Z jakich segmentów składa się GPS?

W skład GPS wchodzą trzy główne segmenty:

satelitarny(kosmiczny),

kontrolny(naziemny),
użytkowników.

Segment satelitarny jest konstelacją składającą się z co najmniej 24 satelitów (29 obecnie- stan na 18.12.2005). Każdy z satelitów transmituje informację czasową oraz dane nawigacyjne. Satelity rozmieszczone są na sześciu orbitach, na wysokości około 20200km

Segment nadzoru składa się z:
Głównej stacji analizująca stan techniczny satelitów i decydująca o koniecznych korektach,
bezzałogowych stacji śledzących, które stale mierzą pseudodległości, fazy nośne i gromadzą depesze nawigacyjne satelitów, stacje korygujące przesyłające dane aktualizujące pamięć satelitów, synchronizujące czas zegara satelity i inne komendy dotyczące ich funkcjonowania.

Segment użytkowników składa się z różnorodnych odbiorników służących do odbioru oraz przetwarzania sygnału i dekodowania informacji satelitarnej

Jakie rodzaje sygnałów transmituje satelita?

Satelita GPS ciągle transmituje kodowane fazowo sygnały na 2 częstotliwościach fal radiowych L1 i L2 będących wielokrotnościami częstotliwości podstawowych
L1 = 154•f0 = 1575,42 MHz
L2 = 120•f0 = 1227,60 MHz

Używane są dwa czynniki rozpraszające: kod ogólnodostępny C/A (coarse/acquisition-akwizycji zgrubnej) modulowany na częstotliwości L1 oraz kod P zarezerwowany dla celów militarnych USA i innych upoważnionych odbiorców (precise-dokładny) moduluje obie częstotliwości L1 i L2.

Kod P jest sekwencją trwającą 267 dni, każdy z satelitów ma przypisany jednotygodniowy segment tego kodu. Szybkość transmisji wynosi 10.23 MHz.
Kod C/A składa się z 1023 bitów transmitowanych z szybkością 1.023 MHz, cała sekwencja powtarza się więc co 1 milisekundę.

Depesza nawigacyjna nałożona jest na kod P i kod C/A. Dane depeszy nawigacyjnej uaktualniane są co 4 h. Depesza zawiera dane efemerydalne i dane o zegarze oraz almanach. Dodatkowo transmitowane są dane o "zdrowiu" satelitów, współczynniki do modelu opóźnienia jonosferycznego, współczynniki umożliwiające obliczenie czasu UTC.

Dokładność GPS (autonomiczna, DGPS, RTK)

autonomiczna - do 5m
DGPS – do 1m (0,5-do 3m w zależności od sprzętu)
RTK – 2-3cm

źródła błędów w pomiarach GPS?

I Błędy wynikające z działania systemu:
1. Błędy efemeryd
Różnica między prawdziwymi a podawanymi w depeszy nawigacyjnej położeniami satelity na orbicie.
Wynikają one z niedokładności modelu ruchu satelity oraz nieprzewidywalnych perturbacji, a także mogą być fałszowane degradacja sygnału SA (do 2.1m)

2. Zegara w satelitach i odbiornikach
Spowodowany niedokładną synchronizacją wzorców satelitarnych do czasu GPS

3. Wynikające z konstelacji satelitów (DOP)
Wzajemne geometryczne ustawienie satelitów. (im mniejszy DOP tym lepiej)

II Wynikające z faktu propagacji sygnału w ośrodku materialnym oraz błędy powstające w urządzeniach odbiorczych oraz celowe zakłócenia (SA)

