Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Вторник, 18 июня
 
 


Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

Конкурентный приемник ГЛОНАСС–GPS: от системного решения до конечного продукта

В статье затронуты актуальные проблемы развития отечественной навигационной системы ГЛОНАСС. Приводится перечень шагов, которые необходимо сделать со стороны государства для облегчения работы российских производителей аппаратуры, алгоритмического и программного обеспечения, а также для стимулирования широкого практического интереса к ГНСС ГЛОНАСС не только в России, но и в мире.

Современные интеллектуальные модули многоцветных OLED-дисплеев и светодиодных RGB-кластеров

В статье представлены интеллектуальные встраиваемые модули многоцветных OLED-дисплеев компании 4D SYSTEMS и светодиодных RGB-кластеров компании ThingM. Модули являются завершенными изделиями, готовыми для комплексирования встраиваемых систем управления и светотехнических систем. Преимущества представленных модулей определяются использованием современных оптоэлектронных компонентов в сочетании с микроконтроллерным управлением. Совместно с многоцветными дисплеями работают графические микроконтроллеры PICASO- GFX и GOLDELOX-GFX, а для управления RGB-кластерами используется микроконтроллер ATtiny45.

t-mezon — фирменная процессорная платформа «ТЕКОН»для встраиваемых систем

Зачастую «стандартный» процессорный модуль для встраиваемых решений не отвечает требованиям разработчика. Особенно это касается промышленных управляющих устройств, где вместо «непромышленных» USB и необязательного VGA крайне необходимо иметь гальванически изолированные интерфейсы RS-485 и второй Ethernet. В последнем случае стоит обратить пристальное внимание на процессорную платформу t-mezon от компании «ТЕКОН».

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

28 апреля

Открытое сравнительное тестирование ГЛОНАСС/GPS-приемников

В статье подводятся итоги первого этапа тестирования ГЛОНАСС/GPS приемных модулей.



А

ббревиатура ГЛОНАСС сейчас у всех на слуху. В СМИ то и дело мелькают сообщения, касающиеся этой темы. Однако они часто противоречат друг другу либо содержат мало конкретной информации. Издательский дом «Электроника» при поддержке Ассоциации производителей электронной аппаратуры и приборов (АПЭАиП) и Ассоциации «ГЛОНАСС/ГНСС–Форум» собирается несколько прояснить ситуацию и организует открытое сравнительное тестирование ГЛОНАСС/GPS-приемников.

Тестирование проходит в три этапа: стационарный, динамический и лабораторный.

Сначала приемные модули работают в стационарных условиях, в помещении. Это вводный этап. Он необходим для знакомства с производителями ГЛОНАСС/GPS приемных модулей и их продукцией.

Второй этап проходит на движущемся объекте. На этом этапе можно будет более наглядно оценить работу приемников.

Наконец, на третьем этапе приемные модули испытываются на специальном оборудовании в одинаковых условиях. Это позволит достоверно и методически правильно определить основные параметры приемников.

Первый этап открытого сравнительного тестирования ГЛОНАСС/GPS приемных модулей был проведен в рамках всероссийской конференции «Встраиваемые системы», которая проходила в Москве 4-го декабря.

В проекте принимают участие ведущие производители встраиваемых навигационных модулей: Российский институт радионавигации и времени, ЗАО «КБ НАВИС», ФГУП НИИМА «Прогресс» и SPIRIT-Telecom. На первом этапе в испытаниях также принимает участие односистемный GPS-приемник фирмы Trimble.

Ход тестирования

Для проведения показательного этапа был выбран один из корпусов Института проблем управления (ИПУ). Здание, хоть и невысокое, расположено вдали от многоэтажных домов, поэтому в течение эксперимента практически ничего не мешает свободному обзору неба.

Для того чтобы все приемники находились в одинаковых условиях, они обрабатывали сигнал с одной общей антенны, установленной на крыше. Принцип работы схемы следующий.

