Wymagania odbiornika globalnego systemu nawigacji satelitarnej (GNSS)

Krótka specyfikacja

WP nr 6

Spis treści

1. ZAKRES	4

1.1. WSTĘP	4

1.2. Przeznaczenie systemu	4

2. OBOWIĄZUJĄCE DOKUMENTY	4

2.1. Specyfikacje	4

3. WYMAGANIA	5

3.1. Wymagania ogólne	5

3.2. Możliwości	5

3.2.1 Tryby pracy	5

3.2.2 Parametry systemu	5

3.2.2.1. Dokładność systemu	5

3.2.2.2. Zakresy danych wyjściowych	6

3.2.2.3. Konfiguracje kanałów	6

3.2.2.4. Częstotliwość odświeżania	6

3.2.2.5. Czas potrzebny na pierwsze prawidłowe wyliczenie pozycji	6

3.2.2.6. Reakwizycja sygnału	6

3.2.2.7. Czas uzyskania wąskiej ścieżki (TTNL) w pomiarach RTK	7

3.2.2.8. Korekcja RTK	7

3.2.2.9. Parametry anteny	7

3.3. Zewnętrzne interfejsy systemu	8

3.3.1 Schemat interfejsu	8

3.3.2 Opis interfejsu	8

3.3.2.1. Zasilanie	8

3.3.2.2. Szyna Ethernet	9

3.3.2.3. Szyna RS-232	9

3.4. Wymagania środowiskowe	9

3.4.1 Temperatura	9

3.4.2 Wysokość (ciśnienie)	9

3.4.3 Wilgotność	9

3.4.4 Wodoodporność	9

3.4.5 Kurz	9

3.4.6 Drgania	9

3.4.7 Wstrząsy	10

3.4.8 Ochrona anteny przed przedostawaniem się wody	10

3.5. Współczynniki jakości systemu	10

3.5.1 Niezawodność	10

3.5.2 Konserwacja	10

3.5.3 Zamienność	10

3.5.4 Ograniczenia projektowe i konstrukcyjne	10

3.5.4.1. Parametry fizyczne	10

3.5.4.1.1. Wymiary i waga	10

3.5.4.2. Chłodzenie	10

3.5.4.3. Antena DGPS	11

3.5.4.4. Wymagania dotyczące zasilania elektrycznego	11

3.5.4.4.1. Zasilanie	11

3.5.4.5. Obróbka materiałów i części	11

3.5.7 Zakłócenia elektromagnetyczne i kompatybilność elektromagnetyczna	11

1. ZAKRES

1.1. WSTĘP

Niniejszy dokument określa wymagania dla odbiornika globalnego systemu nawigacji satelitarnej (GNSS) pojazdu bezzałogowego UGV, dla demonstratora systemu TALOS.

1.2. Przeznaczenie systemu

Przeznaczeniem odbiornika systemu nawigacji GNSS pojazdu bezzałogowego UGV jest dostarczanie komputerom pojazdu informacji o jego pozycji, azymucie i prędkości, a tym samym umożliwienie pojazdowi bezzałogowemu UGV realizację jego zadań.

2. OBOWIĄZUJĄCE DOKUMENTY

Następujące dokumenty, dokładnie w niżej podanej wersji, stanowią część specyfikacji w podanym poniżej zakresie. W przypadku sprzeczności pomiędzy podanymi tutaj dokumentami, należy przyjąć, że szczegółowy opis zawarty w punkcie 3 ma pierwszeństwo wobec tych dokumentów.

2.1. Specyfikacje

MIL-STD-202F	Metody testów dla standardowych części elementów elektrycznych i elektronicznych
MIL-STD-810F	Metody testów środowiskowych i wytyczne konstrukcyjne
SAE J1211	Walidacja wytrzymałości modułów elektrycznych i elektronicznych pojazdów samochodowych
IEC 60529	Stopnie ochrony obudów
IEC 6826-2	Procedura testów środowiskowych – część 2
EN 55022	Charakterystyki zaburzeń radioelektrycznych – Poziomy dopuszczalne i metody pomiaru
EN 55024	Charakterystyki odporności - Metody pomiaru i dopuszczalne poziomy
EN 61000	Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC)
FCC	Federal Communication Commission (Federalna Komisja Komunikacji)

3. WYMAGANIA

3.1. Wymagania ogólne

Odbiornik globalnego systemu nawigacji satelitarnej (GNSS) będzie składał się z modułu odbiornika różnicowego GPS (DGPS) oraz jednej anteny (nazywane dalej razem „systemem”).

