GNSS yazılım tanımlı alıcı - GNSS software-defined receiver

Bir yazılım GNSS alıcısı bir Küresel Navigasyon Uydu Sistemi Kullanılarak tasarlanan ve uygulanan (GNSS) alıcısı yazılım tanımlı radyo.

Genel olarak bir GNSS alıcısı, (alıcının) konumunu, hızını ve zamanını sağlamak için bir navigasyon uydusu takımyıldızından gelen sinyalleri alan ve dijital olarak işleyen elektronik bir cihazdır.

GNSS alıcıları geleneksel olarak donanımda uygulanmıştır: a donanım GNSS alıcısı tek amacı bir GNSS alıcısı olmak için tasarlanmış ve (en başından beri) yapılmış özel bir çip olarak düşünülmüştür.

Bir yazılım GNSS alıcısında, tüm dijital işlemler genel bir amaçla gerçekleştirilir. mikroişlemci. Bu yaklaşımda, hala küçük bir miktar pahalı olmayan donanıma ihtiyaç vardır. başlangıç ​​aşaması, bu uydulardan gelen sinyali sayısallaştırır. Mikroişlemci daha sonra bunun üzerinde çalışabilir çiğ GNSS işlevselliğini uygulamak için dijital akış.

Donanım ve yazılım GNSS alıcıları

Karşılaştırırken donanım vs yazılım GNSS alıcıları, her yaklaşım için bir dizi artı ve eksiler bulunabilir:

  • Donanım GNSS alıcıları genel olarak hem hesaplama yükü hem de güç tüketimi açısından daha verimlidir, çünkü tek amacı GNSS işlemeyi uygulamak için oldukça özel bir şekilde tasarlanmıştır.
  • Yazılım GNSS alıcıları büyük bir esneklik sağlar: alıcının birçok özelliği yalnızca yazılım aracılığıyla değiştirilebilir. Bu, alıcıya, kullanıcının ihtiyaçlarına ve çalışma koşullarına bağlı olarak uyarlanabilir yetenekler sağlar. Ek olarak, alıcı yazılım aracılığıyla kolayca yükseltilebilir.[1]
  • Bazı varsayımlar altında, Yazılım GNSS alıcıları, yeterli hesaplama gücü mevcut olduğu sürece (ve birden fazla uygulama arasında paylaşılabildiği) bazı uygulamalar için daha karlı olabilir. Örneğin, bir mikroişlemci akıllı telefon GNSS navigasyonu için bir ön uç (tam, daha pahalı bir donanım alıcısı yerine) dahil etme gereksinimi sağlamak için kullanılabilir.

Şu anda, GNSS alıcı pazarının çoğu hala donanım. Ancak, düşük maliyetli mikro işlemcilerde çalışabilen yazılım yaklaşımına dayalı operasyonel çözümler zaten mevcuttur. Yazılım GNSS alıcılarının, mikroişlemcilerin hesaplama yeteneklerinin geliştirilmesinin ardından yakın gelecekte pazar paylarını artırmaları veya hatta devralmaları beklenmektedir (Moore yasası ).

