RECEPTOR GPS POR SOFTWARE. Luis F. Villalba Cisneros (PG)

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1 RECEPTOR GPS POR SOFTWARE Lus F. Vlllb Cseros PG F. Wler Resuo As erres ecessárs pr o desevolveo de u recepor GPS e sowre são dscuds. São preseds s equções báscs que crcerz u recepor GPS. Os spe de hrdwre e de sowre são dscudos. Absrc The ecessry ools or he develope o GPS recever sowre re dscussed. The bsc equos h chrcerze recever GPS re preseed. The specs o hrdwre d sowre re lyzed.. O Recepor GPS A rqueur de u recepor GPS pdrão pode ser represed pelo dgr de blo d Fgur []. E prero lugr e-se que os ss dos séles GPS vsíves são recebdos rvés de u e co u dgr de rrdção próxo u se-hesérco. Logo o sl é plcdo u pré-plcdor de bxo ruído, o qul deer gur do ruído do sse. Ae CAG Pre p ow - coverer Coversor A/ Cl de recepção OL oscldor de reerec Sezdor de reqüêc Processeo de orção Fgur. gr de blo de u recepor GPS Ierce de usuáro A segur, o sl é heeroddo u reqüêc s bx ede u ou város pssos eredáros. Pr relzr ese beo u ou s reqüêcs são gerds prr de u eso oscldor de reerêc. O processo de beo co o oscldor locl ger dus bds de reqüêc, u superor e our eror; bd eror é selecod e superor é rejed ede u lro pss x síd do surdor. O sl pss eão por u coversor álogo-dgl, A/, co coroldor de gho uoáco segudo de u lro lsg e que deve suprr os ss or d bd de eresse, esdo ese poo o sl de ebebdo o ruído érco. O processeo dos cs de recepção coeç ese poo, qu o sl é seprdo de cordo co o úero de ss de séles GPS presees. Após decção deses ss é relzdo o processeo d orção cod eles pr deerr posção e velocdde do usuáro, ss coo o epo uversl, UTC. Os resuldos obdos são presedos de or s proprd rvés d erce de usuáro.

2 . Recepores GPS por Sowre Vso de u or s sples, u recepor GPS, de uso cvl, pode ser dvddo e rês eps prcps, prer ep cosse d recepção e d dglzção do sl recebdo reqüêc L. A segue ep é ord por o osso cso correlores e prlelo, dvdulee cd correlor verc se o séle sozdo prese ível de sl c do lr. Flee esá ep de processeo de ddos e vsulzção de resuldos. Segudo ese esque pr o recepor GPS e-se que s dus úls eps do recepor pode ser desevolvds o co u ASIC crcuo egrdo de plcção especc e croprocessdor respecvee, ou e sowre pssdo ese cso ser u recepor GPS por sowre. o presee rblho se o coo bse de álse u recepor GPS pdrão que us os egrdos GP00 e GP0 d íl Zrlk pr ep de qusçãodglzção ro ed e ep de correlção respecvee, sedo ep de processeo de ddos e vsulzção de resuldos e e sowre Fgur. Ae GP00 Frod Ed GP0 Correlor PC Sowre Fgur. Recepor GPS por sowre. Fro Ed Os ss dos séles são recebdos ede e GPS, poro es deve cobrr u plo âgulo espcl que gr recepção do or úero de ss. A e é crculree polrzd à dre e e u coberur ípc de 60 ; vrção de gho v de cerc de,5 dbc o zêe é 0 dbc os 0 de elevção []. É desejável que bxo des elevção o gho sej egvo pr zr eeos do ulcho. O sl síd d e, r, cosse d so dos ss C/A, s, dos K séles GPS vsíves quele oeo s ruído,. s s Pc L d d Pc K r s C C [ ] L [ ] álse e pr o -éso séle colo plude do sl e ução d poêc. são os bs de ddos de orção, C é o códgo C/A, é o desvo oppler do sl e é se cose do sl. O rso devdo o cl é. Ese sl pss por u pré-plcdor de bxo ruído LA e eão é evdo pr o Fro Ed, chdo bé owcoverer. O Fro Ed covere o sl pr, codco e dglz o eso. O sl s é u sl de especro esplhdo L.575,4 MHz co u odulção BPSK de,03 Mbps. O ível ío do sl C/A e L e do recepor é 30 db. sobre u lrgur de bd de,046 MHz. Mede rês eps de bxeo de reqüêc e lrge o Fro Ed pss de.575,4 MHz pr u reqüêc eredr,, de 4,309 MHz. A heerodge de reqüêc esá bsed segue dedde rgooérc: x y [ x y x y ] L

