MATURSKI RAD

NAVIGACIJA GPSMilo Stefanovi IV/4

________________________________________________________________________________________________________________

- 9 -

KRATKA ISTORIJA NAVIGACIJE

Praenje zvezda je pravi pouzdani metod za odreivanje, ali zavisi od vremena i

meteorolokih uslova: zvezde su vidijive samo u vedrim noima, pa se na ovu praksu nije moglo nikad osloniti.

Najvaniji napredak u navigaciji je bio magnetni kompas. Igla kompasa pokazuje ka magnetnom polu, pa je mogue uvek znati pravac u odnosu na taj pol, kao najvanije sredstvo za navigaciju kompasa. Njih karakterie mrea ispresecanih linija koju ine skupovi radijalnih linija, iscrtanih iz zajednike take. Linije su odredivale pravac broda da bi stigao do odredita. Da bi se procenilo vreme dolaska na odrediste potrebno je znati brzinu kojom se brod kree. Ranije se koristio uredaj log koji je merio brzinu broda tako to je vuen kroz vodu. Brodski proraun je zapis pravaca i preenih rastojanja pri kretanju broda.Poloaj dobijen iz takvog zapisa je poznat kao mrtvi proraun" i obino nije taan usled uticaja vetra i struje.

Prvo pomono radio sredstvo za navigaciju je bio radio signal koji je uinio bronometar suvian. 1920 godine je srednjetalasni uredaj za radio lokaciju dao novu dimenziju navigaciji, jer je omoguio odreivanje pozicije broda korienjem azimutskih uglova, dobijenih, pomou signala sa kontrolnih predajnika na kopnu.

Ureaj za radio lokaciju je bio prvo pomono navigaciono sredstvo za optu upotrebu. Na osnovu merenja pravca, odnosno azimutskih uglova ka dva predajnika poznatih lokacija, mogao se je odrediti poloaj prijemnika. Ova tehnika se oslanja na jako usmerene antene, poznate kao loop antene. Ako se ravan antene usmeri ka predajnoj stanici, onda e ona primiti maksimalan signal. Dve imaginarne linije povuene od predajnika, sekle bi se u taki prijemnika.

Rastojanje se moe meriti radijom koji se sastoji od dva para antena koje emituju Morzeov kod. Jedan emituje slovo A (taka, crta iii "-"), a ona druga emituje slovo N (crta, taka iii -"). Merenje vremena ovde ima odluujuu ulogu i organizovano je tako da prostor izmeu slova bude jednak trajanju crta. a prostor izmedu dva dela slova (crte i take) bude jednak trajanju take. Ovo vreme je projektovano tako da se dijagrami zraenja poklapaju kada su oba signala simultano primijena i tako se uje kontinualni ton. Koriene antene su usmerene i dijagrami zraenja od svakog para su projektovani u dva suprotna kvadrata, koji pokrivaju oko 90 stepeni. Avion u jednom od kvadranta uje samo jedno slovo, a na graninoj povrini izmedu dva kvadranta uje kontinualni ton koji pokazuje da je avion na kursu. Granina oblast koja definie snop je irine oko 3 stepena.

Koordinata mree geografske irine i duine moe da se koristi oznaavanje poloaja na povrini zemlje. Geografska irina neke take na zemiji je njeno rastojanje, mereno u stepenima, severno iii juno od ekvadora, koji je referenta nulte paralela. Geografska duina neke take je ujedno rastojanje istono iii zapadno od osnovnog meridijana koji prolazi kroz Grini u Engleskoj. Svaki stepen geografske irine i duine priblino odgovara rastojanju od 110 km.

SATELITSKA NAVIGACIJA

Svi satetiti lansirani od strane oveka su vetaki sateliti i oni slue u razilite svrhe ukijuujui istraivanje, komunikaciju i navigaciju. 1957. godine SSSR je lansirao prvi satelit SPUTNiK 1, a 1958. godine SAD su lansirali EXPLORER 1. Do kraja 1986. godine je lansirano vie od 3500 satelita i mnogi se koriste u komunikacijama.

Energetski najefikasnije lansiranje je ono koje direktno prati putanju sa malim nagibom prema ekvatoru. Orbita se dostie lansiranjem rakete u pravcu istoka iz take blizu ekvatora.

