¿Cuál es la tasa de actualización más alta posible para un receptor GPS civil?

Estoy interesado en conocer la tasa de actualización máxima alcanzable para un receptor GPS civil. Específicamente

• Receptores que dependen exclusivamente de satélites GPS (por ejemplo, sin incluir la estimación de movimiento basada en IMU para interpolar)
• El límite hipotético (es decir, excluyendo problemas de viabilidad, por ejemplo, potencia de procesamiento)
• Velocidad de actualización después del bloqueo (por ejemplo, TTFF)

Los chips de receptor civil más rápidos que he encontrado tienen una tasa de actualización de 50Hz, como el Venus838FLPx.

Según alex.forencich en este hilo de stackexchange , podría ser "bastante alto":

Es difícil fijar una tasa de actualización de posición en los satélites, ya que todo está en el receptor. Los satélites simplemente transmiten datos de efemérides orbitales y la hora del día a 50 bits por segundo y una velocidad de chip CDMA de 1.023 MHz, todo bloqueado de fase con precisión a un estándar de frecuencia atómica. El receptor GPS mantiene un bloqueo en el código de expansión CDMA y lo utiliza para determinar las diferencias de hora de llegada entre los satélites. Obtener un bloqueo en primer lugar lleva un tiempo, pero después de eso, la posición se puede actualizar a una frecuencia bastante alta. No estoy seguro de cuál es el límite superior.

Y esto, por supuesto, no está relacionado con los límites de velocidad y altitud de CoCom para receptores civiles .

Eso es lo que he encontrado.

El factor limitante es el filtrado de paso bajo después de desempaquetar. Si suponemos una densidad de potencia de ruido de -204dBW / Hz (~ 17 ° C de temperatura de ruido), solo podemos permitir alrededor de 25kHz de ancho de banda de ruido antes de que alcance la potencia L1 de -160dBW. Nuestro tiempo de integración debe ser de al menos 1 / 25,000s para detectar la señal del ruido de fondo (suponiendo una antena omnidireccional). Este es el límite teórico para una señal de fuerza completa.

$T$$B_n$ $T=10^{-3}s$$B_n<=18Hz$$B_n/2$

Puede hacer trampa usando una antena direccional, pero para calcular el acimut y la elevación, la posición de sus antenas debe ser fija, y eso contradice el propósito de un sistema de navegación.

Ahora volvamos a la realidad: acortar el período de integración hace que la posición sea más ruidosa. Dado el presupuesto de enlace de una unidad estándar, más de 50 arreglos / s es un desperdicio, a menos que tenga una señal realmente fuerte, todo lo que obtiene es ruido (de fase). Y hay una gran carga computacional, se comerá la batería como el infierno.

Un receptor GPS funciona manteniendo un "modelo" interno de software de la posición del receptor (y derivados de la posición). Un filtro de Kalman se usa típicamente para mantener este modelo sincronizado con la realidad, basado en datos brutos provenientes de los satélites.

La señal de cada satélite normalmente se integra durante 20 ms a la vez, porque este es el período de bits de los datos PSK procedentes del satélite. Esto significa que el modelo obtiene una actualización en bruto de la distancia desde cada satélite 50 veces por segundo. Sin embargo, tenga en cuenta que las actualizaciones de los diferentes satélites son esencialmente asíncronas (no todas ocurren al mismo tiempo), porque las diferencias de longitud de la ruta de los satélites de arriba a los satélites en el horizonte también son del orden de 20 ms. A medida que entra cada nueva medición satelital, el modelo interno se actualiza con la nueva información.

Cuando el receptor GPS emite un mensaje de actualización, los datos en el mensaje provienen del modelo. El receptor puede actualizar el modelo con la frecuencia que desee y también puede enviar mensajes de posición con la frecuencia que desee. Sin embargo, el resultado es una simple interpolación: no hay información nueva en los mensajes de salida adicionales. El ancho de banda de la información está limitado por la velocidad a la que las mediciones de satélite sin procesar se envían al filtro.

Como señala Andreas , tener una alta tasa de mensajes de salida NO significa que puede rastrear una dinámica de receptor más alta. Si debe realizar un seguimiento de la alta dinámica del receptor, debe utilizar otras fuentes de información, como una IMU. En un sistema "estrechamente acoplado", los datos de la IMU actualizan el mismo modelo interno que está utilizando el receptor GPS, lo que permite que la IMU "ayude" al seguimiento de las señales GPS individuales.

También hay un lado económico en la pregunta. La mayoría de los receptores GPS "civiles" tienen un costo muy alto y, por lo tanto, solo se emplea suficiente potencia de CPU (y energía de la batería) para cumplir con los requisitos de velocidad de actualización para la aplicación en cuestión (por ejemplo, navegación en automóvil o teléfono celular). Una tasa de actualización de una vez por segundo (o menos) es más que suficiente para la mayoría de estas aplicaciones. Las aplicaciones "militares" que necesitan tasas de actualización más altas tienen presupuestos más altos para materiales y energía. Los receptores GPS tienen un precio acorde, a pesar de que el hardware real del receptor es esencialmente el mismo, con la posible excepción de emplear una CPU más potente.