1. Szerokość pasa stadiometrycznego i hiperbolicznego systemu naziemnego.
ds = λ = const. λ=c/f ds = szerokość pasa stadiometrycznego
Pas stadiometryczny – odległość między liniami pozycyjnymi na płaszczyźnie między, którymi nastąpiła zmiana fazy o 360o
Hiperboliczny: Dh = λh/2 = dh min. = const. λh = c/fh
2. Czynniki wyznaczające błąd pozycji systemu naziemnego.
- z ilu i których linii używa się do określania pozycji
- jeśli jest błąd linii pozycyjnych, z których korzystamy
- geometria systemu zależy od jakiej stacji są rozlokowane i gdzie jest użytkownik
- λ i ϕ stacji nadawczych
- błąd instrumentalny zależny od jakości odbiornika
- błąd zmiany linii pozycyjnych na λ i ϕ pozycji na mapie
- warunki propagacyjne nadawca - odbiornik
- poprawna identyfikacja 3 cyklu
- geometria systemu
- rodzaj fali docierającej ze stacji (ground wave czy sky wave)
- droga fali docierającej ze stacji (najlepiej gdy fala idzie nad wodą)
3. Gdzie występuje maksymalna i minimalna różnica czasu pomiędzy stacją master a secondary ?
Minimalna różnica czasu występuje na środku linii bazy.
4. Jaka jest minimalna liczba stacji dla jednoznacznej pozycji w hiperbolicznym i stadiometrycznym systemie naziemnym ?
W stadiometrycznym 2, w hiperbolicznym 3.
5. Częstotliwości i sygnały dla wyznaczenia minimalnego błędu w SBAS.
Parametr System
WAAS EGNOS MSAS QZSS
Kraj lub rejon USA Europa Japonia Japonia
Dokładność pozycji horyzontalnej 95%, m Ok. 3 Ok. 3 Ok. 3 <1
Pasmo częstotliwości stacja/satelita C C Ka, Ku Brak danych
Pasmo częstotliwości satelita/użytkownik L1 L1 L1 L1, L2,L5
6. Parametry stacji DGPS.
Zawarte w typie 7 wiadomości formatu RTCM SC-104:
- współrzędne geograficzne
- szybkość transmisji danych
- częstotliwość nośna
Na tej podstawie zaprogramowany odbiornik może dokonać optymalnego dla danego położenia użytkownika doboru stacji.
Zawarte w typie 3 wiadomości formatu RTCM SC-104:
- współrzędne stacji w prostokątnym układzie odniesienia
- opóźnienie troposferyczne estymowane dla sygnału docierającego z satelity z kierunku zenitu
- uśredniona wartość stosunku mocy sygnału na wejściu przedwzmacniacza antenowego do spektakularnej gęstości szumu na jego wejściu
- estymowane wartości błędów zegara stacji i przesunięcia wzorca częstotliwości
- współrzędne geograficzne stacji na elipsoidzie
7. Serwisy Galileo.
OS, Open Service – otwarty, dostępny bez opłat dla wszystkich użytkowników. Zwany też OAS, Open Acces Service, określanie pozycji i prędkości,
informacja o czasie. Główne aplikacje związane będą z indywidualną nawigacją drogową, przesyłaniem danych, systemami informacji komunikacyjnych,
systemami zapewniającymi informacje o zagęszczeniu ruchu, mobilną telefonią itd.
CS, Commercial Service – komercyjny, dostępny odpłatnie dla wybranych użytkowników. Przeznaczony do grupy użytkowników zawodowych,
zainteresowanych dużą dokładnością i niezawodnością systemu, takich jak: obsługa ruchu lotniczego i portowego, służby geodezyjne, służby graniczne
i celne, synchronizacja sieci, zarządzanie transportem samochodowym, opłaty drogowe itd.
SOL, Safety of Life – bezpieczeństwo życia, dostępny bez opłat dla wszystkich użytkowników. Globalny serwis dużej dokładności mający na celu podniesienie
poziomu bezpieczeństwa, szczególnie w obszarach nieobjętych tak dokładnym serwisem przez inne systemy. Podobnie jak komercyjny, będzie miał gwarancję.
Określany niekiedy jako Open Service + Integrity Data, dostarczać będzie ostrzeżeń o utracie integralności systemu czasie określonej granicy alarmu czasowego.
PRS, Public Regulated Service – kontrolowany publicznie, znany też pod nazwą regulowany publicznie, dostępny bez opłat dla wybranych użytkowników.
Dla wymagających bardzo dużej dokładności, wysokiej jakości sygnału i niezawodności transmisji. Ma być odporny na zagłuszanie i przypadkowe zagłuszenia.
Wiadomości związane z bezpieczeństwem narodowym, transportem, telekomunikacją i energetyką, ekonomiczną i przemysłową działalnością w Europie i na
świecie. Dla np. Europolu, Maritime Safety Agency, European Anti-Fraud Office itd.
SAR, Search and Rescue – poszukiwania i ratownictwa, dostępny dla wszystkich zainteresowanych. Obejmie globalną transmisję sygnałów SAR wysyłanych
dotychczas m.in. przez radiopławy awaryjne EPIRB. Skoordynowany z już funkcjonującym COSPAS-SARSAT, zmniejszając czas detekcji sygnału wzywania
pomocy i zwiększając dokładność sygnalizowanej przez EPIRB pozycji.