Lansiranje u bilo kom drugom pravcu sem u pravcu istoka iz lansirane take udaljene od ekvatora rezultuje orbitnom sa veom inklinacijom, pri emu se smanjuje incijalna brzina. Pored toga to su orbite veeg nagiba energetski manje efikasne one imaju izvesnu prednost u odnosu na ekvatorijalne orbite.

Orbita se moe dostii kada satelit pojaa horizontalnu brzinu na priblino 28500 km/as pri emu sledi pravu liniju du ravni koja je paralelna sa zemijinom povrinom, tj. njegovo kretanje u ravnotezi sa silom gravitacije. Da bi satelit dostigao svoju orbitu mora da se lansira na visini iznad atmosfere a zatim ubrza do orbite.

Tipovi orbita

Geostacionarne orbite su krune linije malog nagiba po kojima satelit obie zemlju samo jednom za 24 asa. Satelit u geosinhronoj orbiti izgleda kao da visi" nepomian iznad jednog poloaja na povrini Zemije.

Paralelne orbite su linije koje lee preko geografskog Severnog i Juznog pola. Inklinacioni ugao je 90 stepeni. Polarna orbita, shodno zahtevima, moe biti kruna iii elipsasta. Retko se koristi u komunikaciji jer bi sa jednim satelitom samo deo zemijine povrine bio vidljiv, a javili bi se zahtevi za sloenim i skupim antenskim sistemima. Polarne orbite se koriste kod satelita koji izvode mapiranje, navigaciju i osmatranje.

Prema visinama na kojima funkcioniu, sateliti se dele na:

Satelite na malim visinama: sateliti na visinama od 800 do 5000 km i periodom obrtanja od I.5 do 4asa

Satetite sa srednjim obrtima: sateliti na visinama od 5000 do 20000 km i periodom obrtanja od 4 do 20 asa

Geostacionarne satelite: sateliti na visinama od 36000 km sa periodom obrtanja od 24 asa. (nalaze se pod razilcitim uglovima).

Prema usaglaenosti njihove rotacije sa rotacijom zemije, sateliti se dele na:

Sinhrone iii geosinhrone satelite - periodi rotacije su im isti Ts=Tz.

Subsinhrone satelite: njihov period obrtanja, Ts je deo perioda obrtanja zemije, Tz odnosno Ts=Tz / N, gde je N ceo broj.

Asinhrone satelite: za periode vai Ts-Tz, N, gde N nije ceo broj.

Korienje satelita

Sateliti koji trenutno krue oko Zemije slue za nauna istraivanja, komunikaciju, navigaciju. meteorologiju, kao i izvianje kopna i okeana, svi vestaki sateliti zahtevaju izvor snage da bi oprema radila. Obino ploe solarnih elija napajaju satelit, sakupijajui energiju od Sunca odravajui konstantno punjenje baterije koje se koriste kada je Zemija izmeu Sunca i satelita. Ponekad se kao izvor energije koristi nuklearna energija.

Postoje brojni sateliti za nauna istraivanja koji krue oko Zemije da bi posmatrali prostor oko nje, kao i prostor oko drugih planeta i oko Sunca.

Najvanija tehnoloka primena satelita je da prenose signale oko Zemije za mnoge primene u komunikaciji Ukijuujui: telefoniju, podatke, faks, komunikacije vojne bezbednosti, komunikacije mobilne telefonije i radio i viekanalnu TV reprezentaciju.

Zato se koriste sateliti za navigaciju?

Zemaijski sistemi, mada funkcionalni, nisu toliko tani.Oni koriste nie frekvencije i prenose manje informacija. Na primer OMEGA, sistem, jako obezbeuje globalno pokrivanje, ima talasnu duinu od oko 25 km.Ovako niske frekvencije mogu da premoste velika rastojanja samo zahvaijujui efektu poznatom kao akustiki kanal. To je proces kojim se RF energija reflektuje od atmosfere nazad ka zemiji.

Niska navigacija signala, take znai da samo podaci niskog protoka mogu da moduliu nosioca. Da bi se predalo vie podataka potreban je iri spektar. Sa malo podataka sistem nema zahtevani nivo tanosti.