Zamontowany na kołowym pojeździe ślizgowym system będzie w stanie dostarczyć w czasie rzeczywistym następujące dane:

Szerokość geograficzna, długość geograficzna oraz wysokość

Prędkość

Azymut

Odbiornik DGPS będzie w stanie zapewnić dokładności RTK i Omnistar HP.

W celu uzyskania najlepszych osiągów, wybór pomiędzy RTK i Omnistar HP będzie dokonywany w sposób automatyczny.

Możliwy będzie również ręczny wybór pomiędzy RTK i Omnistar HP.

System będzie w stanie odbierać sygnały z satelitów Glonass.

System będzie składał się wyłącznie z dostępnych gotowych elementów.

3.2. Możliwości

System będzie zapewniał następujące możliwości:

3.2.1 Tryby pracy

System będzie wyposażony przynajmniej w następujące tryby działania:

Tryb inicjalizacji

Tryb pracy

Tryb konfiguracji

3.2.2 Parametry systemu

3.2.2.1. Dokładność systemu

Dokładność danych wyjściowych systemu będzie następująca:

Parametr	Dokładność (RMS)
Pozycja i wysokość	Omnistar HP i RTK-2
Prędkość (m/s)	0,03
Czas	20 ns

3.2.2.2. Zakresy danych wyjściowych

Minimalne zakresy danych wyjściowych systemu będą następujące:

Parametr	Zakres
Prędkość (m/s)	30
Wysokość (m)	-450 - 5000

3.2.2.3. Konfiguracje kanałów

Dostępne będą następujące konfiguracje kanałów:

14 L1 i 14 L2 dla systemu GPS

12 L1 i 12 L2 dla systemu Glonass

1 w paśmie L

2 SBAS

3.2.2.4. Częstotliwość odświeżania

Częstotliwość odświeżania danych pomiarowych i położenia będzie wynosiła 20 Hz.

3.2.2.5. Czas potrzebny na pierwsze prawidłowe wyliczenie pozycji

Typowy czas potrzebny na pierwsze prawidłowe wyliczenie pozycji będzie następujący:

Zimny start: 60 s

Ciepły start: 35 s

3.2.2.6. Reakwizycja sygnału

Typowy czas reakwizycji sygnału będzie wynosił 0,5 s dla pasma L1 i 1,0 s dla pasma L2.

3.2.2.7. Czas uzyskania wąskiej ścieżki (TTNL) w pomiarach RTK

Dla linii bazowej 15 km, pod gołym niebem, czas TTNL będzie wynosił 7 s dla 95% próbek.

3.2.2.8. Korekcja RTK

Sygnały korekcji RTK będą zgodne z formatem danych RTCM wersji 3.0 stacji bazowej LEICA GRX1200 i będą przesyłane do pojazdu bezzałogowego poprzez transponder WI-max.

3.2.2.9. Parametry anteny

Antena będzie charakteryzowała się następującymi parametrami:

Pasmo 3 dB dla sygnałów GPS :

L1: 1575 ± 20 MHz

L2: 1228 ± 20 MHz

Pasmo L: 1543 ± 20 MHz

Współczynnik szumów (typowy): <2,5 dB

Współczynnik fali stojącej (typowy): 20:1

Pasmo 3 dB dla sygnałów GLONASS:

L1: 1588,5 ± 23,0 MHz

L2: 1236,0 ± 18,3 MHz

Odbiornik DGPS będzie dostarczał zasilanie do obwodów anteny poprzez odbiorczy przewód koncentryczny. System będzie w stanie pracować przy długości przewodu koncentrycznego wynoszącej przynajmniej 10 m.

3.3. Zewnętrzne interfejsy systemu

3.3.1 Schemat interfejsu

Układ zasilania pojazdu System DGPS (wraz z anteną DGPS) Zasilanie Ethernet Komputer pojazdu Switch Antena pojazdu UGV Dane (wraz z poprawkami RTK) do/ze stacji bazowej PC RS-232

Schemat interfejsu systemu

3.3.2 Opis interfejsu

System będzie zawierał następujące interfejsy:

3.3.2.1. Zasilanie

System będzie akceptował zasilanie napięciem stabilizowanym 12 V lub 24V DC.

3.3.2.2. Szyna Ethernet

System DGPS będzie komunikował się z innymi systemami pojazdu poprzez szynę danych Ethernet.

