Программно-определяемый приемник GNSS
(Перенаправлено с программного обеспечения GNSS-приемника )
 | Эта статья может чрезмерно полагаться на источники, слишком тесно связанные с предметом , что потенциально препятствует тому, чтобы статья была проверяемой и нейтральной . ( июнь 2020 г. ) |
Программный приемник GNSS — это приемник Глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS), который был разработан и реализован с использованием программно-определяемой радиосвязи .
Приемник GNSS, как правило, представляет собой электронное устройство, которое принимает и обрабатывает в цифровом виде сигналы от группировки навигационных спутников, чтобы определить положение, скорость и время (приемника).
Приемники GNSS традиционно реализуются аппаратно: аппаратный приемник GNSS задуман как выделенный чип, который был спроектирован и построен (с самого начала) с единственной целью - стать приемником GNSS.
В программном GNSS-приемнике вся цифровая обработка выполняется микропроцессором общего назначения . При таком подходе по-прежнему требуется небольшое количество недорогого оборудования, известного как интерфейс , который оцифровывает сигнал со спутников. Затем микропроцессор может работать с этим необработанным цифровым потоком для реализации функций GNSS.
Аппаратные и программные приемники ГНСС
[ редактировать ]При сравнении аппаратных и программных GNSS-приемников у каждого подхода можно найти ряд плюсов и минусов:
- Аппаратные приемники ГНСС в целом более эффективны с точки зрения как вычислительной нагрузки, так и энергопотребления, поскольку они разработаны узкоспециализированным образом с единственной целью реализации обработки ГНСС.
- Программное обеспечение GNSS-приемников обеспечивает огромную гибкость: многие функции приемника можно изменить только с помощью программного обеспечения. Это обеспечивает приемнику адаптивные возможности в зависимости от потребностей пользователя и условий работы. Кроме того, приемник можно легко обновить с помощью программного обеспечения. [1]
- При некоторых предположениях программные приемники GNSS могут быть более выгодными для некоторых приложений, если доступна достаточная вычислительная мощность (и ее можно разделить между несколькими приложениями). Например, микропроцессор смартфона можно использовать для обеспечения GNSS-навигации, достаточно лишь подключить интерфейс (вместо полноценного, более дорогого, аппаратного приемника).
В настоящее время большая часть рынка GNSS-приемников по-прежнему приходится на аппаратное обеспечение . Однако уже существуют оперативные решения, основанные на программном подходе, способные работать на недорогих микропроцессорах. Ожидается, что программные приемники GNSS увеличат свою долю на рынке или даже захватят ее в ближайшем будущем после развития вычислительных возможностей микропроцессоров ( закон Мура ).
Сравнение реализаций GNSS SDR
[ редактировать ]- Это сравнение касается исключительно GNSS SDR; пожалуйста, не включайте общее программное обеспечение для позиционирования и картографирования GNSS.
 | Эту статью следует оформить в виде таблицы. |
- ООО «Галилео Спутниковая Навигация»- ГСН :
- Бизнес-модель – лицензия на ядро IP + гонорары
- Разработка
- Язык программирования: C
- Пользовательский интерфейс — NMEA
- Аппаратная поддержка:
- Платформы
- ПК — виндовс
- ПК — Линукс
- НЕЧТО - семья XC
- CEVA - TL3/4
- Каденс (Тенсилика) - BBE16/32
- ИП РФ
- МАКСИМ
- НЭК
- Платформы
- Поддержка сигналов GNSS/SBAS:
- Функции:
- Приобретение: да
- Отслеживание: да
- Генерация наблюдаемой псевдодальности: да
- Расшифровка навигационных данных: да
- Оценка позиции: да
- Максимальное количество демонстрируемых каналов реального времени: 16/система.
- Мультикоррелятор: да
- Запись образцов данных: да
- SX3 (ранее SX-NSR)
- Общая информация:
- Разработка:
- Аппаратная поддержка:
- Интерфейсы: NavPort, NavPort-4, интерфейс SX3.
- Поддерживается специальное оборудование хост-компьютера: SIMD (SSE2, SSSE3), CUDA
- Поддержка многоядерности: да
- Поддержка сигналов GNSS/SBAS:
- Функции:
- Сбор данных: да (несколько алгоритмов)
- Отслеживание: да (несколько алгоритмов)
- Генерация наблюдаемой псевдодальности: да
- Генерация наблюдаемой фазы несущей: да
- Расшифровка навигационных данных: да
- Анализатор спектра: да
- Оценка позиции: да
- Максимальное количество продемонстрированных каналов реального времени: 490 (каналы GPS L1 C/A с частотой дискретизации 20 МГц, 3 коррелятора на канал, процессор INTEL Core i7-4970K (без разгона)).