Na viim frekvencijama prenosi se vise podataka koji su neophodni za taniju korekciju poloaja. Medutim, korisenje viih frekvencija zahteva vei broj predajnih stanica poto se ti signali ne bi prostirali daleko i prodirali jonosferom.

Moe se zakijuiti da bi najpogodniji navigacioni sistem bio onaj koji:

Obezbeuje dovoljno pokrivanje korienjem minimalnog broja stanica

Radi na frekvenciji koja ini efikasnim koriscenjem RU spektra i prelazi znatno rastojanje

Sadri dovoljno informacija da bi obezbedio tanu korekciju.

Razvoj GPS i GLONASS sistema

GPS

Sateiitska navigacija je nastala neposredno nakon lansiranja Sputnika, prvog svetskog satelita,1957. godine od strane SSSR-a. Naunici iz Laboratorije za primenjenu fiziku Univerziteta Johns Hopkins su razvili metod praenja orbite kvantifikacijom Doplerovog pomeranja frekvencije signala koga emituje Sputnik. Zatim je data sugestija da se pozicija navigatora na zemiji moeodrediti proraunatom brzine satelita. Ovo se moe uraditi samo ako se satelit krece po tano poznatoj orbiti.

1973. godine programi Amerike ratne mornarice i vazduhoplovnih snaga su udruzeni uprogram navigacione tehnike. On se razvio u NAVSTAR GSP program. 1985. godine je postojalo sedam radnih satelita koji su obezbeivali pet sati dnevnog navigacionog izvetaja za potrebe testiranja.

Danas je sistem potpuno operativan sa dvadeset i etiri satelita koji krue oko Zemije. On obezbeuje korisnicima kontinualne, globalne informacije o trodimenzionalnom poloaju brzini.

GLONASS

GLONASS se moe posmatrati kao ruski ekvivalent GPS~u, koji nudi isti nivo usluge.

Sistem ini dvadest etiri satelita u tri orbitalne ravni sa osam satelita u svakoj ravni. Modulaciona ema koju je GLONASS usvojio je visetruki pristup na bazi frekvencije raspodele kanala FDMA (Frequency Division Multiple Accrss). Ovaj metod koristi vie frekvencija pri emu se jedinstvena frekvencija dodeIjuje svakom satelitu. Poto svaki satelit prenosi isti kod, GLONASS ima komunikacioni projekat koji je suprotan od GPS a. Sada je GLONASS na raspolaganju civilnim korisnicima na globalnim osnovama. Industrija pozicioniranja je iskoristila prednosti ove injenice danas komercijalni dvosistemski prijemnici koriste i GPS i GLONASS tehnologiju.

PRINCIPI I REIM RADA GPS-a

Satelitski sistem GPS-aini konstelacija od 24 satelita koji lee u subsinhronim orbitama sa inklinacijom od 55 stepeni, 20180 km iznad Zemije. Ova konstelacija, koja obilazi zemlju jednom svakih 12 sati , organizovana je u ukupno est krunih orbita sa po etiri satelita koji prate jedan drugog. Posmatra sa Zemlje vidi izmedu est i devet satelita u svakom trenutku prilikom pretraivanja prostora na pet iii vie stepeni iznad lokalnog horizonta.Samo 21 od ukupno 24 satelita se koristi za poziconiranje; preostala tri slue kao rezerva, poveavajui spremnost i pouzdanost GPS~a.

GPS sateliti se koriste za raunanje poloaja prijemnika na iii iznad povrine zemlje primenorn jednostavne geornetrije uz korienje savremenih raunara. Svaki satelit ernituje svoj jedinstven navigacioni identifikacioni signal koji prijemnik dekoduje i koristi za proraun.

Princip, na kome se zasniva "merenje rastojanja", bazira se na proraunu vremena prenosa signala od satelita do prijemnika. U toku svakog obilaska oko Zemije satelit prolazi iznad jednog od kontrolnih centara US DoD-a u kojima se kontrolie brzina, pozicija i visina satelita. Svaki satelit u orbiti je podloan trenutnim iii orbitalnim grekama koje su prouzrokovale gravitacionom silom Zemije, Meseca i Sunca. Bilo koja greka, sraunata u kontrolnoj stanici, prenosi se nazad ka satelitu koji naknadno ukljuuje tu korigovanu informaciju u svoj navigacioni signal.Ovaj proces omoguava prijemniku da boije odredi svoje relativno rastojanjeod bilo kog satelita na vidiku.