8. Segment naziemny GPS a GLONASS.
Rodzaj stacji System
GPS GLONASS Galileo Compas
Główna ½ 1/1 0/2 1
Śledząca (w tym śledząco kontrolująca) 17/18 12/12 0/20 (25) 17
Śledząco-sterująca - - 0/5 Brak danych
Korygująca 4/4 3/3 0/10 Brak danych
9. Informacje statyczne i dynamiczne w AIS.
Dane statyczne, czyli wprowadzane do pamięci podczas instalacji urządzenia i uaktualniane tylko w momencie zmian głównych parametrów statku przez osoby
autoryzowane, tj. producenta. Zaliczamy do nich:
- numer MMSI, nazwę i sygnał wywoławczy statku, numer IMO, długość i szerokość statku, typ statku,
- umieszczenie anteny statkowego systemu określania pozycji (np. GPS), podłączonego do AIS, w stosunku do kadłuba
(w przypadku promów pływających wahadłowo, antena musi być umieszczona w geometrycznym środku statku),
- wysokość statku (licząc od stępki).
Dane dynamiczne są informacjami pochodzącymi z zewnętrznych urządzeń statkowych połączonych z AIS. Należą do nich:
- pozycja jednostki wraz z informacją o jej dokładności ze statkowego systemu określania pozycji,
- czas określenia pozycji z tego samego odbiornika (UTC – czas uniwersalny skoordynowany),
- KDd (kurs nad dnem) i Vd (prędkość nad dnem) liczone przez odbiornik GNSS,
- kurs statku – ze statkowego kompasu (np. żyrokompasu lub kompasu magnetycznego),
- status nawigacyjny – wprowadzany ręcznie przez oficera wachtowego; mogą się tu znaleźć m.in.: statek w drodze, statek nieodpowiadający za swoje ruchy,
statek o ograniczonych zdolnościach manewrowych, statek na kotwicy i inne,
- prędkość kątowa statku podczas zwrotu.
10. Dane podróży w AIS.
Dane o podróży są wprowadzane ręcznie i uaktualniane podczas podróży morskiej. Są to:
- zanurzenie – wpisywane na początku podróży (maksymalne zanurzenie),
- rodzaj niebezpiecznego ładunku na statku – informacja ma potwierdzać, czy statek przewozi niebezpieczne ładunki,
- port docelowy lub pozycja docelowa – uaktualniane podczas podróży (udostępniane zgodnie z wolą kapitana lub na żądanie odpowiednich władz),
- plan podróży – udostępniany tylko zgodnie z wolą kapitana lub na żądanie odpowiednich władz (jeżeli plan podróży znajduje się w pamięci odbiornika GNSS, to
niektóre urządzenia AIS mogą wysłać go automatycznie),
11. Długości fali wykorzystywane w echosondzie.
Wykorzystuje się fale akustyczne z zakresu 20kHz – 200kHz, czyli np. przy prędkości fali w wodzie 1500 m/s długość fali będzie 0,75 – 7,5cm.
12. Stabilność wzorców czasu.
Stabilność wzorca czasu o częstotliwości f – iloraz maksymalnej odchyłki częstotliwości Δf i f jako funkcji okresu eksploatacji tego wzorca. Stąd pojęcie
stabilności krótkoterminowej, gdy czas eksploatacji jest rzędu sekundy, bądź długoterminowej, gdy czas ten jest rzędu miesiąca lub roku.
Stabilność wzorca jest wielkością bezwymiarową, podawaną zazwyczaj w postaci 10-n, gdzie n jest liczbą naturalną, wraz z okresem eksploatacji np. 10-10 na dobę, 10-13 na rok.
Stabilność niektórych wzorców: masery – 10-14 w skali roku, cezowe – 10-12 w skali roku, rubidowe – 10-11, 10-10 w skali roku.
13. Czym różnią się dwa układy globalne i dwa lokalne.
Globalny układ odniesienia – powierzchnia elipsoidy na całej powierzchni Ziemi jest jak najbardziej zbliżona do powierzchni geoidy. To układy geocentryczne,
których początek znajduje się w środku masy Ziemi.
Lokalny układ odniesienia – powierzchnia elipsoidy odniesienia na objętym danym układem fragmencie powierzchni Ziemi jest jak najbardziej zbliżona do
powierzchni geoidy. To układy quasi geocentryczne, których początek znajduje się w środku przyjętej elipsoidy odniesienia.
14. Emisja sygnałów w GLONASS.
Każdy satelita systemu GLONASS emituje sygnały na dwóch niepowtarzalnych, charakterystycznych dla niego częstotliwościach L2. Na obydwu częstotliwościach emitowane
są takie same dla wszystkich satelitów dwa kody – precyzyjny P i wolnego dostępu C/A. Taka metoda nosi nazwę FDMA, Frequency Division Multiple Access,
w odróżnieniu od CDMA stosowanego w GPS.