Сигнал с общей антенны поступает на переизлучатель, расположенный в зале рядом со стендом. Переизлучатель генерирует сигнал, полученный антенной на крыше. Таким образом, антенны, которыми снабжены все испытуемые модули, принимают один и тот же сигнал, как если бы они находились на крыше в том же месте, что и общая антенна. Информация с приемника поступает на ноутбук. В специально разработанной программной среде пользователь может увидеть не только свои координаты (текущие и средние), но и расположение космических аппаратов, а также информацию о том, какие спутники были задействованы при нахождении навигационного решения.

Приемники были подключены рано утром и работали на протяжении всей конференции. Количество видимых спутников в обеих системах постоянно менялось. За весь день в зоне видимости было от 4 до 9 спутников ГЛОНАСС и от 7 до 13 спутников GPS. По нашим наблюдениям, в любой момент времени спутников американской системы доступно больше, чем российской. Это является следствием незавершенности космического сегмента ГЛОНАСС.

Участники

На первом этапе открытого тестирования приняли участие четыре следущих производителя ГЛОНАСС/GPS приёмных модулей.

Российский институт радионавигации и времени

Основная деятельность РИРВ — создание систем и средств координатно-временного обеспечения. Системы, разработанные институтом, позволяют определять текущее время и местоположение объектов, а также решают задачи астрофизики, геодезии, геодинамики. Они также находят применение в народном хозяйстве, в сферах обороны и международного сотрудничества.

ЗАО «КБ НАВИС»

Предприятие занимается созданием технологий и оборудования, использующих сигналы СНС ГЛОНАСС и GPS, в т.ч. навигационного оборудования специального назначения, навигационного оборудования для морских, авиационных и наземных применений, оборудования частотно-временной синхронизации для систем связи, технологического оборудования имитации сигналов СНС ГЛОНАСС, GPS и их функциональных дополнений. Основным направлением научно-производственной деятельности предприятия является создание потребительской аппаратуры для спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС/GPS.

ФГУП НИИМА «Прогресс»

Предприятие ориентировано на разработку, проектирование и поставку специализированной элементной базы (СБИС, в т.ч. СБИС СнК) для предприятий гражданской и оборонной промышленности РФ, в частности для навигационных систем гражданского, военного и специального назначения. Одним из направлений работы предприятия является разработка микроэлектронной аппаратуры, в т.ч. навигационных ОЕМ модулей.

SPIRIT-Telecom

Основной сферой деятельности компании является разработка и лицензирование высокотехнологичных программно-аппаратных продуктов для спутниковых навигационных приёмников ГЛОНАСС и GPS, а также цифровой радиосвязи и средств передачи данных. Продукция SPIRIT-Telecom применяется в навигационной аппаратуре, системах связи, включая правительственную спутниковую связь, в телекоммуникационном оборудовании и абонентских устройствах.

Модули, представленные участниками, прошли сертификацию в Государственном научно-исследовательском испытательном институте №32 Министерства обороны РФ.

Результаты первого этапа

Как мы уже говорили, первый этап был показательным, поэтому делать какие-либо выводы в пользу того или иного модуля пока нельзя. Однако будет интересно ознакомиться с их работой.
Для получения информации с модулей на компьютер необходимо установить программное обеспечение. Как правило, оно поставляется в комплекте с модулем, но существуют и стандартные программы отображения. Участвовавшие в тестировании модули ГЛОНАСС/GPS имели собственное ПО и интерфейс пользователя (рис. 1—4). Сигналы с GPS приёмника Trimblе отображались в стандартной среде VisualGPS (см. рис. 5).