1. Refrakcja jonosferyczna
Obecność swobodnych elektronów w jonosferze zmienia kierunek i prędkość propagacji sygnału satelitarnego GPS. Zależy od stanu aktywności jonosfery, może wynosić od kilku metrów do 10-20 w czasie jej silnej aktywności
2. Refrakcja troposferyczna
Na zniekształcenie pomiaru odległości do satelity wpływają zmiany prędkości rozchodzenia się fali elektromagnetycznej w troposferze na skutek zmian gęstości powietrza, wilgotności, temperatury i ciśnienia. Wpływ na błędy pseudodległości wynoszą 2m dla satelity w zenicie i aż 20 –25 dla satelity o wys. horyz. 5º. Błędy refrakcji troposferycznej można wyeliminować do 90% w pomiarach GPS używając modelu uwzględniającego wysokość elewacji satelity.
3. Multipath (wielotorowość)
Ma miejsce wtedy, gdy do anteny odbiornika docierają nie tylko sygnały bezpośrednio (najkrótszą drogą) lecz także odbite od obiektów będących w pobliżu anteny. Błąd pomiaru pseudodległości w granicach 10 do 20 m, a w pewnych przypadkach, wśród wysokich budynków nawet do 100m.
Wpływ efektu multipath można określić z pewnym przybliżeniem wykorzystując 2-częstotliwoścowe obserwacje kodowe i fazowe lub stosując specjalne anten, które niwelują efekt odbić sygnałów.
4. SA – patrz niżej

Opisać SA (rodzaje dostępu do wyników pomiarów)

Ze względów strategicznych przewidziano dwa poziomy dostępu - dostęp standardowy dla odbiorców cywilnych oraz precyzyjny dla armii USA. Standardowy dostęp ze względów technicznych daje dokładność rzędu kilku metrów. Jednak ze względu na możliwość zastosowania nawet takiej informacji w działaniach militarnych, sygnał cywilny był zakłócany pseudolosowym błędem - w wybranych miejscach Ziemi, a później globalnie. Dokładność ustalenia pozycji spadała do około 100 m w płaszczyźnie i do ok 150 w pionie. Błąd ten można było kompensować pod warunkiem znajomości metody zakłócania, oczywiście tajnej. Zakłócanie sygnału nazywane było Selective Availability. Selective Availability polegało na wprowadzeniu zmian parametrów orbit w depeszy nawigacyjnej oraz zaburzenia częstotliwości zegara satelity. Cywilni odbiorcy znaleźli co prawda metody na omijanie tych zakłóceń - wystarczyło stojąc w jednym miejscu uśredniać wskazania przez dłuższy okres czasu. Taki sposób nie nadawał się jednak do zastosowania np. na pocisku kierowanym przez GPS. Odbiorniki cywilne są wyposażane w zabezpieczenia uniemożliwiające zastosowanie ich w niektórych dziedzinach. W szczególności, przestają działać po przekroczeniu pewnej prędkości - starsze odbiorniki 160 km/h, nowsze rzędu 1665 km/h.
1 maja 2000 prezydent USA Bill Clinton nakazał usunięcie celowego zakłócania sygnału, dzięki czemu dokładność określania pozycji dla zwykłych użytkowników wzrosła do około 4-12 metrów.

Pomiary kodowe DGPS

Metoda lokalnych pomiarów różnicowych. DGPS wykorzystuje do wyznaczania pozycji w czasie rzeczywistym kodowe pomiary pseudodległości na częstotliwości L1.
Używa się co najmniej 2 odbiorników, 1 z nich umieszczony na punkcie o znanych, precyzyjnie wcześniej wyznaczonych, współrzędnych i stanowy tzw. stację referencyjną. Drugi ruchomy odbiornik określa pozycję anteny i poprawia ją wykorzystując odebrane ze stacji referencyjnej poprawki poprzez radiomodem lub telefon komórkowy.

W ten sposób eliminowane są błędy:

wpływ jonosfery i troposfery na propagację

sygnału radiowego
błędy zegara satelity
błędy efemerydalne
SA

Całkowicie wyeliminowane zostały błędy zegara satelity (ok. 2m) oraz degradacji SA (ok. 30m). Błąd opóźnienia jonosferycznego z ok. 8m może zmniejszyć do ok. 0.4m, zaś opóźnienia troposferycznego z ok. 2m do ok. 0.3m
Pozycję obiektu ruchomego można w czasie rzeczywistym wyznaczyć z dokł. 0,5-do 3m w zależności od sprzętu i warunków satelitarnych w trakcie obserwacji.
Różnicowy GPS (DGPS) to sposób korygowania niektórych błędów systemu GPS przy wykorzystaniu błędów zaobserwowanych w miejscu o znanej lokalizacji, które następnie są używane do skorygowania odczytów pozycji ruchomego odbiornika.
Podstawą korekcji jest to, że stacja referencyjna "zna" swoją pozycję i w ten sposób określa różnicę pomiędzy znaną pozycją i pozycją określoną przez odbiornik GPS. Uzyskany pomiar błędu jest następnie przesyłany do ruchomego odbiornika, który może poprawić obliczone przez siebie pozycje.