Sygnał Rodzaj modulacji Szybkość transmisji danych, symbol/s Minimalna moc odbieranego symbolu, dBW Blok satelitów
Symbol Częstotliwość
C/A L1 BPSK 50 -161 Wszystkie
P L1 BPSK 50 -161 Wszystkie
C/A L2 BPSK 50 -161 Od GLONASS M
P L2 BPSK 50 -161 Wszystkie
Nieznany L3 BPSK Nieznana Nieznana Od GLONASS K
nieznany L3 BPSK - Nieznana Od GLONASS K
15. Liczba bitów, słów ramek, podramek w almanachach GPS.
1 almanach – 12,5 min – 25 stron
1 strona almanachu, czyli przybliżone efemerydy i przybliżona wartość odchyłki wzorca czasu jednego satelity, w piątej, czyli ostatniej, podramce.
Cała wiadomość nawigacyjna – 25 ramek – 12,5 min.
1 ramka – 30s – 1500bit – 5 podramek po 6s – 5 podramek po 10 słów.
1 słowo – 0,6s.
1bit – 0,02s.
Prędkość transmisji – 50bit/s.
16. Kąt inklinacji, długości węzła wstępującego.
Kąt inklinacji – kąt nachylenia płaszczyzny danej orbity względem płaszczyzny równika. Ze względu na kąt inklinacji orbity można podzielić np. na równikowe (i=0) czy biegunowe (i=90).
Długość węzła wstępującego – długość geograficzna punktu, w którym rzut orbity na sferę niebieską przecina się z równikiem niebieskim;
w punkcie tym satelita przechodzi z półkuli południowej na północną.
Parametr System
GPS GLONASS Galileo Compass
Kąt inklinacji satelity MEO 55° 64,8° 56° 55°
Odległość kątowa węzłów wstępujących orbit MEO 60° 120° 120° 120°
17. Jonosfera w dzień i w nocy.
Liczba zjonizowanych cząsteczek nie jest stałą i zależy od pory dnia czy pory roku. W dzień energia słoneczna powoduje tworzenie się jonów w wyniku, czego zwiększa się liczba
cząstek naładowanych elektrycznie. W nocy natomiast występuje zjawisko rekombinacji i liczba cząsteczek naładowanych elektrycznie spada. Wpływ na jonosferę ma także aktywność Słońca.
Nieregularne i przypadkowe wybuchy plazmy na powierzchni Słońca powodują zwiększenie jonizacji na nasłonecznionej stronie Ziemi powodując zaburzenia jonosfery, jak i pola magnetycznego.
18. Różnica pomiędzy wyznaczaniem pozycji 2d/3d.
Wyznaczenie pozycji trójwymiarowej wymaga obliczenia pozycji 4 satelitów. Trzy ustalają pozycję, a czwarty określa dokładny czas. W pozycji dwuwymiarowej wystarcza obliczenie pozycji 3 satelitów;
dwa określają pozycję a trzeci czas. Przy pozycji dwuwymiarowej wysokość można wprowadzić ręcznie do odbiornika.
W trybie 3D określane są trzy parametry przestrzenne : współrzędne użytkownika, odchyłka tu i wysokość anteny h nad geoidą (czyli lustrem wody). A więc liczba satelitów to co najmniej 4.
Natomiast w trybie 2D mamy współrzędne, odchyłkę, a h wprowadzana jest ręcznie przez użytkownika (znamy wysokość anteny nad stępką – podana jest zazwyczaj przy odbiorniku,
odejmujemy tylko zanurzenie statku). W tym wypadku minimalna liczba satelitów to 3.
19. Zakres fal średnich i krótkich według podziału częstotliwości.
Fale średnie 0,2-1 km, Fale krótkie 10-75m.
20. Różnice między GLONASS i GPS.
GPS: system amerykański wprowadzony w 1990r FOC – full operational capability . Jest to system stadiometryczny – pozycja określana jest na podstawie pseudo odległości. Efemerydy i obliczenia
oparte na prawach Kepplera. CDMA- identyfikacja satelit po kodzie od 1-32. Almanach trwa 12,5 min. Elipsojda odniesienia WGS-84,posiadał SA- Selectiv Aviabilti zakłócwnia ograniczające dostęp
przez dla odbiorców cywilnych oraz z innych państw, dokładność spadła do 100m, po wyłaczeniu( 1 maja 2000 r.)dokładność wyniosi 22,5m.
Maksymalna liczba satelitów z czasem rośnie: 32( 24 + 8 zapasowych) . Korzysta z czasu UTC.
GLONASS: system rosyjski FOC(pełna zdolność operacyjna) 1996r . Efemerydy i obliczenia oparte na 9 współrzędnych. FDMA-identyfikacja satelitów na podstawie częstotliwości. Elipsojda odniesienia:
PZ 90.02. Czas UTC wersja moskiewska. Almanach trwa 2,5 min. Nie ma Selectiv Aviability- dokładność pozycji 30-40m. Liczba satelitów z czasem malała z 24 do 15 i zanikł, teraz znowu ma 30(24 operacyjne).
21. Kiedy przy nanoszeniu pozycji należy uwzględniać Satellite Period Pass.
Satellite Period Pass uwzględniamy w przypadku zagrożenia zniknięcia pod horyzont ostatniego satelity, który umożliwiał nam będzie określenie pozycji.
Satellite Period Pass uwzględnia prędkość zejścia satelity z kąta elewacji przy obliczaniu pozycji przy minimalnej liczbie satelitów.
