|
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.
Program doplněn funkci výběr jen čtyř družic nutných pro výpočet
polohy, aby byla zajištěna nejmenší výpočetní náročnost. Takto vzniklý signál měl být totožný se
signály vysílanými družicemi. Vygenerovaná data mají při vzorkovací rychlosti MS/s velikost
13 pro spuštění generátoru nutný počítač minimálně RAM paměti a
připojením internetu.
Po teoretickém rozboru byla další práce zaměřena vytvoření emulátoru
navigačního signálu systému GPS. Signál tedy převzorkován na
4 MS/s. Pomocí signálové specifikace
bylo provedeno kompletní dekódování navigačních zpráv získání parametrů drah
družic.
Při realizaci emulátoru nastal největší problémem velkou výpočetní náročností,
jelikož bitová rychlost každého signálu družice 1,023 Mbit/s.
. Pro dekódování dat byl vytvořen skript podle tohoto skriptu byl následně
navržen kodér pro generování navigačních zpráv. Takto získané signály byly otevřeny Matlabu korelovány
s C/A kódy, aby byla zjištěna zpoždění mezi signály jednotlivých družic.com.
Následně byl signál derozprostřen příslušným C/A kódem byla úspěšně dekódována
data navigačních zpráv. Pro příjem signálu bylo použito druhé softwarové rádio GPS
anténou Magnetic EA-200. Vytvořené navigační zprávy byly následně
dekódovány pomocí stejného skriptu jako data získaná GPS přijímačem tím byla
ověřena jeho funkčnost.
V následující části proveden rozbor reálných navigačních zpráv signálů. Generování veškerých dat probíhá programovém
prostředí Matlab. Součástí rozboru popis základních fyzikálních principů
pohybu vesmírných těles, popsány jsou především Keplerovy zákony predikce polohy
družic.
Takto vygenerovaný signál byl následně odvysílán pomocí softwarově
definovaného rádia. Přesto není možné na
běžném počítači generovat data reálném čase výpočet kompletní navigační zprávy
trvá téměř hodin. GPS signál je
vzorkován čtyř násobkem tohoto kmitočtu tedy 4,092 MS/s, ale softwarové rádio zvládá
jen kmitočty vzniklé celočíselným dělením 100 MHz.55
ZÁVĚR
V práci popsán princip satelitních navigačních systémů, především metod
používaných systému GPS. Měřením byla
ověřena možnost správné detekce zpoždění signálů výpočtů pseudovzdáleností. Jsou rozebrány principy dálkoměrné metody, proveden
rozbor navigačních zpráv signálů podle signálové specifikace GPS. Pro
uložení navigačních zpráv byl použit GPS přijímač Leadtek 9450, který podporuje
SiRF protokol umožňující uložení 50bps zpráv družic. Vlastní program skládá několika funkcí: funkce generování
parametrů oběžných drah družic, jejich kódování tvorba navigačních zpráv, generátor
Goldových posloupností, realizace zpoždění signálů jednotlivých družic, zavedení
Dopplerova posunu součet signálů družic. Data pro navigační zprávy jsou
získávána serveru celestrak
