|
De functie van het gebruikers-segment is het ontvangen en verwerken van de van de satellieten afkomstige elektromagnetische signalen. De signalen bevatten de gegevens die kunnen leiden tot het verkrijgen van precieze informatie over positie, snelheid en tijd. De energie-dichtheid is grofweg vergelijkbaar met het op ruime 2000 kilometer waarnemen van de remlichten van een auto. Toch kunnen de zwakke signalen ontvangen worden door verrassend kleine antennes.
De eerste ontvangers waren nog volumineus, zwaar, duur en moeilijk te bedienen. Zelfs een al redelijk compact model, zoals de Texas Instruments 4100 woog nog zo'n 20 kilo en had de afmetingen van een elektrische typemachine. Er hing nog een prijskaartje aan van omgerekend 120.000 Euro. Gelukkig heeft ook hier de techniek gezorgd voor miniaturisatie van de ontvangers.
De moderne ontvangers, voorzien van de krachtigste chips, zijn storings-ongevoelig, energie-zuinig en uiterst betrouwbaar. De zeer efficiënte antenne, de geavanceerde architectuur, de digitale verwerkingstechniek en slimme software maakt de moderne ontvanger tot een klein wonder van techniek. Populaire autonome ontvangers wegen al minder dan 200 gram en kosten rond de 200 Euro.
Onafhankelijk van ...
- Antenne en verwante elektronica.
De L1 en/of L2 gemoduleerde draaggolven van de geselecteerde satellieten worden geconcentreerd en versterkt. De elektromagnetische energie wordt omgezet in een elektrisch equivalent. Meestal is de antenne fysiek geïsoleerd van 'multi-path' reflecties (verstoring vergelijkbaar met de dubbele beelden op onze, van een normale antenne voorziene, televisie). De L-band signalen worden meestal vóórversterkt doorgeleid naar de verwerkende elektronische circuits. De signalen van de antenne worden dikwijls via een coaxiale kabel doorgegeven aan de ontvanger. De coax-kabel zorgt dan ook voor de stroomvoorziening van de ontvanger naar de elektronica van de antenne.
- 'Tracking loops'.
Door de NAVSTAR GPS ontvangers worden de signalen op twee verschillende manieren 'in lussen gevolgd':
i. de 'code-tracking loop' voor het verkrijgen van de reistijd van het signaal vanaf elke relevante satelliet.
ii. de 'carrier-tracking loop' voor het verkrijgen van de snelheidscomponenten door het meten van de Doppler-verschuiving.
De 'code-tracking loop' genereert automatisch een, in de tijd verschoven, replica van de C/A-code (één miljoen bits-per-seconde). Deze codes worden in synchronisatie gebracht. Wanneer de codes samenvallen springt de 'auto-correlation' functie van de waarde 0 naar 1. Men spreekt dan van 'lock-on'. In deze fase is het mogelijk de pseudo-range te meten en de 50-bits-per-seconde datastroom te decoderen. De meeste P(Y)-code ontvanger gebruiken het zogeheten HOW (HandOver Word) uit elk 6-seconde data subframe om de tijd te verkorten tot de lock-on van de tien miljoen bits-per-seconde P(Y)-code. De 'carrier-tracking loop' gebruikt een oscillator om een replica te produceren van de inkomende draaggolf om de 'Doppler-shift' te meten.
- Navigatie-processor (verwerkingseenheid).
Dit is het rekengedeelte van de ontvanger. Deze verwerkingseenheid verzorgd o.a. het algoritme van satelliet-selectie, de coördinaatconversies, (Kalman) filtertechnieken, routeberekeningen en 'way-point' navigatie. Er zijn geheugens beschikbaar voor de verschillende type berekeningen. Elke keer als de ontvanger 'uit' wordt gezet, zorgen niet-vluchtige geheugens voor het vasthouden van bijvoorbeeld de laatste set van positiecoördinaten tezamen met de laatste set van almanak constanten. Als de ontvanger weer aangezet wordt zullen deze waarden gebruikt worden voor de eerste 'gok' naar de positie en voor het bepalen van de vier (of meer) best-gepositioneerde satellieten.
- Voeding.
De gelijkspanningsstroom die de ontvanger nodig heeft om te functioneren wordt meestal geleverd door (oplaadbare) batterijen. Elektrische systemen in voer-/vaar- en vliegtuigen kunnen hier natuurlijk ook voor zorgen.
- Bedienings- en 'display'-eenheid.
Deze eenheid is de mens-machine interface tussen gebruiker en ontvanger. Er is een grote verscheidenheid in de uitvoering van deze eenheid. In zijn algemeenheid staan de gebruiker middelen en mogelijkheden ter beschikking, betrekking hebbende op voorzieningen m.b.t. in- en uitvoer van gegevens en informatie, het instellen van modes, werken met waypoints, kiezen coördinatenconversies en invoer crypto-sleutels.
|
