4. Kalibracja anten odbiorczych sygnałów GNSS - typy kalibracji, wyznaczane parametry.
Zmienność położenia centrów fazowych (PCV – Phase Center Variations) anten odbiorników GPS
jest źródłem błędów w precyzyjnych pomiarach satelitarnych, szczególnie w satelitarnej niwelacji precyzyjnej,
badaniach deformacji, opracowaniu sieci geodezyjnych, etc.
Po co kalibracja?
Tworzona jest „mapa” charakterystyki anten, modelowane/lokalizowane są centra fazowe anten (PCO - phase center offset ).
W precyzyjnym pozycjonowaniu GPS stosuje się odpowiednio modele zmienności centrów fazowych na podstawie kalibracji:
• absolutnej (kalibracja robotem),
• względnej,
• kalibracje IGS (International GNSSS ervice), NGS (National Geodetic Survey),
• zależne tylko od kata elewacji satelity lub od elewacji i azymutu.
5.Warunki jakie powinien spełniać w pełni operacyjny system GNSS
GNSS (Global Navigation Satellite System) nie ogranicza się jedynie do wyznaczania pozycji na podstawie jakiegoś systemu satelitarnego, lecz musi również spełniać wszystkie niżej omówione warunki, tj.
Dokładność (accuracy). Pewnym rozwiązaniem jest tu zorganizowanie specjalnego systemu LAAS (Local Area Augmentation System).
Zdolność natychmiastowego ostrzegania użytkownika o niewłaściwym funkcjonowaniu (integrity)
spełnienie warunku integrity jest bardzo trudne i stosuje się do tego dwie metody:
tzw. wewnętrzne lub zewnętrzne.
Metoda wewnętrzna bywa nazywana RAIM (receiver autonomous integrity monitoring)- Polega ona na wykorzystaniu pomiarów wykonanych przy użyciu nadliczbowych satelitów i, niestety, nie daje pewnych wyników.
Administratorzy systemów satelitarnych rozwijają raczej metody zewnętrzne (external methods of integrity monitoring) polegające na kontroli w czasie rzeczywistym sygnału systemu poprzez specjalną sieć stacji naziemnych. Dodatkowym kanałem (GPS integrity channel GIC) wysyłany jest do użytkownika GPS niezależny sygnał zawierający informacje integrity. Do jego transmisji najczęściej wykorzystuje się satelity geostacjonarne, np. Inmarsat. Innym – przyszłościowym – rozwiązaniem w metodach zewnętrznych będzie łączne wykorzystanie sygnałów systemu GPS i sygnałów pochodzących z niezależnych źródeł, np. pomiarów inercyjnych, Loran C, GLONASS czy Galileo.
Nieprzerwane funkcjonowanie (continuity of service).
Warunek ten określa zdolność systemu satelitarnego do zapewnienia żądanego serwisu przez określony czas bez jakichkolwiek przerw.
Dostępność (availability).
Jest to współczynnik wyrażający w procentach czas, w ciągu którego system może być wykorzystywany.
6. Porównwnaie GPS i GLONASS
•Identyczna liczba satelitów - 24 (Rosjanie obecnie nie osiągają tego poziomu)
•Plany orbitalne – 6x4 satelity w GPS i 3x8 w GLONASS
•Inklinacja toru– większa w przypadku satelitów rosyjskich
•Wysokość orbit – amerykańskie satelity znajduj się nad rosyjskimi
•Czas okrążenia Ziemi – większy w przypadku amerykańskich z powodu większej wysokości orbit
•Inny układ odniesienia – w GPS WGS-84, w GLONASS PZ 90
•Metoda kodowania – w GPS CDMA, w GLONASS FDMA
•Oba systemy świadcz serwis dokładny (pasmo P) oraz cywilny (C/A)
7. Rola nakładki EGNOS w nawigacji - European Geostationary Navigation Overlay Service)
-koncepcja cywilnego systemu nawigacji satelitarnej
- 3 satelity geostacyjne (15.5 ͦW , 21.5 ͦE i 25 ͦE ).