- Интерфейс прикладного программирования: да
- Поддержка двойной антенны: да
- Сцинтилляционный мониторинг: да
- Мультикоррелятор: да
- Запись образцов данных: да
- Уменьшение многолучевого распространения : да (несколько алгоритмов)
- ГНСС-СДРЛИБ
- Общая информация:
- Публикация:
- Лицензия на программное обеспечение : Стандартная общественная лицензия GNU 2+.
- Разработка:
- Язык программирования: C
- Пользовательский интерфейс (нет, CLI , GUI ): CLI, GUI.
- Количество разработчиков: 1?
- В активной разработке (на дату): да (25 сентября 2013 г.)
- Организация-создатель/спонсор: Токийский университет морских наук и технологий, Япония.
- Последний выпуск (версия и дата):
- Первый выпуск (версия и дата):
- Аппаратная поддержка:
- Внешние интерфейсы: NSL STEREO v2 и SiGe GN3S Sampler v3.
- Поддерживается специальное оборудование хост-компьютера: SIMD (SSE2 и AVX)
- Многоядерность поддерживается?:
- Поддержка сигналов GNSS/SBAS:
- Функции:
- Приобретение: да
- Отслеживание: да
- Генерация псевдодальности: да
- Расшифровка навигационных данных: да
- Спектральный анализ: да
- Оценка позиции: да (через RTKLIB)
- Максимальное количество продемонстрированных каналов реального времени: ?
- Общая информация:
- АРАМИС (ранее iPRx)
- Версии:
- Бесплатная академическая версия
- Приемник монитора ионосферных мерцаний
- версия для исследований и разработок
- Общая информация:
- Разработка:
- Язык программирования: С++
- Пользовательский интерфейс: графический интерфейс
- В активной разработке (на дату): да (ноябрь 2014 г.)
- Организация-создатель/спонсор: iP-Solutions, Япония, JAXA, Япония.
- Последний выпуск (версия и дата): февраль 2018 г.
- Первый выпуск (версия и дата): апрель 2008 г.
- Аппаратная поддержка:
- Фронтенды: Eagle, FEM, Simceiver
- Поддержка многоядерности: да
- Поддержка сигналов GNSS/SBAS:
- Функции:
- Приобретение: да
- Отслеживание: да
- Генерация наблюдаемой псевдодальности: да
- Генерация наблюдаемой фазы несущей: да
- Расшифровка навигационных данных: да
- Оценка позиции: да
- Максимальное количество каналов реального времени: 60 (5 корреляторов на канал)
- Интерфейс прикладного программирования: да
- Поддержка двойной антенны: да, для внешнего интерфейса FEM
- Мультикоррелятор: да
- Запись образцов данных: да
- Версии:
- SoftGNSS v3.0 (также известный как SoftGPS)
- Общая информация:
- Публикация: https://www.springer.com/birkhauser/engineering/book/978-0-8176-4390-4.
- Исходный код: включен в книгу
- Лицензия на программное обеспечение : GPL v2.
- Программный приемник GNSS не в реальном времени (постобработка)
- Разработка:
- Аппаратная поддержка:
- Внешние интерфейсы: SiGe GN3S Sampler v1 (в исходной версии SDR и драйвера). Записи сигналов, происходящие из других версий Sampler или других интерфейсов, требуют изменений конфигурации, а в некоторых случаях также незначительных изменений кода.
- Поддержка специального оборудования хост-компьютера: нет
- Многоядерность поддерживается?: нет
- Поддержка сигналов GNSS/SBAS (отдельная версия для каждого диапазона каждой GNSS):
- GPS : L1CA
- Функции:
- Приобретение: да
- Отслеживание: да
- Генерация наблюдаемой псевдодальности: да
- Генерация наблюдаемой фазы несущей: нет
- Расшифровка навигационных данных: да
- Оценка позиции: да
- Общая информация:
- GNSS-SDR — программно-конфигурируемый приемник GNSS с открытым исходным кодом.
- Общая информация:
- Разработка:
- Язык программирования: С++
- Пользовательский интерфейс (нет, CLI , GUI ): CLI.
- Количество разработчиков: 26 (по проекту)
- В активной разработке (на дату): да (8 января 2021 г.)
- Организация-создатель/спонсор: Технологический центр телекоммуникаций Каталонии.