22. Co to jest sekunda przestępna?
Jest to sekunda odejmowana lub odejmowana(raz lub 2 razy w roku 31 grudnia lub 30 czerwca o północy) od skali UTC za względu na wahania ruchu obrotowego ziemi oraz fakt,
że TAI wyprzedza rocznie UT1 o ok. 0,82 sek.
23. Jakie dane podróży transmituje AIS klasy A i jak często?
Aktualne zanurzenie maxymalne, informacje o przewożonych ładunkach niebezpiecznych szkodliwych lub zanieczyszczających środowisko, port przeznaczenia i przewidywany czas przybycia ETA,
planowana trasa przepływu, ilość osób na statku wraz z załogą.
Jak często??
Informacje o podróży i informacje statyczne – co 6 minut oraz na żądanie. Wiadomości dotyczące bezpieczeństwa – w razie potrzeby.
Informacje dynamiczne zależnie od prędkości i zmiany kursu (od 3 min do 2 s).
24. Od czego zależy częstość transmisji danych dynamicznych w AIS.
Od prędkości i zmiany kursu:
Zacumowany lub na kotwicy i przemieszczajacy sie z predkoscia nie wieksza niz 3w - co 3 minuty,
zacumowany lub na kotwicy i przemieszczajacy sie z predkoscia wieksza niz 3w - co 10 sekund,
płynący stałym kursem z predkoscia 0-14w - co 10 sekund
plynacy z predkoscia 0-14w i zmieniający kurs - co 3,3 sekundy
plynacy stalym kursem z predkoscia 14-23 w - co 6 sekund
plynacy z predkoscia 14-23w i zmieniajacy kurs - co 2 sekundy
plynacy stalym kursem z predkoscia wieksza niz 23w - co 2 sekundy
plynacy z predkoscia wieksza niz 23w i zmieniajacy kurs - co 2 sekundy
25. Parametry segmentu kosmicznego GLONASS
kąt inklinacji i=64,8°, horb.=19100km, 3 orbity co 120° na każdej 8 satelitów rozmieszczonych równomiernie co 45°. Obecnie jest 30 satelitów z czego 23 są operacyjne.
26. Parametry segmentu kosmicznego GPS, GALILEO, COMPASS i GLONASS
Parametr System
GPS GLONASS Galileo Compass
Liczba orbit MEO 6 3 3 3
Liczba satelitów na jednej orbicie MEO 4-6 8 9+1 10
Łączna liczba satelitów 30/32 (MEO) 22/24 (MEO) 0/27 + 3 (MEO) 0/30 (MEO) i 3/5 (GEO)
Liczba satelitów wprowadzanych jednorazowo na orbitę MEO 1/2 2/6 0/8 Brak danych
Wysokość obity MEO, km 20 183 19 100 23 616 21 500
Kąt inklinacji satelity MEO 55° 64,8° 56° 55°
Okres obiegu Ziemi przez satelitę MEO 11 h 57 min 58,3 11 h 15 min 44 s 14 h 21 min 16 s 12 h 53 min 16 s
Odległość kątowa węzłów wstępujących orbit MEO 60° 120° 120° 120°
Długość jednego obiegu Ziemi satelity MEO, km 166 837 160 033 188 408 177 724
Rozmieszczenie satelitów na orbicie nierównomierne równomierne równomierne równomierne
27. Jakie sygnały wysyła satelita II F w stosunku do II R.
Od momentu wprowadzenia bloku IIR-M wszystkie nowo wprowadzane bloki (w tym IIF) zostały wzbogacone o depesze nawigacyjne NAV, dzielące się na CNAV i MNAV.
Blok II R nie posiada depeszy nawigacyjnej.
IIF = L1(M), L2(M), L2C, L5C
II R = L1 C/A, L1(P), L2 (P), Data
C/A – cywilny starszego typu nie jest to to samo co samo cywilne
Data – zawiera efemerydy, depesze nawigacyjne
Blok IIF ma już wprowadzone CNAV (L2C) i MNAV(L1M, L2M)
Sygnał Blok
IIR IIR-M IIF
L1 C/A + + +
L1 P/Y + + +
L1 M + +
L2 C + +
L2 P/Y + + +
L2 M + +
L5 +
28. Kąt inklinacji węzła wstępującego.
Zawarty w Almanachu, jeden parametrów opisujących konfiguracje satelitów - kąt nachylenia płaszczyzny orbity do płaszczyzny równika, w którym obiekt przechodzi
z mniejszych do większych szerokości ekliptycznych, czyli z południa na północ.
29. Wysokość troposfery i jonosfery.
Troposfera: - równik 15-18km, - szerokości umiarkowane 10(zima)-13(lato)km, -bieguny 7(zima)-9(lato)km
Troposfera kończy się tam, gdzie kończy się spadek temperatury i ciśnienia wraz ze wzrostem wysokości.
Jonosfera: 60-70 km w dzień 80km. w nocy do (nie jest ustalona dokładna górna granica przyjmuje się 400,800,1000km.)
30. Zakres fal średnich.
Fale średnie 0,2-1 km
Nazwa Zakres Zastosowanie
B. długie λ>10 km Omega (λ≈30km f=10kHz)
Długie 1-10km Loran-C (Decca Navigator, radionamierzanie)
Średnie 0,2-1km Radionamierzanie
Pośrednie 75-200m Loran-A
Krótkie 10-75m Naziemne systemy radionawigacyjne
UKF 0,3-10m NSRN, nawigacyjne systemy satelitarne (pierwsze)
Mikrofale Λ<30cm NSS, radar
31. Definicje czasu w UT i UT1.
UT – Universal Time, czas uniwersalny, oparty na uśrednionym w zakresie roku ruchu obrotowym Ziemi. Punktem początku doby jest dolna kulminacja Słońca na południku Greenwich.
