str045 (3)

Ilorncyjny proces obliczeniowy można prowadzić zarówno na powierzchni kuli, jak i elipsoidy, lot;/ w odniesieniu do wyznaczania współrzędnych w systemie GPS wygodnie jest dokonywać '>l>lli:/oń w układzie kartezjańskim (x, y, z), natomiast otrzymane w ten sposób współrzędne kopcowe odbiornika, przeliczyć na wielkości elipsoidalne. Istota tej metody polega na założeniu liniowości zmian mierzonego parametru nawigacyjnego oraz kolejnym powtarzaniu obliczeń, nli/ymu|ąn coraz lepsze przybliżenie pozycji obserwowanej. Proces iteracji trwa tak długo, aż pi/yronty współrzędnych osiągną dowolnie założone, najczęściej bardzo małe, wartości - e. W pi.iklyce nawigacyjnej realną wartość przyrostu współrzędnych e można oszacować jako

0    001 m. Warunek ten można zapisać jako :

lX.-X_M|<6,    (4.47)

gdzie

X < wektor przyrostu współrzędnych w k - tym kroku iteracji,

1    wartość graniczna dla przyrostu współrzędnych.

Liczba kolejnych iteracji w tej metodzie zależy ściśle od odległości pomiędzy pozycją przyjętą do obliczeń, która w nawigacji utożsamiana jest ze współrzędnymi zliczonymi. Oznacza to. że w przypadku systemu pozycyjnego jakim jest GPS, którego odbiorniki wyznaczają współ-i/ędne pozycji średnio co 1-2 sekund, praktycznie pierwsze przybliżenie - iteracja - umożliwia wyznaczenie z określoną dokładnością (ograniczoną wartością graniczną).

4.1.3.3.2. Pomiary fazowo

Uzyskiwanie wysokich dokładności określeniu pozycji w systemie GPS możliwe jest dziś dzięki fazowym technikom pomiaru pseudoodlogloścl. W przeolwleństwle do techniki kodowo--korelacyjnej, która umożliwia wyznaczenie odległości w relacji satelita - odbiornik / doklnd nością rzędu kilku metrów, wykorzystanie pomiarów fazy fali nośnej umożliwia wyznaczanie odległości z błędami rzędu kilku centymetrów. Ten typ pomiarów wykorzystywany jest przede wszystkim w aplikacjach pomiarowych, które charakteryzują się wysokimi wymaganiami w zakresie jakości wyznaczeń takich jak: szeroko rozumiana geodezja czy hydrografie morska. Ponieważ długość fali nośnej sygnałów GPS jest nieporównywalnie mniejsza (ok. 20 cm) w stosunku do długości kodu C/A lub P, stąd wyznaczenie parametru fazy fali możliwe Jest technicznie z dokładnością do 1 % jej długości, co odpowiada wartości - ok. 2 mm.

Zastosowanie mobilnych fazowych zestawów GPS zrewolucjonizowało techniki goudo zyjne oparte generalnie o pomiar kątów i odległości metodami optycznymi. Ich wykorzystanie cechuje bardzo wysoka precyzja, mobilność i nieporównywalnie wyższa od Innych li" linii' szybkość realizacji prac.

4.1.3.3.2.1. Istota pomiaru fazy

Technika pomiarów fazowych GPS opiera się na pomiarze w odbiorniku różnicy fu/ \</> fal o dwu częstotliwościach:

>    Częstotliwości generowanej przez wewnętrzny generator odbiornika (o stałej wartości).

>    Przesuniętej o efekt Doppler'a częstotliwości sygnału transmitowanego przez satelitę,

który dociera do odbiornika GPS (ulegającej ciągłej zmianie).

Pozornie technika pomiarów fazowych nie różni się od pomiarów kodowych. W obu wy padkach wynikiem pomiaru jest pseudoodległość, z tą jednak różnicą, że w przeciwieństwie do pomiarów kodowych mała długość fali skutkuje tak zwaną nieoznaczonością pomiaru fazy wyrażoną zmienną N(t₀). Oznacza ona pewną niewiadomą wielokrotność początkową pełnych cykli fazowych dzielących satelitę i odbiornik (rys. 4.11), od której rozpoczęto pomiar fazy. Zagadnienie nieoznaczoności pomiaru fazy związane jest z okrężnym systemem jo| pominie możliwego w ramach jednego okresu, który odpowiada długości fali pomiarowej. Ponleweż taka sama wartość fazy sygnału GPS powtórzy się dokładnie co 20 cm (długość fali) odległości dzielącej satelitę i odbiornik - niewłaściwe oszacowanie początkowej liczby cykli fn/owych może skutkować błędem w wyznaczeniu pseudoodległości. Tą technikę wykorzystywane w nawigacji już podczas II wojny światowej, gdzie pierwszy raz podczas lądowania w Normandii zastosowano hiperboliczny system Decca. Zasadniczym problemem w nawigacyjnych syste mach fazowych, przez analogię, była również trudność w określeniu pozycji początkowej, od której rozpoczynano zliczanie różnicy faz z poszczególnych par stacji, bowiem istniało, po dobnie jak w przypadku sygnałów GPS, prawdopodobieństwo pomyłki podczas wyznaczanie właściwego - początkowego - pasa pozycyjnego. Ten sam problem występuje w systemach radionawigacyjnych (Decca, Loran C, AD-2 itp.)

95