Jakie błędy eliminuje DGPS?

Całkowicie wyeliminowane zostały błędy zegara satelity (ok. 2m) oraz degradacji SA (ok. 30m). Błąd opóźnienia jonosferycznego z ok. 8m może zmniejszyć do ok. 0.4m, zaś opóźnienia troposferycznego z ok. 2m do ok. 0.3m

Pomiary statyczne

Wymagająca kilkudziesięciominutowej lub nawet kilkudziesięciogodzinnej sesji obserwacyjnej przy użyciu co najmniej 2 odbiorników GPS. Odległości między odbiornikami mogą wynosić od kilkudziesięciu m to kilkuset km. Metoda pozwala na uzyskiwanie dokładności subcentymetrowych i może być stosowana do tworzenia geod. osnów podstawowych i szczegółowych.
Odbiorniki GPS mogą zostać umieszczone na poszczególnych pozycjach przez pewien okres czasu (od ok. 2 min., dla niewielkich odległości, nawet do 1 godziny) i rejestrować niesformatowane dane pseudoodległościowe. Tak zarejestrowane dane mogą następnie zostać poddane procesowi post - processingu, który wykorzystuje je jako punkt odniesienia dla ustalenia np. odległości i azymutu. Wyznaczona w ten sposób pozycja może osiągać dokładność rzędu 1 mm, ale w przypadku asymetrycznego rozmieszczenia satelitów lub większych odległości może być znacznie mniej dokładna. Metodę tą można wykorzystywać do wyznaczania bardzo dokładnych współrzędnych danego punktu (np. punktu triangulacyjnego lub współrzędnych punktu umieszczenia anteny na dachu). W ten właśnie sposób wyznaczane są punkty nowych stacji referencyjnych DGPS.

Pomiary RTK

Najbardziej zaawansowaną technologią pomiarów GPS jest właśnie RTK. Sposób przeprowadzania pomiaru jest bardzo podobny do kinematycznego pomiaru DGPS z tą różnicą, że dokładność poniżej 1 cm jest uzyskiwana w czasie rzeczywistym.

Co to jest GLONASS?

Rosyjski satelitarny system nawigacyjny obejmujący swoim zasięgiem cały świat. Podobnie jak GPS jest systemem stadiometrycznym, czyli pozycja jest wyznaczana w punkcie przecięcia czterech sfer o promieniach obliczonych na podstawie czasu propagacji sygnału i środkach znanych z depesz nawigacyjnych wysyłanych przez satelity. Podobnie jak GPS składa się z 3 segmentów.
segment kosmiczny
Z założenia powinien się składać z rozmieszczonych na trzech orbitach 24 satelitów (21 operacyjnych i 3 rezerwowe), lecz ze względu na krótszą od spodziewanych żywotność i problemy finansowe doświadczane przez Rosję w latach dziewięćdziesiątych XX wieku liczba ta jest znacznie mniejsza. Aktualnie na orbicie znajduje się tylko ok. 14 operacyjnych satelitów, co jednak wystarcza do prawidłowego funkcjonowania systemu i liczba ta jest aktualnie powiększana. Kąt inklinacji orbit wynosi 64,8°, dzięki czemu możliwe jest lepsze pokrycie satelitami wyższych szerokości geograficznych niż w przypadku systemu GPS. Zdecydował o tym fakt, że na szerokościach okołobiegunowych prowadzona jest intensywna żegluga przez rosyjskie statki.
GLONASS, podobnie jak GPS Navstar ma dwa kanały: standardowy (o dokładności poziomej 60 m i pionowej 75 m) i kanał precyzyjny. Sygnały sa nadawane metodą FDMA (Frequency Division Multiple Access), co oznacza że każdy satelita ma swoje częstotliwości L1 i L2. Częstotliwości te są uzależnione od miejsca satelity w konstelacji.
W odróżnieniu od GPS kanał dokładnosci standardowej jest dostępny na częstotliwościach L1 i L2, a kanał precyzyjny i depesza nawigacyjna tylko na L2. Użycie kodu precyzyjnego wymaga zezwolenia rosyjskiego Ministerstwa Obrony. Nie stosuje się sztucznego błędu (SA) ani dodatkowego kodowania kanału precyzyjnego (anti-spoofing).
stan na 16 grudnia 2005: 14 satelitów na orbitach, w tym 12 operacyjnych
segment kontrolno-monitorujący:
- wszystkie stacje systemu położone są na terytorium Federacji Rosyjskiej
- stacje monitorują ruch satelitów i pozwalają określić ich status
- pozwalają określić efemerydy, przesunięcia zegarów względem rosyjskiego państwowego wzorca systemu czasu (UTC SU)
- wprowadzają dane nawigacyjne do satelitów (2 razy na dobę)
- główna stacja kontrolna: Golicyno pod Moskwą
- stacje monitorujące: Sankt Petersburg, Tarnopol, Jenisejsk, Komsomolsk