W czasie uniwersalnym wyróżniamy:
UT0 – średni czas słoneczny południka zerowego, uzyskany bezpośrednio z obserwacji astronomicznej
UT1 – UT0 skorygowany z powodu efektów niewielkich ruchów Ziemi względem swojej osi obrotu. Od 2003 r. definicja – czas jest funkcją liniową kąta obrotu Ziemi Earth Rotation Angle.
Miara rzeczywistego ruchu obrotowego Ziemi wokół pośredniego bieguna niebieskiego Celestial Intermediate Pole względem średniego Słońca.
UT2 – UT1 skorygowany ze względu na niewielkie fluktuacje sezonowe prędkości obrotowej Ziemi.
32. Jakie techniki transmisji używa AIS.
-autonomiczny
-dedykowany
-odezwowy
SOTDMA – Self-organized Time Division Multiple Access, wielodostęp z podziałem czasowym. Każdy ze slotów ramki czasu może być w 4 stanach – wolny, zajęty przez własną stację
(może być użyty do transmisji), zajęty przez obcą stację (nie może być użyty do transmisji), dostępny (jest używany przez stację odległą, ale po jej dyskryminacji może zostać użyty).
ITDMA, Incremental Time Division Multiple Access – rozszerzony TDMA, ogłoszenie przyszłego przydziału. Przy wiadomości dot. bezpieczeństwa oraz gdy włączamy odbiornik do
sieci i gdy występuje konieczność zwiększenia częstotliwości transmisji jakiejś wiadomości.
RATDMA, Random Access Time Division Multiple Access – do losowego przydziału jednej ramki czasowej, dla jednej transmisji, jak i do częściej odświeżanych danych, np. zmiany kursu.
FATDMA Fixed Access Time Division Multiple Access – dostęp wielokrotny zarezerwowany przez stacje brzegowe wykorzystujące AIS.
33. Zdefiniuj zasięg optyczny i radiowy.
Zasięg optyczny - odległość umożliwiająca zobaczenie (w nawigacji: zaoczenie)np.: światła. Zależy od: natężenia światła (światłości) i aktualnej przejrzystości powietrza
d = (2R*h)^1/2 ( R - promien ziemi w km, h - wysokosc zawieszenia anteny w km )
Zasięg radiowy - zasięg fal elektromagnetycznych, za pomocą których „przesyłane” są informacje, np. polecenie ruchu, z nadajnika do odbiornika. Zasieg sygnalu radiowego zalezy wtedy
w znacznym stopniu od przeszkód, przez jakie musi przeniknąć. Na skutek refrakcji zasieg radiowy moze byc wiekszy niz optyczny.
Dla atmosfery standardowej, dla ktorej zastepczy promien ziemi wynosi 4/3 R, otrzymujemy zasieg ze wzoru nastepujacego: d = 4,12*h^1/2 (h- wys. anteny w metrach)
34. Kto i jakie dane wysyła w AIS?
Kto? - Statek, oznakowanie nawigacyjne np. pławy, tratwy, łodzie ratunkowe (SAR, AIS), brzegowe stacje przekaźnikowe, jednostki lotnicze SAR, służby VTS,
Jakie dane? - Statek - pozycja, kurs prędkość typ statku, status nawigacyjny, informacje związane z bezpieczeństwem; Pławy informacje o pływach i poziomie wody.
35. Współczynnik załamanie fal w jonosferze.
Współczynnik załamania fal w jonosferze: n<1 nj= (1-80,8Ne/f^2)^1/2 ( Ne- gęstość elektronowa, f- częstotliwość ) Jest zmienny w czasie, bo zmienia się gęstość elektronowa.
36. Parametry orbity geostacjonarnej.
h = 36 tys. km, i =0 stopni, h – wysokość orbity tak dobrane by satelita była nieruchoma względem ziemi, i – kąt inklinacji, kąt nachylenia płaszczyzny orbity do równika
Szczególny przypadek orbity geosynchronicznej (prędkość kątowa satelity jest równa prędkości kątowej Ziemi), gdzie inklinacja jest równa 0. Satelita porusza się z zachodu na wschód.
Orbita GEO ma taką wysokość, na której siła przyciągania ziemskiego jest równoważona przez siłę odśrodkową w układzie związanym z obracającą się Ziemią – dla promienia Ziemi 6370km
ta wysokość to 35860,5km (wg PWNu 35786km). Okres jednego obiegu Ziemi jest równy okresowi obrotu Ziemi wokół własnej osi. Strefa widzialności satelity GEO jest wielkością stałą.
37. Sygnały satelity II R-M.
L1(M), L2(M), L2C M- militarny, C- cywilny
38. Różnice segmentu satelitarnego GLONASS , a GPS.
GPS: kąt inklinacji orbity i=55°, horb.=20183km, 6 orbit co 60° na każdej od 4 do 6 satelitów nierównomiernie rozmieszczone
GLONASS: i=64,8°, horb.=19100km, 3 orbity co 120° na każdej 8 satelitów rozmieszczonych równomiernie co 45°. Obecnie jest 30 satelitów z czego 23 są operacyjne.