Triangulacija

U osnovi, GPS sistema koriste triangulaciju da bi odredili poloaj bilo kog prijemnika na zemljinoj povrini. Triangulacija se najbolje objanjava ako se prvo razmotri dvodimenzionalni scenator.

Prostor je, meutim, trodimenzionalan a ne dvodimenzionalan. Kao posledica toga, potrebne su etiri referentne take da bi se odredio poloaj u prostoru. Moemo smatrati da antena, koja emituje signal sa svakog GPS satelita ka Zemiji, emituje svoje sinhronizacione signale jednako u svim pravcima, a oni kreiraju imaginarnu sfernu strukturu oko svog satelita.

Poloaj svakog objekta u prostoru se moe definisati presekom te ravni: Geografske irine ,geografske duine i visine: x,y i z ravni.

Poto satelitski signal u trodimenzionalnom prostoru formira imaginarnu sferu sa satelitom u centru, njegova spoljana povrina predstavlja taku u kojoj je signal primljen.

Takva informacija je od male pomoi kod odreivanja lokacije jer prekriva veliku oblast.

Ako se uvede druga referentna sfera prijemnik tada zna i to da je 17000 km udaljen od satelita B, dakle moe da znai svoju lokaciju negde na povrini imaginarne sfere prenika 17000 km.

Ako se uvedei trea referentna sfera na udaijenosti od 18000 km od satelita c, ona see krug, formiran presekom imaginarnih sfera prva dva satelita, u dve take. Poloaj prijemnika je sada u jednoj od ove dve presene take.Jedna se uvek nalazi daleko od povrine Zemlje, a druga takapredstavlja tacan poloaj prijemnika.Konano, informacija koja je pri projektovanju uraena u GPS prijemnik omoguava mu da odlui koja od ovih dveju taaka predstavlja taan poloaj.

Sloena matematika korisena u ovorn procesu proraunava poloaj satelita u odnosu na Zemlju, da bi se dobio najrealniji odgovor. U stvarnosti, za postizanje apsolutne preciznosti, potrebna je vrsta referenca, odnosno satelit, da bi se definitivno locirao poloaj u trodimenzionalnom prostoru.

Proraun rastojanja od prijemnika do satelita

Kao to je prethodno pokazano, poloaj prijemnika u prostoru se moe odrediti merenjem njegovog relativnog rastojanja od svakog od tri referentna satelita. Poto je orbitalna lokacija svakog satelita poznata sa prihvatljivom tanou, njegovo rastojanje od bilo kog prijemnika moe se odrediti pomou jednostavne formule koje koristi matematiku vezu izmeu brzine, rastojanja i vremena. Ako neki objekt putuje "s" kilometrima i treba mu "t" asova da zavri put, onda se njegova brzina moe izraunati kao kolinik rastojanja i utroenog vremena:

Brzina = rastojanje / vreme

ili

Rastojanje = brzina x vreme

Primenjujui ovaj princip, GPS prijemnik odreuje signal koji prima od svakog satelita i odreuje svoje rastojanje od satelita merei vreme potrebno signalu da stigne. Kada ima proraunat ovaj parametar, on primenjuje konstantnu brzinu elektromagnetnog zraenja u vakuumu (300000 km na sat) u gornjoj jednaini i odreuje rastojanje. Da bi ovo uradio GPS prijemnik mora da zna kada je signal napustio satelit i kada je primijen.

Vreme potrebno da se signal koji potie od satelita koji krui na visini od, recimo, 17000 km stigne do prijemnika je vrlo malo i moe se odrediti primenom gornje jednaine.

T = 17000 / 300000 = 0.0566 s = 65.6 ms

Dakle, signal treba da putuje priblino 57 milisekundi. Proces, kroz koji prijemnik prolazi da bi izmerio vreme prenosa signala satelita, moe se podeliti u pet taaka:

Prijem i dekodiranje satelitskog signala.

Generisanje signala istog oblika od strane samog prijemnika.

Poreenje primljenog i interno generisanog signala.