3 Te-se que ulplcdo dos ss co-seods co dss reqüêcs se oberá u so de dos eros: o co-seo d so dess dus reqüêcs e o co-seo d su dereç. O prero será rejedo por u lro pss x sedo o segudo o sl e reqüêc s bx. Aplcdo ese prcípo o sl GPS, sedo reqüêc eredr co u se, obé-se pr odo séle : [ ] [ ] [ ] [ ] { } L L L C Pc C Pc epos do lro pss x FPF o sl será: [ ] FPF C Pc s O Fro Ed lsdo e rês eps de heerodge s qus se plc o eso prcípo resuldo síd u sl dglzdo de dos bs,405 MHz.. Correlor Pr o processo de correlção é usdo o GP0 que corpor correlores e prlelo, projedos pr sses de vegção GPS. ero do Correlor exse dos Oscldores Coroldos glee CO, u pr o sl de pordor e ouro pr o sl de códgo, que são os ecrregdos de sezr os ss dos oscldores reqüêc e se de pordor e códgo. Os ss e se I e e qudrur Q gerdos pelo CO de pordor se ecor reqüêc eredr, bos erão u reqüêc oppler e u se esd cujos vlores serão coroldos por sowre. Sedo 5,74 MHz reqüêc de osrge se e: se Q I O resuldo d ulplcção deses dos ss co o sl proveee do Fro Ed será: se PcC Q PcC I O sl ese poo já ão esá oduldo pel reqüêc de pordor ou u reqüêc eredár. A reqüêc do sl de síd é derec ere o oppler verddero e esv oppler do recepor. A segur e-se o processo de correlção, dure u período de egrção soór, ere dus réplcs de códgo PROMPT e TRACKIG TRACKIG e édo chp de desge e relção PROMPT co os ss e se e e qudrur de erd, produzdo-se quro ss I_TRACKIG, I_PROMPT, Q_TRACKIG, Q_PROMPT, represedos qu coo S I T/P e S QT/P.

4 S S Pc, C C T / P Pc Q, C C se T / P ess equções se z éd ere osrs co u espçeo de / segudos ere els, sedo o vlor do b de ddos ou -. O epo do processo, /, deverá ser ldo pr zr probbldde de ulrpssr bord do b de ddos 0 s. Cso es bord sej ulrpssd e o b ude de sl, eerg do chp C será prclee perdd e o desepeho qusção crá. 3. Sowre O progr que cosu pre cerl do recepor e sowre é cosuído por u Ro Prcpl e u Ro de Ierrupção. A seqüêc do progr c ro prcpl, depos u poo dero de es ro se c o cclo de errupções co u período de 5 µs ede do epo do códgo PR. U vez ocorrd u errupção es é edd pel ro que serve ess errupção, so é, errope-se seqüêc d ro prcpl e pss-se execur ro de errupção. Aqu e-se procurr e rsrer os ss dos séles. Qudo es ro er su execução seqüêc do progr reor o poo ode o erropd ro prcpl. Ro Prcpl Vráves Cous e Bders Ro que Serve Ierrupção Ter codor 5 us o Ic codor Fgur 3. Esruur do Sowre [] A prer re d Ro Prcpl é especcção de vlores de vráves que deerrão os prâeros e codções de clzção Fgur 4. do os séles vsíves u deerdo se é e locção de cs, rvés dos PRs Pseudo Rdo ose, sedo que cd cl erá cpr o séle ele locdo. Se c qu o cclo de errupções. Te-se segur u lço que verc clee o esdo ds bders, deerdo qul será próx ção or podedo ser es decodcção d esge de vegção se es esver pro ou u ov locção de séle o cso e que o sl eh sdo perddo. Procede-se eão co vsulzção de resuldos e u cclo que volrá ovee vercr s bders é que o usuáro deere o do progr. A our pre do progr é Ro de Ierrupção, que é ecrregd de corolr s lhs de rsreeo e ecorr esge de vegção Fgur 5. Es c co obeção dos ddos de correlção I_TRACKIG, I_PROMPT, Q_TRACKIG, Q_PROMPT, e segud el rer, bé do correlor, os ddos de códgo e d pordor s recees. Eão coeç u cclo que pss por odos os cs, o ol, o qul depededo do esdo ul do cl se procederá buscr, corr, lhr ou rsrer o sl. Terdo ese cclo d Ro de Ierrupção se reor à ro prcpl.

