Разработка экспериментального образца ГНСС SDR

Содержание

Слайд 2

Цель проекта на 2017 год: Разработка экспериментального образца модуля приёма и

Цель проекта на 2017 год: Разработка экспериментального образца модуля приёма и

обработки радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем и экспериментального образца локальной системы дифференциальной коррекции.
Задания на 1, 2, 3 и 4 кварталы 2017 года:
Разработать макетный образец корреляционного блока модуля приёма и обработки радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем.
2. Разработать имитационную модель модуля приёма и обработки радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем.
3. Разработать экспериментальный образец модуля приёма и обработки радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем.
4. Разработать экспериментальный образец локальной системы дифференциальной коррекции на основе модуля приёма и обработки радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем.
Слайд 3

Аппаратные компоненты макетного образца ГНСС SDR приемника

Аппаратные компоненты макетного образца ГНСС SDR приемника

Слайд 4

Аппаратные компоненты макетного образца ГНСС SDR приемника

Аппаратные компоненты макетного образца ГНСС SDR приемника

Слайд 5

Структурная схема программно-определяемой радиосистемы (SDR) USRP N210

Структурная схема программно-определяемой радиосистемы (SDR)
USRP N210

Слайд 6

Функциональная схема программного обеспечения макетного образца корреляционного блока

Функциональная схема программного обеспечения
макетного образца корреляционного блока

Слайд 7

Результаты позиционирования с помощью ГНСС SDR приемника KML файл с координатами

Результаты позиционирования с помощью ГНСС SDR приемника

KML файл с координатами импортирован

в приложение Google Earth

СКО по оси X равна 13.5 м
СКО по оси Y равна 8.85 м
СКО по оси Z равна 9.60 м

Результаты получены при следующей конфигурации основных параметров приема и обработки радиосигналов ГНСС:
- частота входного аналогового радиосигнала равна 1575420000 Гц (частота L1 GPS);
- скорость обработки сигналов на ПК равна 2 Mсэмплов/c;
- усиление сигнала на радиочастотном модуле равна 70 дБ;
- количество навигационных каналов в радиотракте равно 8.

Слайд 8

Имитационная модель высокочастотной приемной части модуля приема и обработки радиосигналов ГНСС

Имитационная модель высокочастотной приемной части модуля приема и обработки радиосигналов ГНСС

Слайд 9

Имитационная модель модуля приёма и обработки радиосигналов ГНСС

Имитационная модель модуля приёма и обработки радиосигналов ГНСС

Слайд 10

Блок поиска и выделения навигационного сигнала Генератор с числовым программным управлением

Блок поиска и выделения навигационного сигнала

Генератор с числовым программным управлением

Слайд 11

Блок корреляции и генерации С/A кода Блок генерации С/A кода

Блок корреляции и генерации С/A кода

Блок генерации С/A кода

Слайд 12

Блок слежения за навигационным сигналом Блок слежения за кодовым сдвигом Блок слежения за доплеровским сдвигом

Блок слежения за навигационным сигналом

Блок слежения за кодовым сдвигом

Блок слежения за

доплеровским сдвигом
Слайд 13

Результаты тестирования имитационной модели Слежение за кодовым и доплеровским сдвигами Управление генератором кодовой последовательности

Результаты тестирования имитационной модели

Слежение за кодовым и доплеровским сдвигами

Управление генератором кодовой

последовательности
Слайд 14

Результаты тестирования имитационной модели Аккумулятор точной кодовой последовательности Битовый поток навигационных данных

Результаты тестирования имитационной модели

Аккумулятор точной кодовой последовательности

Битовый поток навигационных данных

Слайд 15

Экспериментальный образец модуля обработки радиосигналов ГНСС Экспериментальный образец модуля приема и

Экспериментальный образец модуля обработки радиосигналов ГНСС

Экспериментальный образец модуля приема и обработки

радиосигналов ГНСС имеет следующие характеристики:
точность позиционирования в реальном режиме времени (СКО) 4 м;
масса экспериментально образца вместе с антенной 140 г;
максимальная потребляемая мощность модуля 10 Вт (5 В, 2 А);
полная стоимость комплектующих составила 105 долларов США.
Внедрение экспериментального образца модуля приема и обработки радиосигналов ГНСС за счет отечественной разработки программного обеспечения модуля позволяет снять ограничения CoCom на высоту и скорость позиционируемого объекта.
Слайд 16

