民間のGPS受信機で達成可能な最高の更新レートはどれくらいですか？

私は、民間のGPS受信機で達成可能な最大更新レートを知りたいです。具体的には

• GPS衛星のみに依存する受信機（たとえば、補間するためのIMUベースの移動推定を含まない）
• 架空の制限（つまり、処理能力などの実現可能性の懸念を除く）
• ロック後の更新率（例：TTFF）

私が見つけた最速の民間受信機チップは、Venus838FLPxなどの50Hzの更新レートを持っています。

このstackexchangeスレッドの alex.forencichによると、「かなり高い」可能性があります。

すべての受信機に存在するため、衛星の位置更新レートを固定することは困難です。衛星は、軌道エフェメリスデータと時刻を50ビット/秒、CDMAチップレート1.023 MHzで送信するだけで、原子周波数標準に正確に位相ロックされます。GPS受信機はCDMA拡散コードのロックを維持し、それを使用して衛星間の到着時刻の差を決定します。最初にロックを取得するにはしばらく時間がかかりますが、その後はかなり高い頻度で位置を更新できます。その上限が何であるかはわかりません。

もちろん、これは民間受信機のCoComの速度と高度の制限とは無関係です。

それが私が見つけたものです。

制約要因は、逆拡散後のローパスフィルターです。-204dBW / Hzのノイズパワー密度（〜17°Cのノイズ温度）を仮定すると、-25dBWのノイズ帯域幅は、-160dBWのL1パワーに達する前にのみ許容できます。ノイズバックグラウンドからの信号を検出するには、積分時間は少なくとも1 / 25.000秒でなければなりません（無指向性アンテナを想定）。これは、フルストレングスシグナルの理論上の制限です。

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

指向性アンテナを使用してごまかすことができますが、方位角と仰角を計算するには、アンテナの位置を固定する必要があります。これは、ナビゲーションシステムの目的と矛盾します。

現実に戻りましょう。統合期間を短縮すると、ポジションフィックスのノイズが増加します。既製のユニットのリンクバジェットを考えると、50を超える修正/秒は無駄です。本当に強い信号がない限り、得られるのは（位相）ノイズだけです。そして、高い計算負荷があり、地獄のようにバッテリーを消費します。

GPS受信機は、受信機の位置（および位置の導関数）の内部ソフトウェア「モデル」を維持することによって動作します。カルマンフィルターは通常、衛星からの生データに基づいて、このモデルを現実と同期させるために使用されます。

これは衛星からのPSKデータのビット周期であるため、各衛星からの信号は通常、一度に20ミリ秒積分されます。これは、モデルが各衛星からの距離の生の更新を毎秒50回取得することを意味します。ただし、異なる衛星からの更新は基本的に非同期です（すべてが同時に発生するわけではありません）。これは、衛星のオーバーヘッドから水平線上の衛星までの経路長の差も20ミリ秒程度であるためです。新しい衛星測定が行われるたびに、内部モデルが新しい情報で更新されます。

GPSレシーバーが更新メッセージを出力すると、メッセージ内のデータはモデルから取得されます。レシーバーはモデルを何度でも更新でき、位置メッセージも何度でも出力できます。ただし、結果は単純な補間です。追加の出力メッセージに新しい情報は含まれていません。情報帯域幅は、生の衛星測定値がフィルタに供給される速度によって制約されます。

Andreasが指摘しているように、出力メッセージレートが高いからといって、より高いレシーバダイナミクスを追跡できるわけではありません。高いレシーバーダイナミクスを追跡する必要がある場合は、IMUなどの他の情報源を使用する必要があります。「密結合」システムでは、IMUデータはGPS受信機が使用しているのと同じ内部モデルを更新します。これにより、IMUは個々のGPS信号の追跡を「支援」できます。

この問題には経済的な側面もあります。ほとんどの「民生用」GPSレシーバーはコストに非常に制約があるため、手元のアプリケーション（たとえば、自動車や携帯電話のナビゲーション）の更新レート要件を満たすために十分なCPU電力（およびバッテリー電力）のみが使用されます。1秒に1回（またはそれ以下）の更新レートは、ほとんどのそのようなアプリケーションに対して十分以上です。より高い更新レートを必要とする「軍事」アプリケーションは、材料と電力の予算が高くなります。GPSレシーバーは、実際のレシーバーハードウェアは基本的に同じですが、より強力なCPUを採用することを除いて、価格設定されています。