GPS Almanac versus Sky Search

Hay varios puntos destacados en Artículo de Wikipedia sobre la adquisición de señales de GPS:

• Solo los satélites con una línea de visión clara pueden adquirirse sin el almanaque. No se pueden utilizar satélites visibles a través de reflexiones.
• Mucho más que 1023 intentos de decodificación son necesarios para detectar una señal de un solo satélite (Wikipedia proporciona dos estimaciones: 40,920 y 104,346 evaluaciones, según el método utilizado).
• Una vez que se encuentra un satélite, obtener el almanaque requiere poco poder, ya que solo tienes que ejecutar un solo canal. La ejecución de 256 canales en paralelo requerirá 256 veces más potencia.

Al final, puede haber situaciones en las que puedas prescindir de un almanaque. Si su dispositivo está parado y no hay obstáculos alrededor para bloquear la vista, es posible que pueda encontrar satélites directamente. Si esto le ahorrará algo de energía dependerá de la cantidad de memoria y RTC que consuma en comparación con la ejecución de 256 canales en paralelo y de la frecuencia con la que use el receptor GPS.

La mayoría de los receptores en estos días funcionan muy bien sin el almanaque. Excepto en condiciones de señal muy débiles (o condiciones de interferencia muy fuertes), pueden adquirir y comenzar a rastrear todos los satélites a la vista dentro de unos pocos segundos de un arranque en frío, es decir, sin información previa sobre la posición y el tiempo del receptor y sin almanaques. o datos de efemérides. Esta adquisición rápida puede ser con la ayuda de muchos correladores de hardware tradicionales que trabajan en paralelo, correlatos de hardware de "toque múltiple" extendidos, o Técnicas de FFT ** que permiten buscar simultáneamente todo el espacio de fase de código.

Time To First Fix está entonces dominado por el tiempo que se tarda en recibir suficientes marcos de mensajes de navegación para armar las efemérides del satélite. Esto puede variar entre 18 y 36 segundos, dependiendo de dónde se haya encendido el receptor en el ciclo de transmisión.

Andreas hace buenos puntos sobre la mejora de la calidad de la solución después de esperar los datos de corrección UTC y ionosfera.

Para su aplicación que necesita una única solución diaria y es muy sensible a la energía, en caso de que no necesite usar la información de posición / velocidad / tiempo en el dispositivo integrado, solo necesita para registrarlo y poder determinar el P / V / T más adelante, puede utilizar una técnica de bajo consumo de espacio y hardware que simplemente registra unos pocos milisegundos de datos de banda base de RF (aproximadamente 50 kB) para el procesamiento posterior fuera de línea. Esta patente caducada describe los principios, y he publicado código de código abierto para realizar el postproceso, aunque no está bien documentado para los nuevos usuarios. Probablemente me podrían persuadir para que lo ordenen y escriban mejores documentos.

** No tengo idea de por qué este documento se consideró publicable, ha sido una técnica muy conocida durante años, pero esta es al menos una explicación conveniente que se puede vincular

Un receptor puede prescindir de usar datos de las subtramas 4 y 5 del mensaje de navegación (almanaque, Iono, desplazamiento UTC, indicadores de estado, corrección de mensajes, mensajes de texto). También puede prescindir de la memoria no volátil y el reloj en tiempo real. Estas simplificaciones degradarán el rendimiento de varias maneras:

1. Si el Almanaque, la última posición conocida o la estimación del tiempo actual no están disponibles, el receptor debe realizar una adquisición en frío en el encendido. Tomará más tiempo obtener una solución inicial.
2. Si no se usan los datos del Almanaque, el receptor no tendrá idea de cuándo buscar naves espaciales que se eleven por encima del horizonte. Tendrá que usar más de sus correladores para buscar nuevas señales todo el tiempo.
3. No usar la corrección ionosférica deteriorará la precisión de posicionamiento.
4. No utilizar los datos UTC significa que el receptor solo conoce el tiempo de GPS (que difiere de UTC por varios segundos y no tiene segundos de salto)
5. Los indicadores de estado y la tabla de corrección son formas de tratar los malfuncionamientos de la nave. No descodificarlos significa que el sistema es menos robusto.

Descargando estos datos no son un proceso activo. El receptor tiene que mantener la sincronización en los límites de bits y el encuadre de todos modos. Así que obtienes los bits gratis. La decodificación de los datos es computacionalmente barata en comparación con el procesamiento que se necesita para rastrear la señal. No hará mucha diferencia con respecto a la eficiencia energética. Sin embargo, el impacto en el tamaño del código del firmware es notable, para que todo esté correcto necesita bastantes líneas de código.

Una vez que se completa el almanaque, el receptor solo necesita monitorear el campo TOA de 8 bits, que se garantiza que cambiará para cada nueva versión. Normalmente, los nuevos datos están disponibles cada 24 horas (este intervalo no es fijo).

El receptor no tiene que comenzar de nuevo si la recepción es inestable. Todos los satélites transmiten el mismo almanaque de forma síncrona (que no es IMHO óptimo). Se pueden usar datos de almanaque parcial. Normalmente, los receptores utilizarán los últimos datos disponibles para cada subpágina, que puede ser una combinación de varias versiones de almanaque.