segment użytkowników:
- dokładność dla użytkowników cywilnych 57-70 m w płaszczyźnie poziomej i 70 m w pionowej (na kanale standardowym)
- GLONASS używa geodezyjnego systemu odniesienia PZ 90

Odbiorniki GLONASS produkcji rosyjskiej są przeważnie typami wojskowymi lub okrętowymi. Produkcja cywilnych odbiorników 12 lub 24-kanałowych jest dopiero przygotowywana. Odbiorniki uniwersalne (dla GPS i GLONASS) są produkowane przez niektórych producentów zachodnich: 3S Navigation R100/30T, Ashtech Z18 i inne

Budowa odbiornika GPS

zegar (wykorzystujący oscylator kwarcowy) stanowiący wzorzec czasu i częstotliwości
generator ciągów losowych, którymi modulowane są sygnały nadawane przez GPS
antena
źródło zasilania
nośnik danych
interface użytkownika

Co to jest almanach?

almanach - dane dotyczące aktualnego stanu systemu, w tym przybliżone elementy orbitalne wszystkich satelitów, których znajomość przyśpiesza proces akwizycji i efemerydę - dokładne elementy orbitalne satelity nadającego depeszę, niezbędne do wyznaczania czasu i pozycji. Dodatkowo transmitowane są dane o stanie satelitów, aktualne współczynniki do obliczenia opóźnienia jonosferycznego i dane do obliczenia czasu UTC.

Co to jest PDOP? (PDOP DOP HDOP UDOP TDOP GDOP)

DOP (ang. Dilution Of Precision) – to parametry opisujących wpływ geometrii konstelacji satelitów na wyznaczenie pozycji w systemie GPS. Można rozróżnić następujące rodzaje DOP:

• GDOP – parametr geometryczny opisujący dokładność położenia punktu w 4 wymiarach (3 wymiary przestrzenne + czas)

• HDOP – dla współrzędnych płaskich

• VDOP – dla wysokości

• TDOP – dla pomiaru czasu

• PDOP – współczynnik opisujący stosunek między błędem pozycji użytkownika a błędem pozycji satelity.

Wartość któregoś z parametrów równa 0 oznacza, że w dane chwili pomiar pozycji jest niemożliwy ze względu na zakłócenia, słaby sygnał z satelitów, zbyt małą liczbę widocznych satelitów itp. Im mniejsza jest wartość tego parametru (ale większa od zera) tym pomiar jest dokładniejszy. Przyjmuje się następujące umowne opisy jakości sygnału w zależności od wartości DOP:

DOP	opis
1	idealny
2 - 3	znakomity
4 - 6	dobry
7 - 8	Umiarkowany
9 - 20	słaby
> 20	zły

