Модуль GNSS (глобальная навигационная спутниковая система) — это модуль, который использует сигналы спутников для получения информации
Модуль GNSS (глобальная навигационная спутниковая система) — это модуль, который использует сигналы спутников для получения информации о местоположении и других данных.
Речь идет о GPS США, ГЛОНАСС России, Galileo ЕС, спутниковой системе позиционирования BeiDou Китая и QZSS Японии, которые являются репрезентативными системами для определения позиционной информации.
Используя сигналы, передаваемые различными спутниковыми системами, можно измерять информацию о местоположении с более высокой точностью.
Использование модулей GNSS
Модули GNSS используются для измерения положения, скорости и направления движения транспортного средства, а также для получения информации о местоположении для картографических функций на смартфонах. Другие приложения включают планшеты, умные часы, ноутбуки, медицинские приложения, умное сельское хозяйство, точное определение местоположения, умные поезда, робототехнику, автономные транспортные средства, промышленную автоматизацию, логистику и отслеживание активов, дроны, сельскохозяйственную технику и тяжелую строительную технику.
При выборе модуля GNSS следует учитывать размер и стоимость модуля, а также размер сигнала, принимаемого от антенны и обрабатываемого. Другие соображения включают устойчивость к ударам при падении для смартфонов и планшетных ПК, а также устойчивость к нагреву и вибрации для модулей GNSS для автомобильного применения.
Принцип работы модулей ГНСС
Информация о положении и времени, отправленная с нескольких спутников, принимается приемником сигнала. Расстояние между спутником и GNSS определяется на основе времени приема, времени передачи сигнала и скорости распространения сигнала.
С другой стороны, сигналы, передаваемые спутниками, часто бывают слабыми, а различные препятствия, шум окружающей среды и помехи в среде приема могут препятствовать приему сигнала, что затрудняет определение точной информации о местоположении. Поэтому существуют продукты, реализующие расширенную обработку сигналов для определения точной информации о местоположении.
Структура модулей ГНСС
Компоненты модуля GNSS включают приемник, малошумящий усилитель и приемник GNSS. Слабые сигналы, излучаемые спутниками, принимаются приемником сигнала и усиливаются малошумящим усилителем.
Усиленные сигналы обрабатываются приемником GNSS для расчета информации о местоположении. Информация о местоположении затем отправляется на устройство, подключенное к модулю GNSS, для использования в приложениях, основанных на определении местоположения.
Основные источники ошибок модулей ГНСС
Хотя модули GNSS могут обеспечивать высококачественные измерения местоположения путем улавливания сигналов со спутников, ошибки могут возникать из-за таких факторов, как орбита спутника, часы спутника, ионосферная задержка, тропосферная задержка, приемник (антенна), многолучевое распространение и т. д. Причины ошибок, вызванных по каждому фактору описаны ниже:
Расчеты позиционирования коэффициента орбиты спутника выполняются путем получения данных эфемерид (данные об орбите спутника) и данных альманаха (история орбиты спутника) со спутников. Данные эфемерид обновляются каждые два часа, а данные Альманаха — каждые шесть дней. Поэтому в периоды, когда обе данные не обновляются, позиция должна оцениваться на основе самых последних данных, что может привести к ошибкам.
Коэффициент часов спутника
Данные со спутников содержат информацию о часах спутника. Между моментом передачи информации о часах спутника со спутника и моментом ее приема приемником существует задержка.
Ионосферный коэффициент задержки
Ионосфера – это область на высоте от 50 до 1000 км над поверхностью Земли, где солнечная активность вызывает изменения типа и плотности газов. Когда радиоволны от спутников проходят через ионосферу, преломление света вызывает задержку скорости передачи.
Коэффициент задержки в тропосфере
Тропосфера – это область между землей и высотой 11 км над землей. Когда радиоволны от спутников проходят через тропосферу, например, через ионосферу, преломление света вызывает задержку скорости передачи.
Фактор приемника (антенны)
После того, как спутниковая информация получена антенной, на ошибку могут повлиять различные факторы, такие как задержки в кабеле, цепи и радиоканале, а также скорость операций расчета местоположения и скорость доступа к памяти.
Фактор многолучевого распространения
Многолучевое распространение относится к радиоволнам, которые отражаются от отражающих объектов и, таким образом, задерживаются позади непосредственно падающих радиоволн. В случае радиоволн со спутников бывают случаи, когда выходная мощность многолучевых радиоволн больше, чем выходная мощность непосредственно падающих радиоволн. В этом случае вычисление местоположения может выполняться с использованием данных многолучевого распространения с более высоким выходным сигналом.
Метод позиционирования модуля GNSS.
Методы позиционирования модуля GNSS можно разделить на два типа: одиночное позиционирование и относительное позиционирование.
Независимое позиционирование.
При автономном позиционировании сигналы от четырех или более спутников принимаются одним приемником для выполнения позиционирования. Точность позиционирования одного спутника ограничена 10–20 метрами из-за погрешностей часового фактора спутника.
Относительное позиционирование
Относительное позиционирование выполняет одновременное независимое позиционирование в контрольной точке, для которой требуются точные координаты, и в точке, подлежащей измерению. В этом случае используется информация от нескольких приемников, что обеспечивает более качественное позиционирование, чем при автономном позиционировании.