Kvalifikacija vremenskog kanjenja iii fazne razlike dva signala.

Primena gornje jednaine je odreivanje rastojanja

Da bi se osigurao da GPS sistem odrava visoku tanost pozicioniranja irom sveta, svaki satelit ima:

etiri tomska sata, sa tri koja slue kao rezerva u sluaju otkaza.

Konstantan nadzor i korekciju od kontrolora sa Zemlje.

Medutim, korienje skupih atomskih satova u svakom prijemniku za iroku potronju bilo bi nepraktino. Zato se primenjuju manje tani sistemi za merenje vremena u obliku kvarcno regulisanih satova, koji su slini runim satovima. Usled razlike u tanosti izrnedu ova dva sisterna za merenje vremena moe doi do greke. Poto ona moe biti znaajna, uvodi se merenje etvrtog satelita u jednaini, da bi se korigovala greka. Princip usvojen ovde je: oko tri precizna merenja mogu da lociraju poloaj u prostoru, onda e etiri manje precizna merenja vremena takoe locirati poloaj.

Vano je istai da ukoliko nije postignuta vrednost za merenje etiri satelita ne moe se garantovati tanost rezultujueg poloaja.

Konfiguracija GPS prijemnika

Pre merenja rastojanja i brzine GPS prijemnik mora da lokalizuje satelite, birajui one koji su vidijivi. Prijemnik zahteva tri informaciona podatka da bi ovo izvrio:

Aktuelni almanac

Proraun GPS vremena

Grub proraun poloaja

Almanac se sastoji od podataka, emitovanih sa satelita koji ukljuuju informacije o orbiti i vremenu. One olakavaju brzinu lociranja satelita tako da prijemnik moe da pone sa merenjem rastojanja. Ako je neki od ovih parametara nedostupan, prijemnik vrsi "pretraivanje neba" i belei alamanac za svaki satelit. Procenjene orbite i poloaji mogu da se koriste za lociranje etiri potrebna satelita i njihovu definiciju. U poetku verovatno nisu locirana etiri optimalna satelita. Meutim, kad se ponovo memorie almanac prijemnik moe da odabere najbolje satelite.

Proces pretraivanja neba moe da traje nekoliko minuta, a oitavanje alamanac-a sa lociranih satelita i vie od deset minuta. GPS prijemnici koji ukljuuju neizbrisivu memoriju ugraene satove realnog vremena koji nastavljaju sa radom i tada je prijemnik iskijuen. Ovi satovi omoguuju aproksimaciju sistemskog vremena. Memorija pamti zadnji poloaj i brzinu prijemnika pre iskijuivanja, kao i vane informacuje o orbitalnom poloaju satelita. Pretpostavljajui da su sva tri parametra dostupna obino je potrebno oko da prijemnik pokaze poloaj, vreme i brzinu korisnika.

Unutranjost GPS prijemnika

Unutranja struktura GPS prijemnika je slina strukturi super-heterodinskog prijemnika. Sl ika 4.11. prikazuje blok dijagram arhitekture visokog nivoa. Signal, detektovan GPS antenom, vodi se kablom do maloumnog predpojaavanja koji pojaava amplitudu signala do ravnog nivoa. On mora da ima maloumnu karakteristiku poto bilo kakav um dodat signalu oteava merenje faze noseeg signala i procese korelacije pseudosluajnih kodova.

Nakon pojaanja signal se konvertuje na niu, radnu frekvenciju. Ovo se postie meanjem iii "heterodiniranjem" GPS signala sa signalom iz lokalnog oscilatora, koji je vrlo stabilan i daje skoro konstantnu izlaznu frekvencu. Kada se meaju dva signala dobija se signal osnovne frekvencije i signali ije frekvencije predstavljaju zbir i razliku frekvencija GPS signala oscilatora. Filter selektuje samo signal sa razlikom frekvencija a ostale odbacuje. Ova razlika frekvencija, dobijena konvertovanjem nanie, je poznata kao meufrekvencija -IF.

