ĆWICZENIE XII
Zasada pomiary Lp i PO w sys. GPS: Metoda określania Lp w sys. GPS opiera się na metodzie odległościowej. Określenie współ., statku polega na pomiarze odległości odbiornika od satelity, którego pozycja jest znana. Odbiornik GPS odbiera sygnał z satelity i przeprowadza pomiar czasu przebiegu fali radiowej na drodze satelita- odbiornik. Pomiar czasu realizowany jest za pomocą kodu C/A.
Pojęcie pseudoodległości: w wyniku niedokładnej synchronizacji zegarów: satelity (atomowy) i odbiornika (kwarcowy) uzyskiwany pomiar odległości pomiędzy odbiornikiem a satelitą nie jest rzeczywisty i nosi nazwę psełdoodległości, gdyż zawiera błąd różnicy zegara odbiornika.
PPS- Odbiorniki PPS mogą używać kodu P(Y), kodu C/A lub obydwu. Największa dokładność uzyskiwana jest przy użyciu kodu P(Y) sygnałów o częstotliwościach L1 i L2. Różnica w czasie propagacji sygnałów o różnych częstotliwościach używana jest do wyznaczenia poprawki jonosferycznej. Zazwyczaj odbiorniki PPS używają kodu C/A w celu inicjacji śledzenia sygnałów satelitów i wyznaczenia przybliżonej fazy kodu P(Y). Nadawany jest na częst.
L1=1575,42MHz. Dokładność pozycji przy użyciu tego kodu wynosi L2= 1227,6 MHz i wynosi 10m, do celów militarnych.
SPS- Standardowy serwis pozycyjny dostarcza informacji o pozycji z dokładnością nie gorszą niż 100 metrów (95%,2D) w rozwiązaniach dwuwymiarowych i 156 metrów (95%,3D) w rozwiązaniach trójwymiarowych. Dokładność informacji o czasie określona jest na nie gorszą niz. 337 nanosekund (95%) w stosunku do skali UTC(USNO). SPS przeznaczony jest głównie dla użytkowników cywilnych. Wymieniona dokładność zawiera wpływ SA, który jest głównym źródłem błędów SPS. Rozkład błędów wyznaczenia pozycji przypomina rozkład normalny z długookresową średnią równą zeru.
A-S uniemożliwia użytkownikom SPS dostęp do kodu Y. Tak więc użytkownicy SPS nie mogą opierać się na bezpośrednim pomiarze kodu P, by zmierzyć dokładnie różnice w propagacji częstotliwości L1 i L2, a zatem określić wielkość poprawki jonosferycznej - kod C/A nadawany jest tylko na częstotliwości L1. L1=1575,42MHz.
Segmenty. System GPS składa się z 3 segmentów.: kosmicznego, naziemnego i systemu użytkowego (odbiornik)
--Segment kosmiczny: składa się z 24 krążących satelitów. Umieszczone są one na 6 orbitach kołowych tak, że płaszczyzna każdej orbity tworzy z płaszczyzną równika kąt 550. Orbity oddalone są od siebie o 600 dł.geog.
Na każdej z nich są 4 satelity na orbitach własnych lub sąsiednich. Wysokość orbit ok.20200km. obieg ziemi wynosi12h. Widzialność: 4-8 satelitów powyżej 50 nad horyzontem. Satelity wysyłają informacje w postaci zakodowanych sygnałów na dwóch częstotliwościach
f1 =1575,42MHz, f2= 1227,6MHZ
--Segment naziemny: składa się z sieci stacji śledzących, głównej stacji kontrolnej oraz stacji przekazujących dane do satelitów.
Oprócz dostarczania podst. danych nawi. ma zastosowanie militarne, umożliwiając naprowadzanie rakiet, pocisków.
Źródła błędów: Jonosferyczna- przewidywalne ok. 5m- zjonizowane powietrze, Atmosferyczne- nieprzewidywalne do 1m, zmiana ciśnienia, temperatury, wilgoci. Błąd pozycji satelity- efemerydy ok. 2.5m.
PDOP- błąd średni wyznaczania pozycji przestrzennej. Gp=PDOPG6, PDOP=(Cxy+Cyy+Czz)1/2
Współczynnik PDOP ma szczególne znaczenie podczas śledzenia jakości procesu odbieranego PDOP można kontrolować na wyświetlaczu odbiornika GPS. Interpretacja geometryczna:
PDOP: jest to liczba proporcjonalna do odwrotności objętości wielościanu rozpiętego na punktach stanowiących pozycję obserwowanych satelitów GPS i na punkcie wyznaczania stacji.
PDOP=1/ V(S1,2,3,4...k) mniejsza wartość PDOP stwierdza o lepszej konfiguracji satelitów względem stacji.
HDOP- błąd średni pozycji horyzontalnej
GHa=HDOPGo HDOP= (q2n +q2e)1/2
VDOP- średni błąd elipsoidalny Gver =VDOPGO VDOP=qn
BPSK- celem stosowania BPSK jest otrzymanie o wiele lepszej pozycji w wyznaczaniu pozycji. Umożliwiają one wyznaczanie różnic odległości z odbiorników z precyzją do mm. Częstotliwość pracy systemu- satelity GPS są wyposażone w zegary atomowe wytwarzające wysokostabilną częstotliwość 10,23Mhz. Jest to pierwsza częstotliwość systemu. Pomnożenie tej fali przez 154 daje 1575,42 Mhz co odpowiada długości fal ultrakrótkich--- jest to pierwsza częstotliwość nośna L1. Druga częstotliwość L2= 1227,60 Mhz--- długość fali 24,45m.