- Последний выпуск (версия и дата): 0.0.14 (по состоянию на январь 2021 г.).
- Первый выпуск (версия и дата): первый коммит svn 11 марта 2011 г.
- Аппаратная поддержка:
- Внешние интерфейсы: UHD-совместимый ( семейство USRP ), совместимый с OsmoSDR (USB-ключи на базе RTL2832, BladeRF, HackRF One), SiGe GN3S Sampler v2, AD-FMCOMMS2-EBZ
- Поддерживается специальное оборудование хост-компьютера: SIMD (через VOLK и VOLK_GNSSSDR), CUDA
- Поддерживается многоядерность?: Да
- Поддержка сигналов GNSS/SBAS:
- Функции:
- Сбор данных: да (несколько алгоритмов)
- Отслеживание: да (несколько алгоритмов)
- Генерация наблюдаемой псевдодальности: да
- Генерация наблюдаемой фазы несущей: да
- Расшифровка навигационных данных: да
- Оценка позиции: да
- Максимальное количество демонстрируемых каналов реального времени: > 100
- Форматы вывода: RINEX , KML , GPX , GeoJSON , NMEA , RTCM , промежуточные результаты сохраняются в двоичных файлах .mat, читаемых из MATLAB и Octave , а также из Python через h5py.
- GRID , Универсальное радионавигационное интерфузионное устройство
- Общая информация:
- Лицензия на программное обеспечение : Коммерческая
- Публикация: Программно-определяемая ГНСС готова к запуску
- Контакт: Лаборатория радионавигации , Locus Lock
- Разработка:
- Язык программирования: С++
- Платформы: Linux, Windows, MacOS.
- Пользовательский интерфейс (нет, CLI , GUI ): CLI.
- Количество разработчиков: 15 (по проекту)
- В активной разработке (на дату): да (28 апреля 2023 г.)
- Организация-создатель/спонсор: Техасский университет в Остине.
- Последний выпуск (версия и дата): годовой выпуск 2022 г.
- Первый выпуск (версия и дата): 1 июля 2008 г.
- Аппаратная поддержка:
- Фронтенды: Несколько и, практически, любые.
- Поддерживается специальное оборудование главного компьютера: Intel SIMD (от SSE2 до AVX-512), ARM NEON (64- и 128-битный)
- Поддерживается многоядерность?: Да
- Поддержка сигналов GNSS/SBAS:
- Функции:
- Сбор данных: да (несколько алгоритмов)
- Отслеживание: да (несколько алгоритмов)
- Генерация наблюдаемой псевдодальности: да
- Генерация наблюдаемой фазы несущей: да
- Расшифровка навигационных данных: да
- Оценка позиции: да
- Несколько антенн: да
- Кинематика в реальном времени: да, GRID может работать как базовая станция RTK или вездеход со встроенной поддержкой сети, оценка RTK при интеграции с PpEngine (доступно по отдельной лицензии)
- Дифференциальные поправки: да, CNAV и SBAS
- Максимальное количество каналов реального времени: зависит от оборудования, 30 на Raspberry Pi 1, >100 на большинстве настольных компьютеров.
- Выходные форматы: RINEX , KML , MATLAB .mat, CSV, собственный формат GBX (двоичный обмен GRID). файлы
- Текущие применения: экспериментальный приемник FOTON, несколько коммерческих приложений GNSS-RO, бортовая навигация коммерческих спутников LEO, ракетная навигация на основе RTK (запуск на орбиту), навигация транспортных средств на основе RTK в городских условиях, дрон на базе RTK, несколько стационарные опорные станции, мониторинг отклонений сигнала
- Общая информация:
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Программные приемники реального времени , GPS World, 1 сентября 2009 г., Пьер-Андре Фарин, Марсель Баракки-Фрей, Грегуар Вельчли, Сирил Боттерон.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Борре, К; Акос, Д; Бертельсен, Н.; Риндер, П; Дженсен, С.Х. (2007). Программно-определяемый приемник GPS и Galileo: одночастотный подход . Биркхаузер . ISBN 978-0-8176-4390-4 .
- Пани, Томас (2010). Обработка навигационных сигналов для программных приемников ГНСС . Артех Хаус . ISBN 9781608070282 .
- Петровский, Иван; Цудзи, Тошиаки (2012). Цифровая спутниковая навигация и геофизика. Практическое руководство с симулятором сигналов ГНСС и лабораторией приемников . Издательство Кембриджского университета . ISBN 9780521760546 .