Błąd rozmycia dokładności pozycji (PDOP) - Stosunek pomiędzy w obliczeniu pozycji użytkownika a błędem w obliczeniu pozycji satelity, informuje o tym kiedy rozmieszczenie satelitów pozwoli uzyskać najdokładniejszy wynik. Pożądany PDOP jest mniejszy od 3. Wartości większe od 7 są bardzo niekorzystne.

charakterystyka kodu P/Y i C/A

P/Y:

*niejawna struktura kodu

*transmitowany na częstotliwościach L1 i L2

*częstotliwość = 10,23 MHz, długośc fali=29,31m

*czas transmisji całego kodu to 266 dni

C/A:

*kod jawny, o znanej strukturze

*transmitowany tylko na częstotliwości nośnej L1

*częstotliwość= 1,023 MHz, długość fali =

*długość kodu wynosi 1023 bitów odmiennych dla każdego satelity (pseudo przypadkowy)

*czas transmisji całego kodu 1 milisekunda

Pojecie efemeryd

Efemeryda to tablica zawierające pozorne pozycje satelitów, Słońca, Księżyca i planet na niebie w określonym czasie i w określonym miejscu na Ziemi. Zawiera również dane o ważnych zjawiskach astronomicznych, takich jak zaćmienie Słońca i Księżyca, pozornej retrogradacji, czasie gwiazdowym i pozycje węzłów księżyca.

Format RINEX

RINEX - znormalizowany format wymiany danych GPS - zespół standardowych definicji i formatów wspomagających bezpłatną wymianę danych GPS i ułatwiających używanie danych z dowolnego odbiornika GPS za pomocą dowolnego oprogramowania. Format składa się z definicji trzech podstawowych wielkości: czasu, fazy i odległości.

składa się z nagłówka i części danymi

w każdej linii pierwsze 60 znaków to informacje a od 61 do 80 komentarz plus 2 znaki na "koniec karetki"

rodzaje plików:

o - dane obserwacyjne

n - nawigacyjne

m - meteorologiczne

g - plik danych nawigacyjnych dla glonass

l - dane nawigacyjne dla Galilleo

h - dane satelitów geostacjonranych z grupy SBAS( w postaci ASCII )

b - to samo tylko dane binarne

c - plik kodów chodów zegarów

Konstelacja satelitów

Orbity satelitów są równomiernie rozmieszczone wokół kuli ziemskiej. Oprócz 21 satelitów podstawowych krążą 3 aktywne rezerwowe, uzupełniające „wątpliwe” miejsca w konstelacji. Wszystkie 24 są rozmieszczone na orbitach w taki sposób, aby w każdym punkcie globu znajdowały się co najmniej cztery nad horyzontem obserwatora. Satelity umieszczone są na wysokości ok. 20 200 km.

Orbity satelitów GPS:

- sześć orbit po 4 satelity każda

- mimośród bliski zeru (orbity prawie kołowe)

- okres obiegu ok. 12 h gwiazdowych

- nachylenie 55°

- równomierne cofanie się węzłów wstępujących 6 płaszczyzn orbitalnych

- znikomy wpływ perturbacji atmosfery

opisz czas GPS

Jest czasem atomowym używanym w systemie GPS. Podstawą skali czasu GPS są atomowe zegary pokładowe umieszczone na satelitach GPS , znajdujące się w ośrodkach sterowania systemem GPS, oraz zegary atomowe US Naval Observatory. Skala czasu GPS jest bardzo zbliżona do skali czasu atomowego

TAI.

TAI – GPS Time = 19 s + C0

19 s – stała różnica czasu

C0 – zmienna w czasie poprawką rzędu 10 nanosekund wynikająca z korzystania w obu systemach różnych zegarów atomowych

UTC – GPS = 8s

Porównać pomiary odległości od satelity kodowe z fazowymi

Pomiar odległości od satelitów
Kodowe
Dokładność metrowa
Jeden pomiar do 4 satelitów pozwala na wyznaczenie współrzędnych punktu w przestrzeni
Nie jest wymagana inicjacja odbiornika
Metoda wygodna w zastosowaniach nawigacyjnych

*Kodowe:

-dokładność ‘metrowa’

