Advanced Multipath Mitigation Techniques for GNSS Receivers
Índice 1. Introdução 2. Estrutura do Receptor 3. Definição de Multipercurso 4. Revisão das Técnicas T de Mitigação de Multipercurso 5. Conclusão 2
1 - Introdução 3
Cálculo da Distância ao Satélite Satélite transmite sinal com dados e instante de transmissão Receptor mede instante de recepção Receptor calcula distância ao satélite 4
Resolução da Equação de Navegação Cada satélite lite envia parâmetros orbitais, efemérides, que permitem ao receptor calcular a posição do satélite Se 4 satélites lites estiverem em linha de vista, a resolução da equação de navegação resume-se se a resolução de um sistema não linear de quatro incógnitas com quatro equações Sendo as quatro incógnitas gnitas Posição do Receptor (X, Y, Z) Erro de relógio do Receptor (T) 5
2 Estrutura do Receptor 6
Princípio de Funcionamento A maioria dos sistemas de navegação por satélite usam um esquema CDMA Para além m da mensagem de navegação, cada satélite transmite um único código c pseudo-aleat aleatório baseado em sequências Gold,, código c PRN O receptor gera uma réplica r local do código c PRN do satélite que deseja seguir e correlaciona-a a com o sinal recebido O receptor sincroniza-se se com o sinal que chega pelo alinhamento dos códigos c tendo em conta os desvios na frequência por efeito de Doppler Estes códigos c têm funções de autocorrelação muito estreitas (da ordem do tempo de chip) e correlações cruzadas praticamente nulas (rejeição dos restantes satélites) 7
Funções de Auto Correlação A partir das estimativas de código c e de frequência do satélite, o receptor gera na realidade três replicas locais: uma alinhada com o sinal recebido (prompt) Uma avançada ada em relação ao sinal (early) Uma retardada em relação ao sinal (late) 8
Discriminador de CódigoC A nova estimativa de código c para a próxima iteração é feita a partir da subtracção da réplica r em atraso e da que está em avanço 9
3 Definição de Multipercurso 10
Definição Na presença a de obstáculos, o sinal emitido pelo satélite é reflectido O sinal que chega ao receptor é a soma do sinal directo e de todas as reflexões MP r( t) = A τ i= 0 i () t s( t () t ) + n( t) i 11
Efeito no Receptor Na presença a de multipercurso,, a resposta do discriminador,, também m conhecida por curva S, é distorcida, afectando a estimativa do código c de um erro adicional 12
Erros das Pseudo Distâncias Vários factores introduzem atraso do sinal transmitido, logo erro na distância estimada ao satélite Usando técnicas t cnicas diferenciais, é possível corrigir estes erros aproveitando a sua dependência espacial As técnicas t diferenciais corrigem a maior parte dos erros, à excepção do multipercurso ([1σ,m,m]) 13
4 Revisão das Técnicas T de Mitigação de Multipercurso 14
Técnicas existentes Existem vários v tipos de técnicas t de mitigação de multipercurso Métodos baseados na estimação das componentes reflectidas ou em parâmetros que modelem o ambiente Métodos baseados na correcção directa Em geral, a escolha entre métodos m reside na análise benefício cio- custo de complexidade no receptor vs desempenho 15
Análise de Desempenho Envolvente de multi-percurso considera apenas uma reflexão o atraso é variado e o erro é calculado para o caso em fase e em quadratura Multipercurso persiste para distâncias curtas Para atrasos superiores a 1 chip (~293 metros para GPS L1 C/A) é inexistente Médias distâncias permanece dependendo das técnicas 16
Desafios Novos O alargamento do mercado das aplicações de navegação por satélites impôs a emergência de novos sistemas Ao antigo GPS americano e GLONASS russo, juntam-se agora o GALILEO europeu e o Beidou-Compass chinês; assim como a modernização dos primeiros O desenvolvimento de novos sistemas trouxe a oportunidade do uso de sinais novos e modulações mais robustas Uma das consequências é a necessidade de revisão das técnicas t de mitigação de multipercurso no sentido de adaptação às novas modulações 17
5 - Conclusão 18
Resumo Este é o tema do mestrado desenvolvido no IST intitulado Multipath Mitigation Techniques for GNSS Signals Revisão das técnicas t de mitigação existentes Análise do seu desempenho quando aplicadas aos novos sinais Apresentação do estado da arte das novas técnicast 19
Obrigada! Teresa G. Ferreira Skysoft,, Portugal teresa.ferreira@skysoft.pt Fernando D. Nunes IT/IST, Portugal nunes@lx.it.pt 20