|
Kategorie: Diplomové, bakalářské práce |
Tento dokument chci!
Práce se zabývá principem satelitní navigace. Přibližuje problematiku určení polohy a nadmořské výšky na povrchu Země. Obsahuje rozbor navigačních zpráv a způsob zpracování navigačních signálů v GPS přijímačích. Dále jsou popsány návrh a realizace emulátoru navigačního signálu systému GPS v prostředí Matlab. Ten slouží kegenerování kompletních navigačních zpráv, které je možné vysílat pomocí univerzálního softwarového rádia. V poslední části práce je proveden rozbor těchto signálů zachycených pomocí druhého softwarového rádia.
Data;
Proměnná CACode obsahuje nejdříve desetisekundový záznam C/A kódu o
vzorkovacím kmitočtu 4,096 MHz, převzorkování kmitočet fvz1 MHz nemá
výsledný vektor délku 40∙106
vzorků, ale kratší 9,1903 /250 ns, 37
vzorků.
Celý 12,5 minutový signál zkrácen 2775 vzorků, odpovídá při vzorkovacím
kmitočtu MHz rozdílu délce signálu 0,6938 ms. Spektrum C/A kódu tvar funkce sinx minimy násobcích
1,023 MHz. Pro takto dlouhý
signál změna jeho délky 9,1903 μs. Bez Dopplerova posunu
by byl vektor času vytvořen takto:
t 0:1/fvz:1e-3-1/fvz;
kde fvz vzorkovací kmitočet C/A kódu, tedy 4,096 MHz.
Tato operace vede „zkrácení“ nebo „prodloužení“ signálu, podle toho zda se
družice přibližuje nebo vzdaluje. Předchozí operací došlo posunu těchto minim.
Pro odstranění problému krátkým časovým zpožděním C/A kódu před
převzorkováním vytvořena desetisekundová posloupnost C/A kódu.
Dopplerův posun dále způsobí posun spektra mimo frekvenci nosné 1575,42 MHz. Pro výše uvedenou družici SVN32 byl
vypočítán Dopplerův posun 8564 Hz. obrázku lze odečíst
např.
Do této chvíle byl signál zpracováván časové oblasti, nyní však vhodnější přejít do
oblasti frekvenční.
V případě byla použitá kratší posloupnost C/A kódu než sekund, rostla by
nepřesnost vzniklá zaokrouhlováním. Při vzorkovacím kmitočtu
4,096 MHz však rozestup mezi vzorky 244,14 ns, proto zkrácení 91,903 na
signálu nijak neprojeví. Jelikož kladný, bude celé spektrum posunuto
doprava, tak jak znázorněno obrázku 28. pro družice SVN32, počátku vysílání zpoždění signálu 70,2236 na
konci 69,5343 ms. spektru projeví posunem minim kmitočtu
1,023 MHz, tak jak znázorněno obrázku 28. Pokud označí změna délky jako počet
vzorků C/A kódu jako delka, lze časový vektor vytvořit signál převzorkovat takto:
t 0:(1/fvz)-(zm/fvz):((1/fvz)-(zm/fvz))*(delka-1);
ts1 timeseries(CACode, 'Name', 'speed');
res_ts resample(ts1, 0:1/fvz1:max(t));
CACode res_ts. Takto upravený C/A kód však stále
nelze použít pro rozprostření dat. Místo 750 bude tento signál dlouhý jen 749,9993 Znamená zkrátit
C/A posloupnost 0,6893/(750∙1000), 91,903 ns.
. Funkce timeseries přiřadí každému vzorku čas. Nyní třeba posunou celé
spektrum podle znaménka Dopplerova posunu.3, při změně vzdálenosti mezi družicí a
pozorovatelem dochází „natahování“ nebo „smršťování“ signálů. Rozdíl ve
vzdálenosti, který vznikne zaokrouhlováním, je: 0,6893 0,6938 1349c . Během vysílání navigační zprávy musí být tento signál zkrácen o
0,6893 ms.
Délka sekvence sekund byla zvolena jako kompromis mezi výpočetní náročností a
přesností výpočtu. Vlivem zaokrouhlování počtu
vzorků celá čísla došlo zkrácení signálu jiný čas, než byl vypočítán. Tento jev je
realizován při převzorkování signálu.42
Jak bylo vysvětleno kapitole 2. Delší sekvence dále snížila nepřesnost ve
výsledku, ale pro převzorkování delšího signálu potřeba RAM paměť větší než GB. Pro převzorkování jsou použity funkce timeseries
a resample