Аппаратные компоненты экспериментального образца модуля приема и обработки радиосигналов ГНСС

Аппаратные компоненты экспериментального образца модуля приема и обработки радиосигналов ГНСС

Слайд 17

Функциональная схема RTL SDR фронтенда

Функциональная схема RTL SDR фронтенда

Слайд 18

Аппаратные компоненты экспериментального образца модуля приема и обработки радиосигналов ГНСС

Аппаратные компоненты экспериментального образца модуля приема и обработки радиосигналов ГНСС

Слайд 19

Результаты позиционирования с помощью экспериментального образца модуля приема и обработки радиосигналов

Результаты позиционирования с помощью экспериментального образца модуля приема и обработки радиосигналов

ГНСС

СКО по оси X равна 2.59 м, СКО по оси Y равна 3.18 м, СКО по оси Z равна 2.33 м

Результаты получены при следующей конфигурации основных параметров приема и обработки радиосигналов ГНСС:
- частота входного аналогового радиосигнала равна 1575420000 Гц (частота L1 GPS);
- скорость обработки сигналов на микроконтроллере равна 2 Mсэмплов/c;
- усиление сигнала на радиочастотном модуле равно 50 дБ;
- количество навигационных каналов в радиотракте коррелятора равно 4.

Слайд 20

Локальная система дифференциальной коррекции (ЛСДК) на основе модуля приема и обработки

Локальная система дифференциальной коррекции (ЛСДК) на основе модуля приема и обработки

радиосигналов ГНСС

Структурная схема ЛСДК при работе в режиме постобработки

Слайд 21

Математическое обеспечение ЛСДК AX=B (1) В системе уравнений (1): m –

Математическое обеспечение ЛСДК

AX=B (1)

В системе уравнений (1):

m – количество эпох;
n – количество

спутников.

где:

,

,

,

,

,

;

– координаты спутника в i-ую эпоху
Xr – координаты базового приемника;

;

Слайд 22

Алгоритмическое обеспечение ЛСДК

Алгоритмическое обеспечение ЛСДК

Слайд 23

Программное обеспечение ЛСДК

Программное обеспечение ЛСДК

Слайд 24

Результаты тестирования ЛСДК Экспериментальный образец приема и обработки радиосигналов ГНСС в

Результаты тестирования ЛСДК

Экспериментальный образец приема и обработки радиосигналов ГНСС в качестве

мобильной станции ЛСДК

Экспериментальный образец приема и обработки радиосигналов ГНСС в качестве базовой станции ЛСДК

Слайд 25

Внедрение экспериментального образца модуля приема и обработки радиосигналов ГНСС

Внедрение экспериментального образца модуля приема и обработки радиосигналов ГНСС

Слайд 26

Публикаций по теме проекта за 1, 2, 3 и 4 кварталы

Публикаций по теме проекта за 1, 2, 3 и 4 кварталы

2017 года

Опубликованы:
1. Myrzaliev A.T., Raskaliyev A.S., Akhmedov D.Sh., Averyanov A. A. Application of SDR-technologies as GPS receiver correlator software // 6-я Международная конференция «Космические технологии: настоящее и будущее» к 60-летию запуска первого искусственного спутника Земли и 80-летию со дня рождения Конюхова С.Н., г. Днепропетровск, Украина, 23-26 мая 2017 г. – С. 48-49.
2. Раскалиев A.C., Мурзалиев А.Т., Богуспаев Н.Б. Разработка макетного образца коррелятора приемника ГНСС на базе технологии SDR // Международная конференция "Цифровые технологии в науке и индустрии - 2017" (DTS&I-2017), Алматы, 19-20 мая 2017 г. - С. 21-25.
3. Раскалиев A.C., Мурзалиев А.Т., Богуспаев Н.Б. Опытные испытания программного обеспечения коррелятора приемника GPS на базе технологии SDR // Вестник КазНИТУ имени К.И. Сатпаева. – Алматы, 2017. – №5 (123). – С. 125-131.
Представлен доклад на семинаре в рамках международного форума «Казахстанский путь в космос: реалии и перспективы – 2017»:
4. Раскалиев А.С., Мурзалиев А.Т., Богуспаев Н.Б. Разработка экспериментального образца модуля обработки радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем // Международный семинар «5-ые Фесенковские чтения «Космическая наука в Казахстане: состояние и перспективы».– Астана, 19-20 октября 2017 г. - 1 стр.