Рис. 1. Интерфейс программной оболочки для модулей «Прогресс»

Рис. 2. Интерфейс программной оболочки для модулей SPIRIT

Рис. 3. Интерфейс программной оболочки для модулей НАВИС

Рис. 4. Интерфейс программной оболочки для модулей РИРВ

Рис. 5. Интерфейс программной оболочки для модулей Trimble

Несмотря на разнообразие программных оболочек, отображаемая в них информация имеет практически одинаковую структуру. Информационное поле разделено на несколько блоков: диаграмма расположения спутников, диаграмма разброса текущих координат и текстовая информация.
На диаграмме расположения спутников выводится текущее состояние орбитальной группировки. С помощью разных цветов показано назначение каждого КА.
На диаграмму разброса координат наносятся текущие координаты, которые вычислил приёмник. Определение координат производится с погрешностью, поэтому на диаграмме вырисовывается некоторая область, внутри которой находится точное значение. Если замеры происходят в динамическом режиме, когда приёмник перемещается, то на этой диаграмме будет показан маршрут передвижения.
В текстовом блоке приводятся данные о текущих и средних координатах, количестве видимых спутников и их состоянии, а также геометрические факторы DOP. Геометрический фактор позволяет оценить вклад ориентации навигационных спутников в точностные характеристики в момент проведения измерений. Конкретные параметры вывода информации представлены на рис. 1—5.
Все приёмники проводили измерения координат одной общей антенны, расположенной на крыше. В таблице 1 приведены усреднённые результаты показаний.

Таблица 1. Усреднённые результаты показаний

Компания

НАВИС

РИРВ

SPIRIT-Telecom

ПРОГРЕСС

Trimble (КОМПЭЛ)

Модель

СН-4706

1К-181-53

DS2000

ГАЛС-П

Copernicus

Средние показания широты

55°39'5,7498" (55°39,09583')

55°39'5,778" (55°39,0963')

55°39'5,7672" (55°39,09612')

55°39'5,72" (55°39,0953')

55°39’7,248" (55°39,1208')

Средние показания долготы

37°32'10,8192" (37°32,18032')

37°32'10,812" (37°32,1802')

37°32'10,9902" (37°32,18317')

37°32'10,87" (37°32,181’)

37°32'12,846" (37°32,2141')

Средние показания высоты, м

229,5

231,5

245,81

242,998

200,89


Видно, что по широте все приемники ГЛОНАСС/GPS показывают очень близкие средние результаты с разбросом в пределах 0,1” (это примерно 3 м). По долготе разброс координат несколько больше, порядка 0,2” (около 6 м). При сравнении результатов заметно систематическое расхождение между показаниями двухсистемных приемников ГЛОНАСС/GPS и односистемным GPS-приемником, составляющее примерно 2”, или 60 м.

После проведенного первого этапа сложно однозначно объяснить этот факт. С одной стороны, это может указывать на то, что совмещенный режим работы, когда навигационное решение находится с помощью спутников обеих систем ГЛОНАСС и GPS, является более точным. Однако возможна и обратная ситуация. Окончательный вывод можно будет сделать на последующих этапах тестирования.

В последней строке таблицы приведены средние значения высоты. В этом отношении необходимо сделать оговорку. Дело в том, что существуют две точки отсчета высоты: уровень моря и поверхность опорного эллипсоида. Для решения некоторых задач, например в геодезии, удобнее измерять высоту относительно идеального эллипсоида. Зная разницу между отсчетами в конкретной точке на планете, всегда можно перевести значение высоты из одной системы в другую.

Качество определения координат напрямую зависит от внешних факторов. Наилучшие условия приема – большая открытая местность (поле, горы, море). Сигналу со спутника ничего не мешает.

Самые сложные условия работы приемников – помещение или большой город. Во-первых, высокие здания ограничивают зону видимости спутника, поэтому приемник оказывается «загороженным» постройками. Во-вторых, в городе чаще всего встречаются «коридоры», образованные домами или длинными высокими объектами, от которых сигнал отражается и переотражается, что значительно усложняет прием. Для стабильной работы в условиях города в приемном модуле необходимо наличие программной защиты от переотражений.

Параметры приемных модулей

Основными параметрами OEM-модулей ГЛОНАСС/GPS являются:
Количество каналов. Это число одновременно обрабатываемых спутниковых сигналов. Каждый канал принимает информацию с одного спутника. Таким образом, чем больше каналов, тем больше спутников может быть использовано для нахождения навигационного решения. Для однозначного определения координат в трёхмерном пространстве в зоне видимости должны находиться по крайней мере четыре спутника при работе только по одной системе и хотя бы пять (четыре спутника из одной навигационной системы, пятый — из другой) при работе одновременно по ГЛОНАСС и GPS. Дополнительный спутник в совместном режиме нужен для расчёта разницы между используемыми шкалами времени.