Signal se zatim konvertuje iz analognih u digitalni objekat. Izlazni nivo A/D konvertora se kontrolie naponskim komparatorom radi provere da Ii izlazni nivo prekorauje ili pada ispod nivoa praga. Automatska kontrola pojaanja (AGC) kontinualno podeava pojaanje IF pojaavaa da bi se odrao konstantan izlazni nivo. Kao to je ve razmotreno frekvencija prirnljenog signala se pomera u skladu sa poIoajem i/ili brzinom GPS prijemnika i satelita (Doplerov efekt). Poto se svaka varijacija frekvencije GPS signala konvertuje nanie i pomeraj frekvencije se takode prevodi na IF nivo.

Digitalni signal iz A/D konvertora se podvrgava sloenoj obradi. Nosei signal dobiven od signala se dalje obrauje za:

Proraun Doplerovog pomeranja

Ekstrakciju sinhronizacionog signala

Proraun pseudo rastojanja tolerancijom

GPS signal antene

GPS korisniki interfejs:

LCD displej ili magistrala podataka (dana bus)

P O S I T I ON

TO CAMP

34:06.56 n

117:49.58 n

900 FT

08:36:47 PM

Maloumni predpojaiva

Procesiranje navigacije i konverzije standarda

Korelacija i procesiranje signala

digitalni kanal ( # )

A/D

konvertor

Maloumni predpojaiva

Konvektor frenkvencije nanie

Automatska kontrola pojaanja

(AGC)

digitalni kanal ( # )

~

Slika 4.11 Blok dijagram opteg GPS prijemnika

GPS antena

GPS antene su hemisfernog oblika, pasivne iii aktivne u zavisnosti od primene i dovoljno male da bi mogle da se montiraju na vozila, upakuju u ranac, ili ukljue u prijemnik za runu upotrebu.

Oblast maksimalnog

pojaanja

zenit

Oblast minimalnogOblast minimalnog

Pojaanja pojaanja

GPS antena mora biti sposobna da ispravno detektuje signale sa satelita. To je okarakterisano radnom obIau dlijagrama usmerenosti. Jedna takva antena obino ima irinu spona od 160 stepeni ija je maksimalna osetijivost u zenitu. To znai da ona vidi signale koji dolaze pravo iznad nje pa do 80 stepeni sa svake strane. Pojaanje antene varira od maksimalnog, 2 iii 3 dB kada je cilj direktno iznad nje, do 1 iii 0 db kada je cilj pod uglom od 10 stepeni iznad horizonta.

~

Slika 4.12 Karakteristike opte prijemne antene

Unutar GPS antene se nalaze helikoidno namotani kalemovi ill mikrostrip kola koja omoguavaju kompaktnost antena, manji presek, dizajn sa manjim vazdunim otporom, to je idealno za primene u avijaciji.

GPS Havigacioni signal

GPS koristi izuzetno sloen signal sa vanim parametrima:

Frekvencija: Primama L1 (1575.42 MHz)

Kodovi: C/A za SIubu standardnog pozicioniranja

P-kod za slubu preciznog pozicioniranja

Raspodela kodova: L1: P-kod i C/A kod

L2:samo P-kod

Modulacioni format: CDMA

Brzina odmeravanja: C/A 1.023MHz

P-kod 10.23 MHz

Ciklus koda ili brzina ponavljanja: C/A 1 ms

P-kod 38 nedelja

Brzina navigacionog bitskog niza: 50 bit/s za oba koda, C/A i P-kodove

Navigacioni signal je digitalno formatiran superponiranjem sa C/A i P-kodovima korien "iskijuivo ili" procesa. U prijemniku se pomou suprotnog logikog procesa izdvaja navigacioni signal iz memorijskog C/A iii P-koda. Slika 4.14. prikazuje "iskijucivo ili" proces prirnenjen na signal u satelitu, sa suprotnim procesom koji se vri u prijemniku.

Bilans snage u GPS sistemu

U svim oblastima RF inenjeringa bilans snage se mora striktno odravati unutar projektovanih parametara da bi se stvorio sistem koji radi tano i pouzdano. Bilans snage i gubici u sistemu se razmatraju u poetnim fazama projektovanja. Ovo ukijuuje nivoe snaga pojaavaa,predajne i prijemne antene, slabljenje signala usled prirodnog kanjenja kroz slobodan prostor i minimalne prijemne tragove.