ECHOSONDA
39. Zdefiniować zakres echosondy i jak dokonywana jest jego zmiana?
Zakres pracy echosondy jest to skala prezentacji obrazu lub zakres obserwowanej wody pod statkiem, zmiana polega na zmianie prędkości zapisu sygnału lub szybkości poruszania
się igły zapisu ( w starych modelach ).
40. Jak zmienia się podzakres echosondy?
Podzakres pozwala obserwować część obrazu pomiędzy statkiem, a dnem. Zmienia się poprzez opóźnienie momentu rozpoczęcia zapisu w stosunku do momentu wysyłania impulsu nadajnika.
41. Jaki jest rodzaj i zakres fal wykorzystywanych w echosondach nawigacyjnych?
Są to fale akustyczne, które rozchodzą się dzięki sprężystości ośrodka. Zakres częstotliwości od 10 do 50 kHz (niekiedy do 100kHz - prace oceanograficzne), zwykle od 20 do 30 kHz.
42. Jaka jest długość dal wykorzystywanych w echosondach nawigacyjnych?
W wodzie są fale o długości od 5do 15cm., ponieważ prędkość propagacji wynosi ok.. 1500m/s.
43. Jaki jest minimalny zasięg echosondy i od czego zależy?
Minimalny zasięg echosondy to najmniejsza odległość od przetwornika, w której można zarejestrować echo. Powinna być nie większa niż, 0,5m. Zależy od długości impulsu nadajnika i
właściwości przetwornika. Jest większa niż ½ T, gdzie T - długość impulsu w wodzie.
44. Jaka jest szerokość charakterystyki promieniowania przetwornika echosondy i na jakie główne parametry ma wpływ?
Powinna wynosić kilkanaście stopni na poziomie połowy moc, aby echosonda pokazywała odległość od dna podczas przechyłów statku. Równocześnie powoduje ona, że echo ma
większą grubość i ogranicza rozdzielczość obrazu.
45. Co to jest rewerberacja i jak można zmniejszyć jej wpływ na pracę echosondy?
Rewerberacją nazywamy rozpraszanie sygnału fali akustycznej echosondy na drobinach powietrza w wodzie. Uniemożliwia to obserwacje dna, gdy w wodzie jest dużo powietrza np.
przy pracy silnika wstecz. Dla zmniejszenia jej wpływu na pracę echosondy przetwornik instaluje się nie za blisko dziobu statku.
46. Jonosferyczna poprawka na wydłużenie drogi sygnału z satelity:
Npj = { (40,3*TEC) / [ 1- (R*cosht)/(R+hjmax) ]^1/2 } * ( 1/f^2)
TEC – pionowa składowa gęstości elektronowej Total Electron Content [el/m2]
R – promień Ziemi
ht – wysokość satelity
hjmax – wysokość jonosfery
f – częstotliwość sygnału chyba
47. Wskaźnik refrakcji troposferycznej:
Nt = ( nt - 1 )*10^6
48. Co to jest faza sygnału?
Faza drgań punktu ośrodka, w którym rozchodzi się fala. Faza określa w której części okresu fali znajduje się punkt fali.
49. Co to jest prędkość grupowa, a co to jest prędkość fazowa?
Prędkość grupowa dla fal rozprzestrzeniających się bez zmiany kształtu impulsu falowego odpowiada prędkości rozchodzenia się impulsu i prędkości rozchodzenia się czoła fali.
W próżni prędkość grupowa światła jest równa prędkości fazowej i jest równa prędkości światła. W ośrodkach materialnych prędkość grupowa światła jest mniejsza od prędkości
światła w próżni. W ośrodkach dyspersyjnych prędkość grupowa jest różna od prędkości fazowej. Prędkość fazowa fali jest to prędkość, z jaką rozchodzą się miejsca fali o tej samej fazie.
52. Źródła błędów w określaniu pozycji:
Źródło Rząd powstałego błędu
Opóźnienie sygnału satelitarnego podczas przejścia przez jonosferę Kilka metrów
Opóźnienie sygnału satelitarnego podczas przejścia przez troposferę Ok. 1 metr
Wielodrogowość sygnału Trudna do oszacowania, zależy od odbiornika
Błąd wzorca czasu satelity Ok. 1,5 m
Błąd efemeryd Ok. 2,5 m
Czynnik geometryczny Tym mniejszy, im mniejszy jest współczynnik DOP
Aktywność słoneczna ?