Частотный диапазон. Спутники ГЛОНАСС передают сигнал сразу в нескольких полосах с обычной (L1, около
1598…1610 МГц) и повышенной точностью (L2, около 1240…1260 МГц). Делается это из соображений безопасности, чтобы военные и спецслужбы имели преимущес­тво. Изначально полоса L2 имела военное назначение, однако с появлением диапазона L3 с ещё большей точностью она становится гражданской. К более точным данным имеют доступ только зарегистрированные пользователи с ключом кодирования. Однако до недавнего времени система шифрации была незащищённой, и любой пользователь, узнав каким-либо образом ключ, мог получать точные координаты. Сейчас этот недостаток устраняется за счёт введения дополнительных диапазонов L3, L5.

Время вхождения в работу. По времени, которое проходит с момента включения модуля до начала определения координат, различают несколько режимов запуска навигационного аппарата: «холодный старт», «горячий старт», «тёплый старт». Следует заметить, что в отечественной и зарубежной литературе эти понятия разнятся, поэтому может возникнуть путаница.

Время холодного старта. Это время, за которое загрузится приёмник после длительного нерабочего периода. При первом включении приёмник получает или обновляет со спутников альманах, то есть сообщение, содержащее параметры орбит всех спутников. По данным альманаха и эфемерид производится определение исходного местоположения приёмника. Альманах периодически, раз в несколько месяцев, обновляется. Эфемериды содержат оперативную информацию и обновляются по несколько раз в день.

Время тёплого старта. Это время получения приёмником первого навигационного решения в случае, когда альманах не устарел, но устарели эфемериды (более точные данные о положении спутника, передаваемые каждым аппаратом только для самого себя). В ходе этой процедуры обновляются только эфемериды.

Время горячего старта. Это время получения приёмником первого навигационного решения после кратковременного выключения приёмника, когда примерная позиция и время известны. Данные альманаха и эфемерид не устарели, поэтому приемник сразу может использовать сигнал всех ранее найденных спутников.

Потребляемая мощность. Этот параметр особенно важен для портативных устройств. Чем меньше мощность потребления, тем экономичнее расходуются аккумуляторы.

Диапазон рабочих температур. Не секрет, что многие бытовые устройства, такие как фотоаппараты, перестают работать при минусовой температуре. Однако в случае навигации это крайне недопустимо, особенно для северных широт. Приёмники, рассчитанные на использование в России, должны сохранять работоспособность по крайней мере на диапазоне –20…40°С, учитывая географическое расположение нашей страны.
В заключение приведём сводную таблицу с общими характеристиками продемонстрированных модулей (см. таблицу 2).

Таблица 2. Общие характеристики продемонстрированных модулей

Компания

Навис

РИРВ

SPIRIT-Telecom

Прогресс

Приёмник

СН-4706

1К-181-53

DS2000

ГАЛС-П

Количество каналов

24

18

24 (12 ГЛОНАСС и 12 GPS)

16

Масса и габариты, мм

20 г, 35x35x7

40 г, 50x50x12,7

10 г, 40x30x6

50 г, 71x51x12

Потребление, Вт

Режим поиска и захвата 0,9
Режим слежения 0,7 Режим ожидания 0,35

0,6

0,6

0,65

Целевой потребитель

Широкого применения

Широкого применения

Широкого применения

Сфера обороны и безопасности, промышленные системы

Интерфейс

RS-232Е

RS-232C

RS-232, PPS, опционально SPI, PC

RS-232E

Литература

1. www.rirt.ru/
2. www.spirit-telecom.ru/
3. www.navis.ru/
4. www.mriprogress.msk.ru/
5. www.glonass-ianc.rsa.ru/
6. http://ru.wikipedia.org



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Екатерина Самкова, научный редактор «ИД Электроника»



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты