Почему современные устройства имеют большую погрешность и как это исправить
Российские ученые впервые рассчитали, при каких условиях системы фазовой автоподстройки частоты работают стабильно. Это электронные схемы, которые можно сравнить с дирижером в мире радиосигналов. Их основная задача — синхронизировать частоту и фазу сигнала, поступающего на устройство со спутника.
Они широко используются в навигаторах и смартфонах. Работа исследователей позволит улучшить работу современных устройств и создать новые, более точные гаджеты. Подробнее о том, как математика помогает снизить погрешность в определении местоположения, — в материале «Известий».Математики из Санкт-Петербургского государственного университета и Института проблем машиноведения РАН определили условия, при которых совпадают три ключевых параметра, определяющих стабильность систем фазовой автоподстройки частоты. Такие системы используются в устройствах спутниковой навигации и связи и отвечают за синхронизацию их сигналов . Выведенные авторами формулы можно будет использовать для более точной настройки приборов.Как пояснили «Известиям» ученые, в современных электронных устройствах — от GPS-навигаторов и смартфонов до приборов спутниковой связи и медицинского оборудования — широко используются системы фазовой автоподстройки частоты. Это электронные схемы, которые можно сравнить с дирижером в мире радиосигналов. Их основная задача — синхронизировать частоту и фазу сигнала, поступающего на устройство , и сигнала, генерируемого непосредственно на устройстве. Это важно сделать, поскольку навигатор получает сигналы со спутника с небольшой задержкой, но ошибка даже в одну микросекунду дает погрешность определения местоположения в 300 м. Когда же автоматические системы подстраивают частоту навигатора под частоту спутника, задержка исчезает и местоположение определяется точно.Помогут ли новые методы преодолеть помехи глушилок, наладить работу сервисов такси и доставки еды Однако до сих пор оставалось не до конца понятно, при каких условиях системы фазовой автоподстройки частоты еще работают стабильно, а когда начинают сбоить. Основная сложность заключается в том, что поведение таких систем зависит сразу от нескольких параметров — полосы удержания, полосы захвата и полосы быстрого захвата. До настоящего момента не существовало точного математического описания условий, при которых значения всех трех параметров совпадают . Ученые из Санкт-Петербурга, основываясь на строгих математических определениях полос удержания, захвата и быстрого захвата, вывели формулы, описывающие состояние системы, при котором эти три параметра совпадают. Для этого авторы с помощью математических инструментов проанализировали модельную систему фазовой автоподстройки частоты. Расчеты позволили определить условия совпадения полос удержания, захвата и быстрого захвата, а также разработать новые точные формулы для вычисления диапазонов стабильности и доказать, что многие используемые в инженерной практике приближенные оценки могут приводить к ошибкам и потере синхронизации. Полученные аналитические результаты исследователи подтвердили с помощью компьютерного моделирования.Полоса удержания — это максимальная разница частот, при которой система может поддерживать синхронизацию. Полоса захвата — максимальная разница, при которой система может войти в синхронизацию из несинхронизированного состояния. Полоса быстрого захвата — это максимальная разница, при которой система переходит в синхронизированное состояние практически мгновенно, без задержек.Проведенное исследование позволит усовершенствовать системы синхронизации в ряде ключевых областей. Во-первых, в спутниковой навигации , где ошибка синхронизации даже в наносекунды приводит к метровой погрешности позиционирования. Во-вторых, в системах мобильной связи 5G/6G, где требуется точное согласование тысяч базовых станций. И в-третьих, в синхронизации датчиков автономного транспорта, где рассинхронизация может привести к аварийной ситуации. — Применение строгих математических подходов для проектирования систем фазовой автоподстройки позволяет не только существенно уточнить границы применимости таких схем в практических приложениях, но и приводит к изобретению и патентованию принципиально новых блок-схем фазовой синхронизации. Актуальность этих работ связана с программой импортозамещения в российской электронике и широким спектром инженерных приложений, — рассказал участник проекта, поддержанного грантом РНФ, доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, профессор, заведующий кафедрой прикладной кибернетики СПбГУ, заведующий лабораторией информационно-управляющих систем ИПМаш РАН Николай Кузнецов. В дальнейшем авторы планируют применить полученные результаты к анализу более сложных нелинейных систем фазовой автоподстройки частоты, используемых в вычислительной технике для организации компонентов вычислительных систем, например регистров, счетчиков и процессоров. Данное исследование дает возможность лучше работать с системами GPS и ГЛОНАСС, в частности на мобильных устройствах. Системы ориентирования по спутникам, а именно GPS, сейчас применяются повсеместно. В них используются математические модели для расчета местоположения, рассказал гендиректор группы компаний ST IT, эксперт рынка TechNet НТИ Антон Аверьянов. — Сейчас есть проблема в том, что математические алгоритмы несовершенны и ученые смогли вывести новый, который позволяет более быстро и точно рассчитывать местоположение. Благодаря этому возможно увеличить точность мобильного GPS по ГЛОНАСС. Однако интеграция этого решения будет затруднена, потому что сейчас все системы интегрируют непосредственно в программное обеспечение разработчики таких устройств. А преимущественно, кроме ГЛОНАССа, это всё разрабатывается за рубежом, — отметил эксперт.Ученые изобрели прибор, который может снизить погрешность определения местоположения пользователя до 10 см вместо нескольких метров Снижение погрешности синхронизации времени в спутниковых системах навигации может быть использовано для систем обнаружения утечек в трубопроводах, сообщил доктор технических наук, эксперт клуба мышления НТИ Уфимского государственного нефтяного технического университета Марат Хакимьянов. — Принцип действия таких систем основан на регистрации волн давления разнесенными в пространстве датчиками. В момент утечки возникает волна давления, которая распространяется по всему трубопроводу. Зная временные интервалы между моментами регистрации волн давления датчиками, установленными в разных местах трубопровода, можно определить место возникновения утечки, — пояснил эксперт.Авторское право на систему визуализации содержимого портала iz.ru, а также на исходные данные, включая тексты, фотографии, аудио- и видеоматериалы, графические изображения, иные произведения и товарные знаки принадлежит ООО «МИЦ «Известия». Указанная информация охраняется в соответствии с законодательством РФ и международными соглашениями.Ответственность за содержание любых рекламных материалов, размещенных на портале, несет рекламодатель. Новости, аналитика, прогнозы и другие материалы, представленные на данном сайте, не являются офертой или рекомендацией к покупке или продаже каких-либо активов.
United States Latest News, United States Headlines
Similar News:You can also read news stories similar to this one that we have collected from other news sources.
«Преимущество — в универсальности»: российские учёные нашли простой способ повысить эффективность теплообменаРоссийские учёные из Московского Политеха придумали простое решение, которое позволяет повысить эффективность теплообменных установок на 10—15%. Оказалось, для этого достаточно немного изменить форму сечения трубок, по которым идёт горячая вода или охлаждающие жидкости.
Read more »
Ученые нашли новый способ диагностики опасных форм ракаУченые из Кембриджского университета создали алгоритм PRRDetect, способный выявлять опухоли с ослабленными механизмами восстановления ДНК, что повышает их чувствительность к терапии. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Genetics.
Read more »
В Европе нашли способ обойти вето Венгрии на санкции против РоссииНесколько стран-членов Европейского союза (ЕС) нашли способ обойти вето Венгрии на санкции против России.
Read more »
В США болельщикам на трибунах запретили смартфоны. Почему никто не возмущается?!Организаторы престижного гольф-турнира нашли необычный способ привлечь внимание зрителей к происходящему на поле.
Read more »
Обнаружены следы опасных веществ в организме женщинУченые впервые нашли микропластик в фолликулярной жидкости женских яичников — среде, в которой созревают яйцеклетки.
Read more »
Ученые нашли способ контролировать артериальное давлениеУченые из Университета Ватерлоо подтвердили: для контроля артериального давления важно добавлять в рацион продукты с высоким содержанием калия. Результаты исследования опубликованы в American Journal of Physiology
Read more »