53. Częstotliwości nośne NSS:
Częstotliwość, MHz Symbol System
1176,4500 E5a Galileo
L5 GLONASS
L5 GPS
L5 Compass
1207,1400 L3 GLONASS
B2 i B2-BOC (E5b) Compass
E5b Galileo
1242,9375-1248,6250 L2 GLONASS
1268,5200 B3 (E6) i B3-BOC Compass
1278,7500 E6 Galileo
1561,1000 E2 Compass
1575,4200 E2-L1-E1 (L1) Galileo
L1 GPS
B1-BOC Compass
1589,7400 B1-2(E1) Compass
1598,0625-1605,3750 L1 GLONASS
54. Parametry widzialności satelitów: ( tabele czytać poziomo - np. 0* tyczy się 31,5* i 7,4 % powierzchni ziemi )
System lub satelita Wysokość, km Minimalna wysokość względem obserwatora Kąt strefy widzialności Powierzchnia zasięgu /
Powierzchnia całkowita Ziemi %
Transit 1 100 0° 5° 25° 31,5° 26,8° 14,4° 7,4 5,4 1,6
GLONASS 19 100 0° 5° 25° 75,5° 70,6° 51,9° 37,5 33,4 19,1
GPS 20 183 0° 5° 25° 76,1° 71,1° 52,4° 38,0 33,9 19,5
Compass (GEO) 21 500 0° 5° 25° 76,8° 71,8° 53,0° 38,6 34,4 19,9
Galileo 23 616 0° 5° 25° 77,7° 72,8° 53,9° 39,9 35,2 20,5
Geostacjonarny 35 888 0° 5° 25° 81,3° 76,4° 57,1° 42,4 38,2 22,8
55. Kiedy wycofano SA?
1 maja 2000 r.
56. Co to jest SBAS?
Satellite Based Augmentation Systems, systemy wspomagania satelitarnego – regionalne systemy dystrybucji poprawek różnicowych dla funkcjonujących NSS.
Poprawki określane przez sieć stacji naziemnych przekazywane są użytkownikom za pomocą satelitów geostacjonarnych. Poprawka składająca się z przestrzennego
błędu efemeryd, błędu zegara satelity i parametrów opóźnienia jonosferycznego tworzy wektor poprawki korekcyjnej. Satelita geostacjonarny SBAS jest identyfikowany
m.in. przez niepowtarzalny kod PRN stosowany w systemie GPS.
57. Jakie są zalety SBAS?
Poprawki różnicowe zwiększają dokładność pozycji w płaszczyźnie horyzontalnej i pionowej. Poszerzenie obszaru, w którym możliwy jest odbiór tych poprawek systemu – zwiększenie
dostępności i niezawodności. Nieprzerwana zdolność ostrzegania użytkownika o niewłaściwym funkcjonowaniu NSS – integrity, zwiększenie bezpieczeństwa.
58. Porównanie wybranych parametrów SBAS:
Parametr System
WAAS EGNOS MSAS QZSS
Kraj lub rejon USA Europa Japonia Japonia
Główny cel nawigacyjny nawigacyjny Nawigacyjno-meteorologiczny Nawigacyjno-komunikacyjny
Dokładność pozycji horyzontalnej 95%, m Ok. 3 Ok. 3 Ok. 3 <1
Liczba satelitów w 2010 r. 2 3 2 -
Docelowa liczba satelitów 3 3 2 3 lub 4
Typ orbity geostacjonarna geostacjonarna geostacjonarna Geosynchroniczna
Wysokość orbity, km 35 786 35 786 35 786 Apogeum – 39 960
Perygeum – 31 612
Kąt inklinacji orbity 0° (GEO) 0° (GEO) 0° (GEO) 43°
Żywotność satelitów 12 lat 12 lat 10 lat 10 lat
Liczba stacji monitorujących 38 34 6 10
Liczba stacji głównych 2 4 2 Brak danych
Liczba stacji korygujących 4 6 2 Brak danych
Pasmo częstotliwości stacja/satelita C C Ka, Ku Brak danych
Pasmo częstotliwości satelita/użytkownik L1 L1 L1 L1, L2,L5
Główny odbiorca systemu Lotniczy, morski Lotniczy, morski Lotniczy, morski Lądowy
59. Co to jest nasycenie systemu?
Parametr mówiący o tym, czy liczba jego jednoczesnych użytkowników jest ograniczona, czy nie.
60. Kiedy uwzględniamy ASF?
ASF – additional second factor, poprawka w Loran C stosowana, gdy sygnał nie przebiega tylko nad wodą, ale też częściowo nad lądem. Odbiornik posiada zarys linii brzegowej w pamięci i
tak wylicza się jaki % drogi sygnału przebiega nad lądem. Im lepszy odbiornik, tym dokładniejszy zarys linii brzegowej. Czasem uwzględnia się różnice w konduktywności podłoża w zależności od pory roku.
61. Kiedy uwzględniamy SWC?
SWC – sky wave correction, poprawka w Loran C na falę jonosferyczną, stosowana gdy przynajmniej jedna z fal w stacjach M – S jest jonosferyczna, a nie przyziemna.
SWC=0 najczęściej na symetralnej linii bazy. SWC pozwala na określenie linii pozycyjnej.
62. Jak odróżnia się sygnał stacji Master od Secondary?
- stacja Master nadaje 9 impulsów, stacja secondary 8
- inne jest kodowanie stacji Master, a inne stacji Secondary (wszystkie takie same)
63. Jak wygląda impuls w Loranie C, co jest punktem odniesienia przy pomiarach?
Nadawany na częstotliwości 100kHz. 1000 µs – czas pomiędzy początkiem jednego a początkiem drugiego impulsu. 8 w przypadku secondary, 9 impulsów w przypadku master.
Gdy sygnał dociera na fali przyziemnej punktem odniesienia jest koniec 3 cyklu (prawie punkt przegięcia obwiedni), czyli chwila 30 µs. Odbiornik identyfikuje go przez korelację z wytwarzanym
przez siebie sygnałem. Gdy sygnał dociera na fali jonosferycznej punktem odniesienia jest maksimum mające miejsce w środku 7 cyklu.
