PŘEDNÁŠKA 12 .

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

PŘEDNÁŠKA 12 .

PŘEDNÁŠKA 12 .

Presentation Transcript