Proces analiza veza se moe sumirati proraunom minimalne snage pojaavaa potrebne da se omogui puna, pouzdana usluga sa velikom verovatnoom dostupnosti u svim uslovima prostiranja. Kada se proraunaju svi nivoi snage u Stepenima sistema, rezultati se smetaju u tabeli bilansa snage.

Tipovi GPS prijemnika

Svi prijemnici se mogu podeliti u dve velike grupe, na viekanalne i sekvencijalne. Viekanalni prijemnici mogu istovremeno da prate etiri iii vie satelita. Sekvencijalni prijemnici odreduju redosled praenja vidljivih satelita i mogu se dodatno podeliti u etiri grupe.

Prijemnik male snage

Jednokanalni prijemnik male snage je najkorisniji jer nema ugraena dopunska kola, koja su kod istovremenog prijema potrebnih signala sa satelita. Manja kola u prijemniku troe manju snagu, ali zato i manja tanost. To su ureaji sa niskom cenom, namenjeni peaenju. injenica da se sateliti sempluju po redu, prekida oitavanja pozicuje i utie na tanost. Nivo postignute tanosti je bolji od nivoa tanosti LORAN sistema.

Jednokanalni prijemnik

Jednokanalni prijemnik koristi jedan kanal za primanje poruka sa satelita, isto kao kod merenja rastojanja pseudosluajnim kodom. Stalno korigovanje pozicije ovde nije mogue. Cena ovih prijemnika je smanjena korienjem jeftinih satova, to utie na tanost merenja brzine.

Jednokanalni prijemnik sa brzim multipleksiranjem

Prijemnici sa brzim multipleksiranjem su slini, po strukturi, jednokanalnim ureajima all su rnnogo bri. Oni omoguavaju da se merenje rastojanja vri za vreme itanja podataka sa satelita na taj nain obezbenju kontinualno oitavanje pozicije. Ovi prijemnici se koriste, jer imaju istu cenu kao dvokanali prijemnici ija je tanost mnogo bolja.

Prihvata 1 bit navigacionog

Signala u vremenu koje je specificirano za svaki satelit

navigacioni

procesor

4

3

2

1

1/200 s + 1/200 s + 1/200 s + 1/200 s =1/50 s

~

SIika 4.17. Jednokanalni prijemnik sa brzim multipleksiranjem

Dvokanalni prijemnik

Dodavanjern drugog kanala znatno se poboljavaju moguuosti prijemnika. Ova konstrukcija omoguava prijemniku da funkcionie i kada signal ima primetnu koliinu uma i interferencije. Na ovaj nain mogu se semplovati i slabi signal sa satelita. Za vreme dok jedan kanal meri rastojanje sa satelita, drugi se koristi za prikupljanjje drugog satelita, da bi se obezbedilo neprekidno oitavanje pozicije. Pored toga, mogue je i tano merenje brzine.

ViekanaIni prijemnici

Razliiti oblici viekanalnih prijemnika omoguavaju simultani prijem sa etiri, est,osam,deset iii dvanaest kanala. Oni koriste u dinaminim primenama koje zahtevaju tanu informaciju o trenutnoj brzini i poziciji. Viekanalnl prijemnici imaju veliku prednost zato to mogu potpuno da eliminiu GDOP. Oni tragaju za onolikim brojem satetita koliko ima dostupnih kanala i biraju one satelite koji su najprikladnlji za dobijanje najnie mogue GDOP pojave.

Prima signale sa svih satelita simultano

n

4

3

2

1

navigacioni

procesor

~

Slika 4.18 Viekanalni GPS prijemnik

SADRAJ

Kratka istorija navigacije1

Satelitska navigacija1

Tipovi obrta, korienje satelita2

Zato se koriste sateliti za navigaciju3

Razvoij GPS i GLONASS sistema3

Principi i reim rada GPS-a4

Triangulacija4

Proraun rastojanja od prijemnika do satelita5

Konfiguracija GPS prijemnika6

Unutranjost GPS prijemnika6

GPS antena8

GPS navigacioni signal8

Bilans snage u GPS sistemu9

Tipovi GPS u prijemniku9

Prijemnik male snage9

Jednokanalni prijemnik9

Jednokanalni prijemnik sa brzim multipleksiranjem10

Dvokanalni prijemnik10

Viekanalni prijemnici10