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