64. Co to jest GRI?
Group Repetition Interval – odstęp pomiędzy początkiem pierwszego sygnału stacji master, a początkiem drugiego (pomiędzy nadawane są sygnały secondary).
65. Z jakich źródeł i na jakich częstotliwościach możemy odebrać sygnał Eurofix?
Ze stacji referencyjnej Loran-C albo GPS. Loran-C – 100kHz, GPS na L1.
66. Jaka jest różnica w zasięgu Omega, a Loran-C?
Omega ma zasięg globalny, a Loran-C nie.
67. Co stanie się 30 VI 2012?
Zostanie dodana kolejna sekunda przestępna, leap second, do UTC. Będzie to 35 korekta.
68. Różnica w czasie między GPS a GLONASS.
W GPS jest tzw. paper-time – czas wzorców. Chodzi o to, że żaden zegar nie sygnalizuje fizycznie TAI i UTC, skale te nazywane są papierowymi skalami czasu, tworzonymi za pośrednictwem całej
sieci różnego rodzaju ośrodków i instytucji naukowych.
69. Co to jest hiperbola?
Hiperbola − krzywa stożkowa będąca zbiorem takich punktów, że wartość bezwzględna różnicy odległości tych punktów od dwóch punktów, nazywanych ogniskami hiperboli, jest stała.
70. Dlaczego fala idąca z satelity się załamuje?
Bo przechodzi przez różne warstwy atmosfery, w których istnieją różne współczynniki refrakcji.
71. Dlaczego radary wykorzystują mikrofale a Loran-C długie?
Bo nie można by zainstalować tak wielkich masztów na długie fale na statkach – wymagane są duże rozmiary anteny nadawczej i odbiorczej.
72. Jak wygląda współczynnik refrakcji w różnych ośrodkach propagacji?
Jonosfera (od 60km nad Ziemią wzwyż) – n<1.
Troposfera (do 16 – 18km nad Ziemią) – n>1
Pomiędzy – strefa neutralna dla fal radiowych.
Współczynnik załamania ośrodka jest miarą zmiany prędkości rozchodzenia się fali w danym ośrodku w stosunku do prędkości w innym ośrodku (pewnym ośrodku odniesienia).
Dokładniej jest on równy stosunkowi prędkości fazowej fali w ośrodku odniesienia do prędkości fazowej fali w danym ośrodku. Woda morska nie jest ośrodkiem propagacji dla fal radiowych!
73. Podaj współczynnik załamania fali w jonosferze.
nj = [ 1 - 80,8*(Ne/f^2) ]^1/2
Funkcja pory roku i doby, wysokości jonosfery, częstotliwości, gęstości elektronowej.
74. Antena podniesiona.
h anteny >> λ fali emitowanej
75. Podaj zalety i wady satelity geostacjonarnego.
Zalety : - pozwala na utrzymanie stałej łączności z nim przy użyciu anteny kierunkowej bez konieczności nieustannej zmiany kierunku ustawienia anteny.
Wady: - niemożliwość objęcia zasięgiem terenów okołobiegunowych, gdyż dla obserwatora znajdującego się na powierzchni Ziemi na północ od równoleżnika 81,3°N
(oraz analogicznie na południe od równoleżnika 81,3°S) orbita geostacjonarna znajduje się w całości poniżej horyzontu.
- duża odległość od Ziemi w porównaniu z orbitami typu LEO lub MEO. Wynikiem tego minimalny czas pomiędzy wysłaniem sygnału radiowego z powierzchni Ziemi, jego przetworzeniem
przez satelitę geostacjonarnego i ostatecznie odebraniem na powierzchni Ziemi w przybliżeniu jest równy 239 ms. Dla porównania w przypadku satelitów systemu Iridium znajdujących się na orbitach
typu LEO 780 km nad powierzchnią Ziemi czas ten jest równy około 5 ms. W praktyce opóźnienia te mogą być nawet kilkukrotnie większe, co odczuwalne jest szczególnie w przypadku prowadzenia
satelitarnego połączenia telefonicznego.
76. Różnice pomiędzy układem lokalnym, a globalnym.
-globalne – takie w których powierzchnia elipsoidy odniesienia na całej powierzchni Ziemi jest maksymalnie zbliżona do powierzchni geoidy. Są to układy geocentryczne, których początek znajduje
się w środku masy Ziemi. Przykłady: World Geodetic System 1972 (WGS-72) i World Geodetic System 1984 (WGS-84). Nazwa każdego z nich jest taka sama co przyjęta w nim elipsoida odniesienia.
-lokalne – takie w których powierzchnia elipsoidy odniesienia, na objętym danym układem fragmencie powierzchni Ziemi jest maksymalnie zbliżona do powierzchni geoidy. Są to układ quasigeocentryczne,
których początek znajduje się w środku przyjętej elipsoidy odniesienia. Przykłady: European Datum 1950 (ED 50) oparty na elipsoidzie międzynarodowej, American Datum 1983 (NAD 83) oparty na
elipsoidzie WGS-84, Tokio Datum (TD) na elipsoidzie Bessel 1841, URSS-42 oparty na elipsoidzie Krasowskiego