Uygulamaların karşılaştırılması

Bu karşılaştırma kesinlikle GNSS SDR ile ilgilidir; lütfen genel GNSS konumlandırma ve haritalama yazılımını dahil etmeyin.
  • Galileo Uydu Navigasyon LTD. - GSN:
    • İş Modeli - IP çekirdek lisansı + telif hakları
    • Geliştirme
      • Programlama dili: C
      • Kullanıcı arayüzü - NMEA
    • Donanım desteği:
      • Platformlar
        • PC - Windows
        • PC - Linux
        • CEVA - XC ailesi
        • CEVA - TL3 / 4
        • Kadans (Tensilika) - BBE16 / 32
      • RF FE
        • MAXIM
        • NEC
    • GNSS / SBAS sinyalleri desteği:
    • Özellikleri:
      • Edinme: evet
      • İzleme: evet
      • Sözde aralık gözlemlenebilir oluşturma: evet
      • Navigasyon verilerinin kodunu çözme: evet
      • Konum tahmini: evet
      • Gösterilen maksimum gerçek zamanlı kanal sayısı: 16 / sistem
      • Çoklu ilişkilendirici: evet
      • Örnek veri kaydı: evet
  • SX3 (eski adıyla SX-NSR)
    • Genel bilgi:
    • Geliştirme:
      • Programlama dili: C ++
      • Kullanıcı arayüzü (yok, CLI, GUI ): CLI, GUI
      • Aktif geliştirme aşamasında (tarih itibariyle): evet (2016-Mart-17)
      • Oluşturan / sponsor kuruluş: IfEN GmbH, Almanya
      • En son sürüm (sürüm ve tarih): v3.2.1, Mart 2016
      • İlk sürüm (sürüm ve tarih): v1.0, Mart 2007
    • Donanım desteği:
      • Ön uçlar: NavPort, NavPort-4, SX3 ön uç
      • Desteklenen ana bilgisayar özel donanımı: SIMD (SSE2, SSSE3), CUDA
      • Çoklu çekirdek destekli: evet
    • GNSS / SBAS sinyalleri desteği:
    • Özellikleri:
      • Edinme: evet (birkaç algoritma)
      • İzleme: evet (birkaç algoritma)
      • Sözde aralık gözlemlenebilir oluşturma: evet
      • Taşıyıcı fazı gözlemlenebilir oluşturma: evet
      • Navigasyon verilerinin kodunu çözme: evet
      • Spektrum analizörü: evet
      • Konum tahmini: evet
      • Gösterilen maksimum gerçek zamanlı kanal sayısı: 490 (20 MHz örnekleme hızında GPS L1 C / A kanalları, kanal başına 3 ilişkilendirici, INTEL Core i7-4970K işlemci (hız aşırtma yapılmamış))
      • Uygulama programlama arayüzü: evet
      • Çift anten desteği: evet
      • Sintilasyon izleme: evet
      • Çoklu ilişkilendirici: evet
      • Örnek veri kaydı: evet
      • Çok yollu azaltma: evet (birkaç algoritma)
  • GNSS-SDRLIB
    • Genel bilgi:
    • Geliştirme:
      • Programlama dili: C
      • Kullanıcı arayüzü (yok, CLI, GUI ): CLI, GUI.
      • Geliştirici sayısı: 1?
      • Aktif geliştirme aşamasında (tarih itibariyle): evet (2013-Eylül-25)
      • Oluşturan / sponsor kuruluş: Tokyo Deniz Bilimleri ve Teknolojisi Üniversitesi, Japonya
      • En son sürüm (sürüm ve tarih):
      • İlk sürüm (sürüm ve tarih):
    • Donanım desteği:
      • Ön uçlar: NSL STEREO v2 ve SiGe GN3S Sampler v3
      • Desteklenen ana bilgisayar özel donanımı: SIMD (SSE2 ve AVX)
      • Çok çekirdekli destekleniyor mu ?:
    • GNSS / SBAS sinyalleri desteği:
    • Özellikleri:
      • Edinme: evet
      • İzleme: evet
      • Sözde aralık oluşturma: evet
      • Navigasyon verilerinin kodunu çözme: evet
      • Spektrum analizi: evet
      • Konum tahmini: evet (RTKLIB aracılığıyla)
      • Gösterilen maksimum gerçek zamanlı kanal sayısı:?
  • ARAMİS (eski adıyla iPRx)
    • Sürümler:
      • Ücretsiz akademik versiyon
      • İyonosferik Sintilasyon Monitörü alıcısı
      • Ar-Ge versiyonu
    • Genel bilgi:
    • Geliştirme:
      • Programlama dili: C ++
      • Kullanıcı arayüzü: GUI
      • Aktif geliştirme aşamasında (tarih itibariyle): evet (2014-Kasım)
      • Oluşturan / sponsor kuruluş: iP-Solutions, Japonya, JAXA, Japonya
      • Son sürüm (sürüm ve tarih): Şubat 2018
      • İlk sürüm (sürüm ve tarih): Nisan 2008
    • Donanım desteği:
      • Ön uçlar: Eagle, FEM, Simceiver
      • Çoklu çekirdek destekli: evet
    • GNSS / SBAS sinyalleri desteği:
    • Özellikleri:
      • Edinme: evet
      • İzleme: evet
      • Sözde aralık gözlemlenebilir oluşturma: evet
      • Taşıyıcı fazı gözlemlenebilir oluşturma: evet
      • Navigasyon verilerinin kodunu çözme: evet
      • Konum tahmini: evet
      • Maksimum gerçek zamanlı kanal sayısı: 60 (kanal başına 5 ilişkilendirici)
      • Uygulama programlama arayüzü: evet
      • Çift anten desteği: evet, FEM ön ucu için
      • Çoklu ilişkilendirici: evet
      • Örnek veri kaydı: evet
  • SoftGNSS v3.0 (SoftGPS olarak da bilinir)
    • Genel bilgi:
    • Geliştirme:
      • Programlama dili: MATLAB
      • Kullanıcı arayüzü (yok, CLI, GUI ): CLI ve GUI
      • Geliştirici sayısı: 4 (proje boyunca)
      • Aktif geliştirme aşamasında (tarih itibariyle): genel sürüm - hayır, halka açık olmayan sürümler - evet (2013-Eylül-30)
    • Donanım desteği:
      • Ön uçlar: SiGe GN3S Sampler v1 (orijinal SDR ve sürücü sürümünde). Diğer Örnekleyici sürümlerinden veya diğer ön uçlardan kaynaklanan sinyal kayıtları, yapılandırma değişiklikleri ve bazı durumlarda küçük kod değişiklikleri gerektirir.
      • Desteklenen ana bilgisayar özel donanımı: hayır
      • Çok çekirdekli destekleniyor mu?: Hayır
    • GNSS / SBAS sinyalleri desteği (her GNSS'nin her bandı için ayrı sürüm):
    • Özellikleri:
      • Edinme: evet
      • İzleme: evet
      • Sözde aralık gözlemlenebilir oluşturma: evet
      • Taşıyıcı fazı gözlemlenebilir oluşturma: hayır
      • Navigasyon verilerinin kodunu çözme: evet
      • Konum tahmini: evet
  • GNSS-SDR, Açık kaynak GNSS Yazılım Tanımlı Alıcı
    • Genel bilgi:
    • Geliştirme:
      • Programlama dili: C ++
      • Kullanıcı arayüzü (yok, CLI, GUI ): CLI.
      • Geliştirici sayısı: 26 (proje boyunca)
      • Aktif geliştirme aşamasında (güncel olarak): evet (2020-Mart-19)
      • Oluşturan / sponsor kuruluş: Center Tecnològic de Telecomunicacions de Catalunya
      • Son sürüm (sürüm ve tarih): 0.0.12 (Mart 2020 olarak)
      • İlk sürüm (sürüm ve tarih): 2011-Mart-11 ilk svn kaydı
    • Donanım desteği:
      • Ön uçlar: UHD uyumlu (USRP ailesi), OsmoSDR uyumlu (RTL2832 tabanlı USB donanım kilitleri, bladeRF, HackRF One), SiGe GN3S Örnekleyici v2, AD-FMCOMMS2-EBZ
      • Desteklenen ana bilgisayar özel donanımı: SIMD (VOLK ve VOLK_GNSSSDR aracılığıyla), CUDA
      • Çok çekirdekli destekleniyor mu ?: Evet
    • GNSS / SBAS sinyalleri desteği:
    • Özellikleri:
      • Edinme: evet (birkaç algoritma)
      • İzleme: evet (birkaç algoritma)
      • Sözde aralık gözlemlenebilir oluşturma: evet
      • Taşıyıcı fazı gözlemlenebilir oluşturma: evet
      • Navigasyon verilerinin kodunu çözme: evet
      • Konum tahmini: evet
      • Gösterilen maksimum gerçek zamanlı kanal sayısı:> 100
      • Çıktı formatları: RINEX, KML, GPX, GeoJSON, NMEA, RTCM, ikili .mat dosyalarında depolanan ara sonuçlar, şuradan okunabilir MATLAB ve Oktav ve şuradan Python h5py aracılığıyla.

Referanslar

  1. ^ Gerçek Zamanlı Yazılım Alıcıları, GPS Dünyası, 1 Eylül 2009, Pierre-André Farine, Marcel Baracchi-Frei, Grégoire Waelchli, Cyril Botteron

daha fazla okuma

  • Borre, K; Akos, D; Bertelsen, N; Rinder, P; Jensen, SH (2007). Yazılım tanımlı bir GPS ve Galileo alıcısı: tek frekanslı bir yaklaşım. Birkhauser. ISBN  978-0-8176-4390-4.
  • Pany, Thomas (2010). GNSS Yazılım Alıcıları için Navigasyon Sinyali İşleme. Artech Evi. ISBN  9781608070282.
  • Petrovski, Ivan; Tsujii, Toshiaki (2012). Dijital uydu navigasyonu ve jeofizik, GNSS sinyal simülatörü ve alıcı laboratuvarı ile pratik bir kılavuz. Cambridge University Press. ISBN  9780521760546.

Dış bağlantılar