5 Ico d ro de errupção Ober ddos de Correlção Iíco Ober ddos eddos Iclzr Cl 0 Alocr Cs Vercr Bders ecodcr Mesge de vegção Esdo do Cl Vsulzção dos resuldos Alocr Cs Buscr Corr Alhr Rsrer o Sr? F o < Reorr o progr prcpl Fgur 4. Progr Prcpl [] Fgur 5. Ro de Ierrupção [] 3. Esdos do Cl O cl e quro esdos pr o processeo do sl proveee dos correlores, eses são: Buscr, Corr, Alhr e Rsrer Fgur 6. A seqüêc deses depede do resuldo do processo desevolvdo e cd u e ds sus codções de perêc. Buscr PROMPT ou ELAY > lr? Corr > lr? Alhr Alheo de códgo e se? C/o < lr Rsrer 3.. Buscr Fgur 6. gr de Esdos do Cl [] Buscr é o esdo de qusção que relz busc o e códgo coo e reqüêc oppler pr ecorr u áxo de correlção. Se s gudes resules dos correlores, PROMPT e/ou ITHER, ulrpssre u lr, pss-se o esdo segue, so é, Corr, sedo que o co d busc o vlor d reqüêc oppler esrá cerdo o vlor esperdo clculdo rvés do lque. Pr o cso de u usuáro e Terr o vlor esperdo de reqüêc esrá x de 5 0 khz. A busc é relzd co dos lços, o lço ero que é o lço de códgo e o lço exero d

6 reqüêc de pordor. O espço e reqüêc e e códgo ser procurdo é dvddo e cels de resolução, eão é cdo o cclo dos lços. O processo de busc do códgo se relz deslocdo e eo chp o gerdor de códgo C/A, pós cd correlção. Ass, depos de 03 osrs de chps de códgo o relzd u busc e 046 cels de eo chp de resolução. 3.. Corr o oeo que o pco de correlção o deecdo Buscr pss o corole pr Corr. O esdo de corção deé busc cdo co os vlores de códgo e reqüêc orecdos por Buscr. eecr e vldr u úco pco de sl ão é plcável pr u GPS pos x de lso lre er u vlor uo elevdo, poré ese esdo procur-se corr preseç do sl co u lgoro que per vldr co or curác exsêc do eso Alhr U vez que o sl o cordo procede-se relzr u lheo s o d reqüêc. Alhr c ev de rsrer o sl puxdo reqüêc pr cosegur que se d pordor poss ser rsred. Pr dur o eeo dos rsóros o lço de códgo é echdo depos de s e o lço de pordor é echdo depos de 5 s. Ese esdo esá hbldo dure, proxdee, 500s, sedo que os úlos 500s dese período o vlor d relção de poêc pordor/ruído, C/o, e os erros de se são eddos. Te-se eão scrozr se co o íco do b de ddos e se o rsreeo é cordo pss-se o quro esdo: Rsrer Rsrer U vez erdo o processo de lheo e Alhr, se er o esdo orl de rsreeo, Rsrer. Aqu, os lços de rsreeo esão já lhdos e se procede eão co egrção dure u período de b de ddos, so é 0s, pr rsrer o códgo, e dure s pr rsrer se. A esge de vegção é rzed e o epo é scrozdo co o TOW Te O Week d esge de vegção. ese poo é deerdo o ível d relção pordor/ruído, C/o, cso ese ível sej eor u deerdo lr, o sl é cosderdo perddo e se procede ovee busc u sl o esdo Buscr. Agrdeceos: Ese rblho e poo do projeo CS/ATM, Tero Advo de Acordo e Cooperção 00/CTA/00 ere o CTA e o ECEA Reerêcs [] Kpl, E., Udersdg GPS: prcples d pplcos, Arech House Publshers, orwood MA, 996. [] Kelley, C., Bres, J., Cheg, J., Ope Source GPS, Ope Source Sowre or Lerg bou GPS, Uversy o Souher Clor, 00. [3] Zrlk Secoducor, GP0, GPS -chel correlor shee. 00. [4] Zrlk Secoducor, GP00, GPS recever ro-ed shee. 00. [5] Wler, F., Equções Báscs do GPS, Isuo Tecológco de Aeroáuc, São Pulo, Brsl, 00.