Poprzez szynę danych Ethernet system DGPS będzie otrzymywał poprawki RTK ze stacji bazowej LEICA GRX1200 oraz komendy, będzie też przesyłał informacje takie jak lokalizacja, status, godzina, itd.

3.3.2.3. Szyna RS-232

Konfiguracja systemu DGPS będzie wykonywana poprzez szynę RS-232.

3.4. Wymagania środowiskowe

System będzie w stanie zapewnić wszystkie osiągi, określone w niniejszej specyfikacji, w następujących warunkach środowiskowych.

3.4.1 Temperatura

Praca: -40°C do +75°

Przechowywanie: -50°C do +85°C

3.4.2 Wysokość (ciśnienie)

Od -450 m do 5000 m.

3.4.3 Wilgotność

Poziom wilgotności 95%, bez kondensacji.

3.4.4 Wodoodporność

Poziom odporności IPX7 zgodnie z normą ICE 60529.

3.4.5 Kurz

Poziom odporności IPX6 zgodnie z normą IEC 60529.

3.4.6 Drgania

Odbiornik różnicowy DGPS:

Drgania losowe: zgodnie z normą MIL-STD-810F, metoda 514.5, procedura 1

Drgania sinusoidalne: zgodnie z normą IEC 68-2-6

Antena

Drgania losowe: zgodnie z normą MIL-STD-202F, metoda 214, krzywa A

Drgania sinusoidalne: zgodnie z normą SAE J1211, punkt 4.7

3.4.7 Wstrząsy

Zgodnie z normą IEC 68-2-27.

3.4.8 Ochrona anteny przed przedostawaniem się wody

Stopień ochrony IPX6.

3.5. Współczynniki jakości systemu

3.5.1 Niezawodność

Informacje dotyczące średniego, bezawaryjnego czasu pracy (MTBF) zostaną podane przez producenta.

3.5.2 Konserwacja

Polityka konserwacji systemu DGPS będzie obejmowała tylko jeden poziom konserwacji - poziom organizacyjny.

Regulacja, dopasowanie lub też kalibracja systemu będą niedopuszczalne. Jakakolwiek regulacja, dopasowanie lub kalibracja, które mogłyby być niezbędne, zostaną przeprowadzone w trakcie produkcji systemu.

Nie będzie konserwacji zapobiegawczej.

3.5.3 Zamienność

Dopuszcza się wgranie oprogramowania konfiguracji w celu konfiguracji systemu DGPS w przypadku jego wymiany.

3.5.4 Ograniczenia projektowe i konstrukcyjne

3.5.4.1. Parametry fizyczne

3.5.4.1.1. Wymiary i waga

Producent systemu przedłoży rysunki obrysu proponowanego rozwiązania.

3.5.4.2. Chłodzenie

System globalnej nawigacji satelitarnej GNSS nie będzie wymagał specjalnego układu chłodzenia.

3.5.4.3. Antena DGPS

Zaproponowana antena będzie nadawała się do użytku zewnętrznego.

Złącza anteny będą hermetyczne, okrągłe.

3.5.4.4. Wymagania dotyczące zasilania elektrycznego

3.5.4.4.1. Zasilanie

System będzie akceptował zasilanie napięciem stabilizowanym, zgodnie z opisem podanym w punkcie 3.3.2.1. System będzie jednak w stanie zapewnić pełne osiągi dla napięć zasilania w zakresie od 9 do 28 V.

3.5.4.5. Obróbka materiałów i części

Nie wolno wykorzystywać okablowania z izolacją fluorowęglową/poliamidową.

3.5.7 Zakłócenia elektromagnetyczne i kompatybilność elektromagnetyczna

System będzie spełniał wymagania podanych poniżej norm lub norm alternatywnych:

FCC, part 15 radiated emissions, class B (FCC, część 15, emisje promieniowane, klasa B)

EN 55022 emissions, class B (Emisje, klasa B)

EN 55024 immunity (Odporność)

EN 61000-4-2 Electrostatic discharge immunity (Odporność na wyładowania elektrostatyczne)

EN 61000-4-3 Radiated R FEM Field immunity test (Odporność na pole elektromagnetyczne o częstotliwości radiowej)

EN 61000-4-4 Electrical fast transient /burst test (Odporność na serie szybkich elektrycznych stanów przejściowych)

EN 61000-4-6 Conduct immunity (Odporność na zaburzenia przewodzone)

EN 61000-4-8 Magnetic field immunity (Odporność na pole magnetyczne)