-jeden pomiar do 4 satelitów pozwala na wyznaczenie współrzędnych w przestrzeni

-nie jest wymagana inicjalizacja

-metoda wygodna w zastosowaniach nawigacyjnych

*Fazowe

-dokładność ‘centymetrowa’ ’milimetrowa’

-wymaga inicjalizacji odbiornika (wyznaczenie pełnych liczby cykli)

-obecnie często stosowana metoda szybkiej inicjalizacji OTF wymagająca łącznego wykorzystania pomiarów kodowych i fazowych

Planowanie sesji

• ilość punktów do pomiarów

• liczba odbiorników i jakie

• liczba zespołów terenowych

• mapy topograficzne wieloskalowe lub inne

• opis topograficzny punktów

• atlas samochodowy

• lokalizacja punktów (przeszkody terenowe wysokie, zasłony po 20 st., urządzenia elektryczne w pobliżu

• lokalizacja punktów blisko dróg, nie na terenach inwestycji

• punkty nawiązania o klasie wyższej aby oklały teren

• długość sesji zależy od: ilości satelitów, ich geometrii, odległości od stacji ref, sila sygnału od satelity, odległośc między odbiornikami

• liczba sesji n= (S-O)/(r-O) ; S-liczba pktów do pomierzenia; r – liczba odbiornikow; O-pkty wspolne miedzy sesjami

• liczba obiornikow w ostatniej sesji sr = n*r –[s+(n-1)];

Protokół NMEA

Protokół NMEA jest protokołem stosowanym przez stowarzyszenie morskie „National Marine Electronics Association”. Definiuje on sposób komunikacji między urządzeniami elektronicznymi morskimi oraz protokół wymiany danych miedzy tymi urządzeniami. Ma on powszechne zastosowanie w elektronice nawigacji morskiej.

Dane są transmitowane w postaci „zdań”. Pojedyncza sentencja zawiera do 82 znaków. Znakiem zaczynającym dane w protokole jest „$”,dalej następuje identyfikator zdania i pola danych oddzielone przecinkami, a na końcu znajdują się symbole <CR><LF> (carriage return, line feed).

Zakłócenia propagacyjne wpływające na wyznaczaną pozycję

*refrakcja jonosferyczna (najważniejszy błąd, głównie górne partie jonosfery), opóźnienie można policzyć jeżeli dysponujemy odbiornikiem dwuczęstotliwościowym L1 L2

*refrakcja troposferyczna (eliminowany poprzez nieuwzględnienie satelitów znajdujących się najdalej od obserwatora)

*szumy atmosfery i kosmiczne

*interferencja fal wtórnych

Charakterystyka, projekt techniczny systemu ASG- EUPOS/ Segmenty systemu ASG-EUPOS

*system wielofunkcyjny (propagacja korekt różnicowych w czasie rzeczywistym, obliczanie wyników pomiarów oraz udostępnianie danych obserwacyjnych w trybie postprocessing)

*96 stacji referencyjnych oraz dwa centra obliczeniowe w Katowicach i Warszawie

*korzystanie z sygnałów GPS i Glonass w przyszłości Galileo

*system budowany zgodnie z międzynarodowymi standardami technicznymi

*współrzędne wyznaczane w systemie ETRS89 oraz w układach 1965, 1992, 2000

*wymiana danych z krajami ościennymi

*zasięg działania stacji referencyjnych ok.

*odległość między stacjami referencyjnymi wynosi średnio

SEGMENTY:

*segment odbiorczy (stacje referencyjne krajowe i przygraniczne wysyłają pliki obserwacyjne do centrum)

*centrum obliczeniowe (ośrodki obliczeniowe w Warszawie i Katowicach, wyliczanie poprawek dla serwisów czasu rzeczywistego, odbieranie plików obserwacyjnych ze stacji referencyjnych, wyliczanie poprawek korekcyjnych i przesyłanie ich do użytkowników, pełni funkcję konserwacyjne uk odniesienia, cotygodniowa kontrola układu)

