|
Как сообщает ГИС-Ассоциация на портале GPS World опубликована статья «На Стэнфордском симпозиуме по PNT обсудили сигналы BeiDou и будущее непрерывного позиционирования». Ее авторы - Джеймс Д. Литтон (глава Litton Consulting Group) и Том Лангенштейн (исполнительный директор Стэнфордского центра Позиционирования, навигации и определения времени). С оригинальным текстом статьи можно ознакомиться, пройдя по ссылке.
В октябре 2014 года в Стэнфордском центре Позиционирования, навигации и определения времени (Position, Navigation and Time - PNT) прошел 8 симпозиум, посвященный PNT. Стэнфордские симпозиумы – это всегда два (в этом году – три) дня прекрасных презентаций обо всем, что связано с PNT, в том числе (наравне с техническими факторами) о регулировании.
В этом году первый день был отведен выступлениям студентов, как нынешних, так и бывших, которые преподают в других университетах. На симпозиум можно попасть только по приглашению; в списке спонсоров - Lockheed Martin, Boeing и другие компании, использующие ГНСС.
В данной статье рассмотрены две презентации, которые поразили всех участников, поскольку они стали предвестниками перемен в отрасли: доклад Грега Турецки о непрерывном позиционировании, а также Минкуана Лю и Жень Яо о новой структуре сигналов BeiDou. Со всеми презентациями можно ознакомиться здесь.
Новая структура сигналов BeiDou
Профессора Минкуан Лю и Жень Яо из Университета Цинхуа четко объяснили, почему для третьей фазы ГНСС было решено ввести новые сигналы, рассказали об анализе альтернатив и результатах стендового тестирования сервисов.
Они озвучили один «нетехнический» аргумент в пользу смены сигналов: независимость разработок для защиты патентами. Никаких политических заявлений, но направление понятно, хотя оба докладчика – профессора, а не представители власти.
Некоторые особенности данной работы уже опубликованы в IEEE Transactions, они отражают высокое качество анализа, моделирования и стендового тестирования, а также показывают, какие уроки были извлечены из создания предыдущей версии системы. Ниже приведены основные положения. Были выбраны следующие модуляции: мультиплексированная двоичная смещенная несущая (quadrature multiplexed binary offset carrier - QMBOC) и асимметричная двоичная смещенная несущая с постоянной огибающей (asymmetric constant envelope-binary offset carrier - ACE-BOC).
Принципиальными недостатками ранее заявленных сигналов третьей фазы названы:
- отсутствие независимых прав на интеллектуальную собственность, большой патентный риск;
- необходимость улучшения работы сигнала;
- необходимость принятия более гибких моделей приема и разнообразных сценариев использования.
Основные требования к сигналам открытых сервисов BeiDou таковы:
- Независимые права на интеллектуальную собственность;
- Лучшая совместимость с GPS и Galileo;
- Плавный переход от фазы 2 к фазе 3;
- Большая производительность.
Требования к сигналам B1C и B2 приведены ниже.
B1C: (QMBOC)
- Совместимость с другими сигналами той же несущей частоты;
- Улучшенная интероперабельность с сигналами L1 GPS и E1 Galileo;
- Улучшенная точность определения дальности (лучше, чем GPS C/A и B1(I) второй фазы BeiDou);
- Большее разнообразие приемников (экономичных и дорогостоящих);
- Независимые права на интеллектуальную собственность.
B2C: (ACE-BOC)
- Мультиплексирование B2a и B2b в сигнал с постоянной огибающей;
- Улучшенная интероперабельность с сигналами L5 GPS и E5 Galileo;
- Высокая точность определения дальности;
- Сопротивление внутриполосной интерференции;
- Оптимизация работы с B1C;
- Независимые права на интеллектуальную собственность.
В ходе тестов сигналы ACE-BOC и AltBOC генерировали на нескольких фиксированных уровнях мощности передачи. Для каждого уровня пилотному каналу ACE-BOC было выделено в три раза больше мощности, чем каналу передачи данных, в то время как пилотный и информационный каналы AltBOC получили одинаковую мощность. В результате ACE-BOC оказался более точным, чем AltBOC. Результаты тестирования приведены на рис. 1.
Рис. 1. Результаты тестирования сигналов
Совместимость новых сигналов (если они будут приняты, а это весьма вероятно) удовлетворительная. Неявные подводные камни интеллектуальной собственности в потоке развития и разработки структуры сигналов, являются орудием защиты, необходимость в котором возникла при утверждении предыдущих версий. Интересно, последуют ли за этим международные переговоры (или, может быть, они уже проводились).
Непрерывное позиционирование
В докладе Турецки затронут феноменальный расцвет геолокационных сервисов и использование его для разработки требований к беспроводным ГНСС на уровне пользовательских устройств и «железа». Если говорить о росте подробнее (по сведениям из разных источников):
- Среднегодовой темп прироста количества ГНСС-устройств продолжит расти – от нынешних 22% на 9% за период с 2016 – 2022; количество устройств в 2022 году достигнет 7 миллиардов.
- Совокупный прирост дохода за 2012 – 2022 годы составит 46% для портативных и носимых устройств и более 47% - для транспортных средств;
- К 2018 году количество пользователей технологий навигации внутри помещений достигнет миллиардов, они будут практически везде, где можно представить.
Реализовать требования, которые вызвали рост популярности навигации внутри помещений можно, например в:
- Постоянном позиционировании. В данном случае ключевую роль играют рассеивание энергии за день (16 часов) и доступность сигнала (100%). Поэтому требуются гибридные модули и минимальное энергопотребление в режиме ожидания.
- Переход к очень малым масштабам (14 нанометров) позволяет куда быстрее переключать скорости, темпы поиска, сокращать рассеивание энергии в активных моделях, вводить более комплексные алгоритмы. Но это произойдет за счет роста энергопотребления в режиме ожидания.
ГНСС предстоит:
- Воспользоваться преимуществами малых размеров, чтобы достичь более высоких тактовых частот, использовать больше памяти при малом энергопотреблении и рассеивании энергии;
- Внедрить новые методы разработки чипов; интегрировать несколько приемников, чтобы сократить цену и размеры не создавая интерференцию (поскольку ГНСС-приемники очень чувствительны);
- Объединить несколько радиоисточников в одно локационное решение;
- Объединить разрозненные цепочки получения прибыли.
Турецки выразил намерение его работодателя – Intel – быть лидером во всех аспектах революционного развития.
15.01.2015
|
