66 GPS-Kanäle für 22 Satelliten - warum der Faktor 3?

Moderne GPS-Chips können Signale von vielen Satelliten gleichzeitig verwenden, um eine Lösung zu erhalten. Während normalerweise 4 erforderlich sind, hilft eine größere Anzahl, die Lösung bei einigen Arten von Fehlern zu verbessern.

Als Beispiel für diese Frage verwendet das Adafruit Ultimate GPS einen GlobalTop FGPMMOPA6H- Chip. Das Modul soll 66 Kanäle haben und 22 Satelliten gleichzeitig verfolgen können.

Mein grundlegendes Verständnis von ( zumindest der groben Akquisitionsstufe ) der GPS - Signalverarbeitung ist , dass das Antennensignal verstärkt wird, möglicherweise in der Frequenz verschoben und demodulierte. Alle Satelliten senden im gleichen Frequenzband, aber das Signal von jedem wird durch einen eindeutigen Goldcode moduliert . Die Signale werden durch Korrelation identifiziert - der Chip entscheidet, welche Satelliten sich möglicherweise über dem Horizont befinden, und lädt diese Goldcodes in die Korrelatoren.

Es gibt ungefähr 32 GPS-Satelliten, also sind 22 mehr als genug von der Erdoberfläche (der Weltraum ist eine andere Sache).

Aber warum gibt es 66 Kanäle für 22 mögliche Satelliten?

Lesen dieser Antwort "Sie benötigen einen Kanal pro Frequenz und Satellit." Es sieht so aus, als ob der Faktor drei (66/22) von der Fähigkeit herrührt, L1-, L2- und L5-Signale zu verfolgen, aber ich bin mir nicht sicher, ob dies hier der Fall ist. Diese Antwort Die Anzahl der Kanäle in einem Navigationsempfänger ist definitiv mehr als ein Marketing-Gag vermuten lässt, dass L5 zwei Korrelatoren für sich benötigt.

Warum 66/22?

gps

— uhoh
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Moderne GPS-Chips scheinen auch Glonass und Galileo empfangen zu können.

— PlasmaHH

Mit Kanälen sind Korrelatoren gemeint. 3 Korrelatoren würden das Signal dreimal früher erkennen, wenn das Abtastintervall in drei Intervalle aufgeteilt wird.

— Marko Buršič

@ MarkoBuršič danke! - über welchen Parameter genau scannen?

— Uhoh

@uhoh über Zeitintervall: en.wikipedia.org/wiki/Cross-correlation

— Marko Buršič

@ MarkoBuršič OK, wie hier unten besprochen?

— Uhoh

Antworten:

Adafruit Ultimate GPS ist in keiner Weise repräsentativ für alle GPS-Empfänger da draußen. Viele gute Empfänger haben mehr Kanäle als das; 256 ist in High-End-Geräten üblich. Beachten Sie, dass 256 nicht durch 3 teilbar ist. Der Faktor 3, den Sie sehen, ist also ein roter Hering.

Außerdem erhalten Sie selten ein Signal von 22 Satelliten, und es ist keine Korrektur erforderlich. Ein Signal von 7-10 Satelliten ist unter realen Bedingungen durchaus üblich.

— Dmitry Grigoryev
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Beeindruckend! Wie könnten möglicherweise 256 Kanäle gleichzeitig genutzt werden? Ich weiß, dass dies nur ein Beispiel ist, um das Gespräch zu beginnen, aber wow, bedeutet eine so große Anzahl von Korrelatoren, dass es gleichzeitig mit mehreren Konstellationen (GPS, Glonass, Galileo, BeiDou ...) arbeiten kann?

— Uhoh

256 Kanäle werden zur Suche nach Satelliten verwendet. Überprüfen Sie, ob dies Ihre Frage zur Verwendung von 256 Kanälen beantwortet.

— Dmitry Grigoryev

Ändern die GPS-Satelliten im Laufe der Zeit die Goldcodes für die Groberfassung (C / A)? Ich dachte, dass diese zugewiesen, behoben und bekannt sind - dass Sie nur nach den 32 Codes suchen müssen, die den 32 Satelliten zugewiesen sind.

— Uhoh

Ah - Offsets! OK habe es. Eine Gruppe von Korrelatoren sucht möglicherweise nach demselben Code, ist jedoch nacheinander um (zum Beispiel) die Hälfte eines "Chips" (Chip ist ein Bit des 1023 Bit langen Codes) pro Korrelator versetzt.

— Uhoh

Ja. Aufgrund des Doppler-Effekts gibt es auch eine Frequenzänderung, und Sie müssen die Anzahl der möglichen Phasen mit der Anzahl der möglichen Frequenzen multiplizieren, um die Anzahl der Korrelationsversuche zu ermitteln.

— Dmitry Grigoryev

So wie ich es verstanden habe, lag es an der Methode, mit der die Korrelatoren arbeiten. Wie in der Frage erwähnt, hat jeder Satellit seinen eigenen eindeutigen Code.

Wenn Sie vom Kaltstart aus starten, weiß der Chip nicht, welche Satelliten sich am Himmel befinden, da er die Zeit nicht kennt und nicht weiß, wo sie sich befindet. Daher muss eine umfassende Suche durchgeführt werden. Hier hilft es sehr, mehr Korrelatoren zu haben. Anstatt nur die erwarteten Satelliten zu laden, laden Sie so viel wie möglich und arbeiten dann von da an. Dies kann besonders problematisch sein für kleine Geräte mit wenig oder keinem eigenen Speicher und ohne Möglichkeit, für A-GPS auf das Internet zuzugreifen.

— AndrejaKo
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OK, das ist sehr interessant und sinnvoll - Sie meinen, dies ist eine Möglichkeit festzustellen, welche Satelliten ohne Ephemeride "aktiv" sind? Wenn kein Kaltstart erforderlich wäre, würden nur 22 Kanäle benötigt, oder ist dies nur einer der Gründe, warum 3n-Korrelatoren vorhanden sind?

— Uhoh

Frühe Einheiten hatten nur die 4 Kanäle, die für eine Korrektur benötigt wurden, oder vielleicht bis zu 12, um das Ergebnis zu verbessern. Einige Systeme verfügen über einen Hardwarekanal, der zeitlich gemultiplext wird. gpsinformation.org/dale/why12.htm

— pjc50