Navigasi satelit dan Radio yang Ditentukan Perangkat Lunak
Sistem Satelit Navigasi Global (GNSS) mengacu pada sistem yang menggunakan satelit di orbit untuk membantu perangkat terikat bumi dalam menentukan informasi navigasi. Penerima biasanya menggunakan algoritma multilaterasi untuk menyimpulkan lokasi mereka relatif terhadap satelit yang mengorbit. Informasi ini biasanya terdiri dari berbagai parameter waktu dan orbital, dari mana penerima dapat menyimpulkan posisi mereka sehubungan dengan satelit yang mengorbit. Meskipun awalnya dikembangkan untuk tujuan pertahanan, kegunaan teknologi ini kini telah diterapkan di berbagai produk konsumen, komersial, dan industri.
Sistem GNSS yang asli dan paling terkenal adalah Sistem Pemosisian Global, yang dimiliki dan dioperasikan oleh pemerintah Amerika Serikat. Dampak, kegunaan, dan manfaat GPS, telah mencakup segala hal mulai dari navigasi pribadi melalui ponsel, hingga navigasi pesawat udara, hingga survei konstruksi, dan logistik. Kepentingan strategis dan ekonomi dari sistem ini juga telah memotivasi negara dan aliansi lain untuk mengembangkan sistem alternatif mereka sendiri, seperti Galileo, Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema (GLONASS) dan BeiDou.
Kriteria kritis yang digunakan untuk menilai kinerja penerima meliputi akurasi spasial, sensitivitas, dan integritas. Hal ini penting karena satelit GNSS mengorbit Bumi pada ketinggian sekitar 20.000 km dengan daya transmisi antara 20-240W; ini sesuai dengan kekuatan sinyal yang diterima yang diukur di permukaan bumi sekitar -130dBm (atau sekitar 0,05% dari kekuatan sinyal ponsel). Selain itu, sinyal juga ditransmisikan pada frekuensi yang sama dan penerima di Bumi tidak hanya perlu mendeteksi sinyal, tetapi mereka juga perlu memulihkan informasi yang dikodekan untuk memproses data.
Ini membutuhkan penerima GNSS untuk secara bersamaan menyeimbangkan persyaratan bersaing sensitivitas tinggi terhadap sinyal lemah dan juga secara agresif menyaring sinyal di luar rentang yang ditentukan. Sensitivitas penerima adalah metrik kunci dalam kinerja dan berhubungan dengan kekuatan sinyal minimum yang dapat diterima sambil tetap memastikan data yang dikodekan dapat ditangkap dan didekodekan. Meskipun sensitivitas tinggi adalah kunci untuk kinerja tinggi, penerima juga harus memiliki metode penyaringan data yang masuk. Filter ini diperlukan untuk memastikan penerima tidak rusak oleh gangguan yang tidak diinginkan dan dapat digunakan untuk meningkatkan sinyal yang diinginkan. Setelah sinyal diterima dan disaring, data yang dikodekan perlu didekodekan untuk aplikasi tertentu; ini membutuhkan penerima untuk memiliki kemampuan pemrosesan.
Masing-masing fungsi di atas biasanya dicapai melalui dedicated, aplikasi khusus, sirkuit terpadu (IC). IC ini digunakan di mana pun GNSS diperlukan; mulai dari navigasi kendaraan, ponsel, hingga pelacakan aplikasi logistik yang membutuhkan pelacakan lokasi. Penerima GNSS tradisional dirancang menggunakan IC ini tetapi sebagai akibatnya biasanya tidak fleksibel dan tidak dapat ditingkatkan sehingga kemampuan untuk hanya memenuhi kebutuhan frekuensi konstelasi tertentu, misalnya GPS L1. Ini menghadirkan banyak tantangan dan biaya bagi mereka yang membutuhkan fleksibilitas di berbagai konstelasi dan frekuensi dan menginginkan kemampuan untuk meningkatkan receiver mereka seiring kemajuan teknologi.
Penerima GNSS tradisional seringkali terbatas pada konstelasi tertentu, dan, dengan perluasan, rentang penyetelan. Namun ada manfaat yang signifikan untuk kemampuan multi-GNSS di mana beberapa frekuensi dan/atau konstelasi digunakan. Tidak hanya lebih banyak satelit yang meningkatkan kontinuitas dan ketersediaan sistem, mereka juga meningkatkan waktu untuk perbaikan pertama, dan mendukung operasi yang lebih baik di daerah yang menantang, seperti daerah kutub atau pegunungan, di mana topografi menyebabkan masalah visibilitas antara penerima dan satelit. .
Integritas sistem GNSS masih jauh dari terjamin – tidak hanya sistem ini tunduk pada sumber gangguan alam dan fenomena atmosfer, mereka juga tunduk pada gangguan radio dari sumber buatan. Interferensi ini dapat mempengaruhi frekuensi tunggal atau ganda, dan karena emisi palsu atau disengaja. Dalam kasus gangguan palsu, redundansi penerima membantu memastikan pengoperasian yang benar.
Namun, receiver tradisional menghadapi batasan serius saat beroperasi dalam lingkungan yang sengaja diperebutkan, seperti di mana pita tertentu mungkin macet, atau diberikan informasi yang salah atau menyesatkan. Kasus-kasus ini sering menuntut penerima untuk mengidentifikasi dan membedakan antara emisi palsu atau palsu dan sinyal dasar yang sebenarnya. Untuk aplikasi penting misi, kemampuan untuk mengidentifikasi saat beroperasi di lingkungan yang diperebutkan, merupakan persyaratan penting.
Dalam kasus seperti itu, menerima data dari banyak konstelasi dan frekuensi, dan memeriksa hasil antara posisi yang diharapkan dan posisi aktual merupakan atribut penting. Karena penerima GNSS tradisional umumnya dikembangkan untuk operasi di lingkungan yang tidak terbantahkan, ada biaya non-sepele dan waktu henti yang terkait dengan peningkatan sistem ini untuk memenuhi kebutuhan ini. Semakin, Software Defined Radios (SDR) menyediakan kemampuan memberikan fleksibilitas untuk mengimplementasikan algoritme kuat yang tidak hanya dapat mengidentifikasi berbagai lingkungan yang diperebutkan, tetapi juga berhasil mempertahankan kunci dan informasi navigasi.
Penerima radio yang ditentukan perangkat lunak secara inheren fleksibel dan memungkinkan fungsi yang ditentukan perangkat keras secara tradisional sekarang diubah menggunakan perangkat lunak. Ada dua bagian dari perangkat keras penerima yang ditentukan oleh perangkat lunak yang menjadikannya solusi yang menarik sebagai penerima GNSS. Yang pertama adalah ujung depan radio yang fleksibel, yang memungkinkan pengguna untuk menyetel frekuensi yang berbeda dan, dalam banyak kasus, pada waktu yang sama. Ujung depan radio ini juga dapat menyediakan pemfilteran analog untuk mengurangi gangguan yang disebabkan oleh sumber terdekat. Ini dapat dilakukan di beberapa frekuensi dan konstelasi secara bersamaan, asalkan penerima SDR memiliki saluran radio yang cukup. Bagian kedua dari penerima SDR yang menjadikannya solusi yang menarik adalah kemampuan pemrosesan sinyal digital (DSP) on board. Banyak SDR memiliki beberapa bentuk DSP on board yang memungkinkan pemrosesan sinyal yang diterima. DSP ini juga memungkinkan pemfilteran digital tambahan pada sinyal yang masuk untuk lebih meningkatkan kualitas.
Bersama-sama, kemampuan ini menyediakan platform yang mampu menyediakan fungsionalitas penerima GNSS tradisional secara ekonomis, sementara memungkinkan penggunaan bandwidth yang jauh lebih besar. Bersama-sama, mereka memungkinkan algoritma yang lebih canggih untuk diimplementasikan pada penerima, dan juga menyediakan sarana bagi mereka untuk ditingkatkan dengan cepat saat teknik dan teknologi pemrosesan baru dikembangkan. Sistem yang ditentukan perangkat lunak ini menciptakan serangkaian kemungkinan baru untuk GNSS dan harus dipertimbangkan untuk setiap proyek GNSS.