*segment użytkowników (otwarta struktura, wszystkie serwisy działają 24 h na dobę przez 7 dni w tygodniu, wystarczy zwykły turystyczny GPS (kodowy C/A), możliwość tworzenia własnych systemów i aplikacji przez użytkowników, ciągła dostępność na obszarze całej Polski umożliwia precyzyjne określenie pozycji, system umożliwia prowadzenie nawigacji w trybie postprocessingu oraz w czasie rzeczywistym)

Wiadomość nawigacyjna (depesza)

*f=50Hz nałożony na obydwa kody P/Y i C/A

*dzieli się na 25 ramek o długości 1500 bitów, każda ramka dzieli się na 5 podramek

*czas transmisji 30 sekund (pełna po 12,5 min)

*zawiera wszystkie informacje o satelitach (almanach, współczynniki modelu opóźnienia jonosferycznego, poprawki zegarów satelitarnych, efemerydy pokładowe satelitów)

Zastosowanie GPS

1. Pomiary statyczne
projektowanie sieci osnów gps
wyznaczanie współrz. punktów osnów geodezyjnych
transformacje współrzędnych do układów lokalnych
modernizacje szczegółów osnowy geodezyjnej
modernizacje ewidencji gruntów
2. Dynamiczne techniki DGPS i RTK
nawigacja pojazdów
inwentaryzacja istniejących osnów geod.
wytyczanie tras rurociągów
tworzenie mapy numerycznych
3. Nawigacja i monitoring pojazdów
nawigacja lądowa
samochodowa
policja, straz pozanra itp
powietrzna
po wodzie
batymetryczne
zanieczyszcenia - monitorowanie

Nawigacja. Odbiorniki GPS umożliwiają wyznaczanie w momencie obserwacji pozycji obiektów lądowych, morskich, lotniczych, kosmicznych. Czas trwania pomiaru jest bardzo krótki, zazwyczaj nie przekracza sekundy. Typowa dokładność jest rzędu kilkudziesięciu metrów, lecz przy wykorzystaniu technik różnicowych (tzw. DGPS), polegających na odnoszeniu własnej pozycji do pozycji stacji GPS o dobrze wyznaczonych współrzędnych, osiaga się dokładność mniejszą od 1 metra.

Pomiary kartograficzne. System umożliwia tworzenie baz informacji geograficznej, szybkie pomiary kartograficzne. Odbiorniki są wyposażone dla tych celów w odpowiednie oprogramowanie, pozwalające na rejestrowanie informacji o terenie, na którym znajduje się obserwator. Opracowanie infromacji z odbiornika GPS ma miejsce zazwyczaj po sesji pomiarowej. Dokładność pomiarów jest lepsza niż 1 metr.

Geodezja. Do tych celów używa się najdokładniejszych metod obserwacyjnych. Po obróbce obserwacji uzyskujemy wiadomości na temat pola grawitacyjnego Ziemi, ruchów bieguna, ruchu płyt kontynentalnych, działalności wulkanicznej i tektonicznej, stanu mórz i oceanów.

Transfer czasu. Każdy z satelitów posiada na swoim pokładzie bardzo dokładny zegar atomowy. Stacja macierzysta kontroluje jego chód, podajac w depeszy poprawki w stosunku do chodu zegarów laboratoryjnych. W ten sposób każdy użytkownik odbierający sygnał GPS ma możliwość porównania chodu własnego zegara z zegarami laboratoryjnymi. Dokładność transferu czasu jest rzędu 60 nanosekund.

Czynności wstępne przy pomiarach(g 1.12 rozdział V)

POSTANOWIENIA OGÓLNE:

1. Pomiar metodą RTK służy do przestrzennego określenia położenia punktu w czasie rzeczywistym

w oparciu o odebrane przez odbiornik dane z systemu satelitarnego oraz poprawki

(korekty) RTK przekazywane z sieci stacji ASG-EUPOS.

2. Zakres wykorzystania współrzędnych płaskich i wysokości punktów wyznaczonych metodą

RTK powinien być dostosowany do konkretnych zadań geodezyjno-kartograficznych

i wymaganych w tych pracach dokładności.

