Определение собственных координат КА — актуальная задача.
Однозначного и простого решения пока нет.
Следовательно необходим поиск решений, их экспериментальное опробование и сравнение результатов.
Параллельные эксперименты в этом направлении более чем оправданны.
В качестве одного из вариантов предлагается опробовать приёмник GPS на модуле Copernicus Trimble.
До сих пор он был испытан и устанавливается только на ДПЛА.
Подробнее о параметрах см. http://zaomtk.com/?pid=1137&l=Rus
Формат посылок, передаваемых контроллером этого приёмника
Идентификаторы посылок последовательности, передаваемой от бортовой ЭВМ к наземной:
[ 9EH ] [ 20H ] [ 21H ] 0EH
В квадратных скобках указаны идентификаторы тех посылок, которые могут не передаваться.
Посылка 9EH.
Эта посылка передаётся от бортовой ЭВМ к наземной только в ответ на запрос версии программы бортовой ЭВМ.
Длина посылки: 8 Б. Содержимое информационных байтов посылки:
version: INTEGER (* версия программы бортовой ЭВМ *)
reserved: INTEGER (* всегда 0 *)
Формат посылки запроса версии (эта посылка передаётся от наземной ЭВМ к бортовой): идентификатор посылки: 9EH, длина посылки: 0 Б.
Посылка 20H.
Длина посылки: 3 Б. Содержимое информационных байтов посылки:
status: WORD (* состояние приёмника GPS *)
checksum: BYTE (* контрольная сумма посылки *)
подробнее о состоянии приёмника GPS см. в тексте наземной программы.
Посылка 21H.
Длина посылки: 21 Б. Содержимое информационных байтов посылки:
latitude: REAL (* широта WGS84, рад *)
longitude: REAL (* долгота WGS84, рад *)
altitude: REAL (* высота WGS84, м *)
velocity: REAL (* скорость, м/с *)
putevoyUgol: REAL (* путевой угол, рад *)
checksum: BYTE (* контрольная сумма посылки *)
Посылка 0EH
Длина посылки: 4 Б. Содержимое информационных байтов посылки:
secMetkaGPS: INTEGER (* секундная метка GPS *)
а как бороться с ограничениями по скорости и высоте?
Ограничения не только искусственные, но есть и объективные.
Когда включаем приёмник, то видно, что процесс идёт постепенно.
Сначала приёмник ловит метку времени, пока не наберёт 4 спутника данных расчёта он не выдаёт.
В ветке • • Спутник «Радиоскаф» » • Концепция » • Техническое задание RA3WOK писал:
Действительно. Промышленный GPS использовать не получется. Но кто запрещает разработать собственный GPS приемник! 🙂 Есть ведь отдельные RF модули, микросхемки корреляторов, есть открытые алгоритмы рассчета координат. Остается только написать программку для , скажем, ARM или AVR32…Более того алгоритмы можно упростить с учетом того, что нам не нужна высокая точность (+- километр нас вполне устроит)
1.Последняя мысль вполне ясная: работать должно, просто точность будет ниже, чем для неподвижных объектов.
2.Зная формат сообщений, можно использовать лишь ЧАСТЬ, нужную нам.
*Пример: на базе этой платы мы сделали датчик скорости ДПЛА. Считываем ТОЛЬКО фрагмент скорости в ОТДЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР, а затем чтение осуществляем в ПАРАЛЛЕЛЬНОМ виде: 8 разрядов.
3.Точность будет сильно страдать из-за задержки между считыванием и получением на Земле. Это как свет далёкой звезды! Информация быстро устаревает.
Зная причину неудачи, можно её преодолеть.
Как?
Сделать синхронизатор с бортовыми часами и формировать пакет телеметрии: координаты МКА + время. Информацию мы получим, конечно, с задержкой, но знать будем ЗНАЧИТЕЛЬНО ТОЧНЕЕ.
4.Перед отправкой пакета телеметрии анализировать его на достоверность по определённым критериям. явно сбойные расчёты нам не нужны, а процент брака, видимо, будет высок.
Наверно, есть ещё и другие факторы, влияющие на точность.
Ответ даст эксперимент.
Применение для целей навигации ИСЗ системы GPS и ей подобных — дело весьма затратное и неточное, поскольку доступные модули имеют весьма ограниченные характеристики для таких задач, а недоступные — весьма дороги)). Поэтому, для того, чтобы обеспечить достаточную точность определения координат и достаточное быстродействие, вполне подойдёт система позиционирования построенная на трёхосевых электронных компасах. Например: http://www.terraelectronica.ru/news_postup.php?ID=2271. Корректировку данных для расчёта координат, или координационные метки времени местоположения можно передавать с Земли.
Просто из всех тех GPS-модулей, которые попадали мне в руки, для космического применения не подходит не один, в том числе и Trimble.
Подойдут BD970 и BD920. BD970 — самый точный DGPS, BD920 — самый маленький.
самый подходящий — это BD982, имеет 2 независимых канала приёма и 2 независимые системы корреляции, позволяет определить не только координаты, но и направление и ориентацию в пространстве. Используются 2 антенны, что позволяет определять координаты практически в любом положении аппарата, что имеет свои приемущества по сравнению с одной антенной, при попадании её в тень аппарата возможна потеря захвата одного или нескольких сигналов от спутниковой группировки, что приведёт к невалидным данным или сбою. То, что эти приёмники двухканальные — замечательно, точность определения координат должна быть на высоте (правда с такими приёмниками я ещё не работал). С выбором интерфейса связи и протоколом, думаю особо заморачиваться не стоит, NMEA и RS232 вполне решат поставленные задачи и по скорости передачи и по избыточности необходимой информации. Что касается BD920, опять есть ограничения в эксплуатационных характеристиках: скорость 515 м/с, высота 18000 м.
по поводу применимости стандартных приемников: приложение к документу по режиму контроля за ракетными технологиями http://www.mtcr.info/english/MTCR-TEM-2010-Annex-002.doc страница 51
«Receiving equipment for Global Navigation Satellite Systems (GNSS; e.g. GPS, GLONASS or Galileo), having any of the following characteristics, and specially designed components therefor:
…
b. Designed or modified for airborne applications and having any of the following:
1. Capable of providing navigation information at speeds in excess of 600 m/s;»
но проблема не сколько и в этом, сколько в условиях функционирования приемника на борту быстродвижущегося спутника. Большая скорость относительного перемещения объектов порождает расширение диапазона возможного доплеровского сдвига несущей частоты. Это как минимум требует коррекции алгоритма обнаружения, а значит, вмешательства в прошивку. Сейчас занимаемся моделированием взаимодействия МКА и навигационных спутников, чтобы получить более-менее точные цифры.
Ссылки по теме
GPS-BASED AUTONOMOUS NAVIGATION FOR THE BIRD SATELLITE.pdf
GPS_teoria.pdf
HIGH-PRECISION ONBOARD ORBIT DETERMINATION FOR SMALL SATELLITES.pdf
KOMPSAT-2 Orbit Determination using GPS SIgnals.pdf
Onboard Real-Time Navigation.pdf
Real Time Orbit Determination Using GPS.pdf
Satellite Navigation Using GPS.pdf
The BIRD Satellite Mission as a Milestone .pdf
onboard orbit determination using GPS.pdf
sistemy-sputnikovoy-navigacii.pdf