aplikace GNSS • Diferenční měření • GNSS přijímače Radionavigační systémy
MRAR-P12: Aplikace GNSS(1/2) Vojenské letecký přijímač vojenské aplikace námořní doprava civilní letectví pozemní doprava ADS, CNS geodézie (aplikace geolitů) geofyzika zemědělství ochrana přírody turistika měření úhlů frekvenční normály, měření času Dvoupásmová vf. jednotka Digitální jednotka Radionavigační systémy
MRAR-P12: Aplikace GNSS(2/2) Precision farming (agriculture) Námořní GNSS přijímač Geodetický GPS přijímač Radionavigační systémy
MRAR-P12: Diferenční měření (1/4) Podstatného zlepšení přesnosti GNSS lze dosáhnout opravou naměřených vzdáleností – především eliminace ionosferického zpoždění a případného záměrného znepřesňování Do bodu se známými přesnými souřadnicemi umístíme speciální přijímač GNSS (referenční stanici) a porovnáváme skutečnou a naměřenou polohu. Z porovnání získáváme opravy měřených zdánlivých vzdáleností. Tyto opravy přenášíme k navigačním přijímačům uživatelů vhodnou komunikační linkou. Přijímače uživatelů opravují naměřené údaje a určují polohu. Tato metoda se nazývá diferenční GNSS (DGNSS nebo DGPS) . Radionavigační systémy
MRAR-P12: Diferenční měření (2/4) • Formát oprav a doporučení pro jejich přenos byly navrženy v dokumentu RTCM. • Různé prameny uvádějí různou přesnost, která se použitím DGPS dosáhne. Oficiální materiál STANAG 4294 uvádí, že s pravděpodobností 0,95 lze pro PPS uživatele dosáhnout pomocí DGPS horizontální chyby 5 m, vertikální 8 m. Uživatelé SPS dosáhnou horizontální chyby 20 m a vertikální chyby 32 m. • Otázkou je vliv SA na diferenční GPS. Z principu je zřejmé, že DGPS bude kompensovat SA. V případě ohrožení bezpečnosti USA podle komentáře k Federálnímu radionavigačnímu plánu má dojít k úplnému vypnutí systému v C/A módu (invaze v Iráku). Radionavigační systémy
MRAR-P12: Diferenční měření (3/4) • Nevýhodou DGNSS je omezené krytí. Opravy účinně zvyšují přesnost v okruhu do 400 km od referenční stanice. • Přesnost DGPS závisí rovněž na době, která uplynula od získání korekcí. Korekce jsou použitelné asi do 15 s od jejich získání. • Pokud není nutné provádět měření polohy v reálném čase (tj. např. v geodézii), není ani nezbytně nutné opravy přenášet, ale hodnoty naměřené referenční stanicí a uživatelským přijímačem se vhodně uloží a později (off line) zpracují. Lze taktéž realizovat rozsáhlé sítě referenčních stanic pro GPS – geodetická síť WAAS v USA,geostac. družice (EGNOS) a nové GPS družice doplněny kanálem s AGPS (celoplošné vysílání korekcí). Radionavigační systémy
MRAR-P12: Diferenční měření (4/4) Distribuční funkce pravděpodobnosti s SA, bez SA, difer. bez SA) Radionavigační systémy
MRAR-P12: GNSS přijímače (1/9) Struktura přijímače GNSS Uživatelské zařízení, přijímač GNSS zpracovává signály družic a na jeho výstupu získáváme polohové souřadnice. • GNSS přijímač tvoří • anténa • navigační přijímač • navigační počítač Na výstupu navigačního přijímače dostáváme zdánlivé vzdálenosti a další signály, z nichž získáváme v navigačním počítači polohu. Radionavigační systémy
MRAR-P12: GNSS přijímače (2/9) • Navigační přijímač tvoří • vstupní jednotka • časová základna, která navigační přijímač řídí • jeden nebo několik meřících přijímačů • Měřící přijímač zpracovává signál tak, abychom získali zdánlivé vzdálenosti a data tvořící navigační zprávu, kterou družice vysílá. • Získání zdánlivých vzdáleností alespoň od čtyř družic spolu s potřebnými daty zajistíme použitím některé ze tří možných konfigurací navigačního přijímače. Radionavigační systémy
MRAR-P12: GNSS přijímače (3/9) • Obecné blokové schéma GNSS přijímače Radionavigační systémy
MRAR-P12: GNSS přijímače (4/9) • GPS/GALILEO pásma Radionavigační systémy
MRAR-P12: GNSS přijímače (5/9) • Architektura přijímačů • sekvenční (do cca 1998) • multikanálové (geodézie, vysoká přesnost, vyšší cena) • multiplexní (nízká cena, menší přesnost, nižší spotřeba) GNSS přijímače Radionavigační systémy
MRAR-P12: GNSS přijímače (6/9) • Příklad řešení softwarového GNSS přijímače Radionavigační systémy
MRAR-P12: GNSS přijímače (7/9) GNSS antény Radionavigační systémy
MRAR-P12: GNSS přijímače (8/9) • NMEA-0183 • Protokol pro komunikaci s GNSS přijímačem prostřednictvím sériového rozhraní (např. RS232) • NMEA = National Marine Electronics Association • Konfigurace sériového rozhraní: 4800 bps, 8 datových bitů, bez parity, 1 stop bit, bez handshakingu, varianta NMEA-0183HS 38400 bps • Zpráva začíná znakem $, následuje pětiznakový identifikátor zprávy a za ním čárkou oddělené parametry, kontrolní součet, zakončení CR/LF, bez $ a CR/LF max. 80 znaků Radionavigační systémy
MRAR-P12: GNSS přijímače (9/9) • příklad RMB zpráva • ‘GP’ = GPS (‘GL’ = GLONASS) • RMB = Recommended Minimum Navigation Information) $GPRMB,A,0.66,L,003,004,4917.24,N,12309.57,W,001.3,052.5,000.5,V*20 A status dat (A = OK) 0.66,L Cross-track error (v mílích, 9,99 max), směr vlevo 003 počáteční trasový bod (waypoint) 004 cílový trasový bod 4917.24,N zem. šířka cílového bodu, 49 deg. 17,24 min. N 12309.57,W zem. délka cílového bodu 123 deg. 09,57 min. W 001.3 vzdálenost k cíli (v mílích 999.9 max) 052.5 směr k cíli (azimutální ve stupních) 000.5 rychlost vůči cíli (radiální v uzlech) A status příjmu (A = OK) *20 kontrolní součet Radionavigační systémy
Děkuji za vaši pozornost GIOVE-A kompletace Radionavigační systémy