3. Sposób uzyskania dostępu oraz otrzymania poprawek RTK znajduje się na stronie internetowej systemu ASG-EUPOS

SPRZĘT POMIAROWY:

1. Do pomiarów metodą RTK wykorzystuje się odbiorniki dwuczęstotliwościowe mające możliwość

odbioru poprawek VRS lub FKP.

2. Wewnętrzne ustawienia odbiornika należy dostosować do danego typu odbiornika i metody

pomiaru.

3. Należy zapewnić centryczne i poziome ustawienie anteny nad wyznaczanym punktem z dokładnością

przewidzianą dla konkretnego typu zdania geodezyjno-kartograficznego.

4. Moduł komunikacji powinien umożliwiać odbiór poprawek RTK oraz wymianę informacji

potrzebnych do uzyskania tych poprawek poprzez transmisję GSM/GPRS lub przy zastosowaniu

innych metod.

5. Zaleca się, aby oprogramowanie kontrolera sterującego pracą odbiornika GNSS umożliwiało

wizualizację parametrów obserwacji satelitów, postępu i jakości rozwiązania, w szczególności

takich jak:

1) liczba obserwowanych satelitów,

2) wartości współczynnika PDOP,

3) średnie błędy współrzędnych wyznaczanego punktu,

4) typ rozwiązania: autonomiczne, DGNSS, float, fixed

6. Zastosowanie do pomiarów metodą RTK innych odbiorników niż opisane w punkcie 1, wynikać może z postępu technicznego.

POMIAR METODĄ RTK:

1. Pomiar należy wykonywać w odpowiednich warunkach terenowych, przy czym na punktach

mierzonych należy unikać:

1) zakryć horyzontu spowodowanych przeszkodami terenowymi typu: budynki, drzewa,

krzewy itp.,

2) występowania w bezpośrednim sąsiedztwie aktywnych elementów infrastruktury technicznej

typu: nadajniki radiowe/GSM/inne, linie energetyczne, kolejowe, tramwajowe

itp.,

3) przeszkód terenowych mogących powodować odbicia sygnałów satelitarnych typu: budowle,

drzewa, krzewy, samochody itp.

2. Przed pomiarem, antenę odbiornika należy scentrować i spoziomować nad wyznaczanym

punktem, z wykorzystaniem statywu lub tyczki z libellą.

3. Sposób pomiaru wysokości anteny nad punktem:

1) w przypadku umieszczenia anteny na statywie – tak jak przy pomiarach statycznych (§ 8

pkt 2),

2) w przypadku umieszczenia anteny na tyczce – wysokość tyczki należy skontrolować

przed i po pomiarze.

4. Podczas pomiaru odbiornik powinien:

a) rejestrować dane obserwacyjne z co najmniej 5 satelitów GNSS dla dwóch częstotliwości

(L1 i L2),

b) przetwarzać obserwacje z satelitów GNSS o wysokości horyzontalnej większej lub równej

10_,

c) dokonywać wyznaczeń przy wartości współczynnika PDOP mniejszej od 6.0.

5. Przed rejestracją wyznaczonych współrzędnych mierzonego punktu należy się upewnić, że

otrzymano rozwiązanie typu fixed, a średnie błędy wyznaczonych współrzędnych odpowiadają

wymaganiom wykonywanego zadania.

6. W przypadku pomiarów punktów granicznych, punktów osnowy pomiarowej lub innych,

otrzymane wartości powinny być sprawdzone za pomocą drugiego, niezależnego pomiaru

wykonanego metodą RTK, metodą klasyczną (poligonową lub wcięć) lub inną.

7. W metodzie RTK, poprzez drugie niezależne wyznaczenie należy rozumieć:

1) pomiar wykonany przy powtórnej inicjalizacji odbiornika,

2) pomiar wykonany innym zestawem pomiarowym,

3) pomiar i opracowanie obserwacji w trybie post-processingu.

8. W przypadku dwukrotnego, niezależnego pomiaru, otrzymane różnice nie powinny przekraczać

następujących wartości: dx, dy ≤ 0.06 m, dh ≤ 0.09 m.

9. Przyjęcie podczas pomiarów innych zaleceń wynikać może z postępu technicznego.