-naziemne stacje pomiarowe i kontrolne- 34 stacje przekazują dane do 4 centrów obliczeniowych które uśredniają, korelują, poprawiają i przekazują do 3 satelit geostacyjnych
- poprawa dokładności danych z sieci Navstar
- weryfikacja działania Navstar - aplikacje „Safety of Life”,
-SISNET dane o wiarygodności systemów GPS/ GLONASS przez Internet
- dzięki niej nawigacja wyróżnia się lepszą dokładnością wskazań,wiarygodnością,ciągłością działania i stałą dostępnością usług nawigacyjnych
- SISNET –
Europejski system EGNOSS - wspomaga działanie istniejących systemów nawigacji satelitarnej ( głównie sieci Navstar). Do odbiorników GPS współpracujących z EGNOS wysyłane są sygnały korekcyjne pochodzące z satelitów geostacjonarnych znajdujących się nad Europą. Sygnały te zawierają korekty pozycji podawanych przez sieć Navstar, co kilkukrotnie zwiększa ich dokładność.
Przede wszystkich EGNOS weryfikuje dane pochodzące z sieci Navstar, sprawdzając czy nie doszło do awarii tych satelitów lub błędów podczas transmisji. Dzięki temu dane z sieci Navstar/EGNOS mogą być zastosowane tam, gdzie ze względów bezpieczeństwa, muszą być w pełni wiarygodne. Sa to tzw. aplikacje typu„Safety of Life”, np. Precyzyjna nawigacja samolotów, sterowanie ruchem pociągów czy niektóre akcje ratunkowe.
EGNOS opiera się na trzech satelitach geostacjonarnych (15.5 ͦW , 21.5 ͦE i 25 ͦE ). Na Ziemi znajdują się stacje pomiarowe i kontrolne, które prowadzą ciągłe testy sieci Navstar i satelitów EGNOS. Obliczają poprawki danych GPS, wykrywają nieprawidłowości w transmisji i sprawdzają, czy nie doszło do awarii któregoś z satelitów EGNOS, które z kolei wysyłają je do odbiorników GPS. Jedne ze stacji kontrolnych sieci EGNOS znajduje się w Warszawie, w Centrum Badań Kosmicznych.
8. Polskie stacje DGNSS dla potrzeb żeglugi na Bałtyku.
Polska współpracuje z komitetem e-Navigation IALA w badaniach potencjalnych możliwości transmisji DGNSS przy wykorzystaniu globalnego satelitarnego systemu nawigacji przez 2 polskie stacje bazowe DGPS na Morzu Bałtyckim – DZIWNÓW I ROZEWIE
Pomiar DGNSS – technika różnicowych pomiarów GNSS oparta na pomiarach kodowych pseudoodległości do satelitów GNSS, w której wyznaczane współrzędne są korygowane za pomocą poprawek DGNSS.
Poprawki DGNSS – zbiór danych dotyczących pomiaru kodowego GNSS obliczony na podstawie pomiarów prowadzonych przez stacje referencyjne, wykorzystywany przez odbiornik ruchomy w celu zwiększenia precyzji wyznaczanej pozycji.
Polskie stacje ASG EUPOS, które mogą brać udział w nawigacji żeglugowej na Bałtyku:
KAM1 – Kamień Pomorski,
KOSZ - Koszalin,
WŁAD – Władysławowo,
GDAN - Gdańsk,
ELBL - Elbląg.
10. Zasady planowania pomiarów GNSS przy pomiarach osnów.
Do zasad wykonywania statycznych pomiarów satelitarnych z wykorzystaniem systemu ASG-EUPOS zalicza się m.in.:
wybór lokalizacji – pomiary statyczne należy wykonywać w miejscach, w których bezpośrednim sąsiedztwie nie występują:
przeszkody terenowe wokół punktu powyżej 15º nad horyzontem
elementy infrastruktury technicznej emitujące fale elektromagnetyczne
powierzchnie mogące powodować odbicia sygnałów satelitarnych
warunki techniczne pomiaru:
minimalna liczba obserwowanych jednocześnie satelitów nie powinna być mniejsza od 4
maksymalna wartość parametru PDOP nie powinna przekraczać wartości 6
zalecany interwał rejestracji danych satelitarnych GNSS na punkcie wynosi 5 sekund
zalecana minimalna wysokość anteny nad powierzchnią gruntu wynosi
Opracowanie wyników w postprocessingu może być wykonane:
automatycznie w systemie ASG-EUPOS
przez użytkownika przy wykorzystaniu danych obserwacyjnych ze stacji ASG-EUPOS
Przy projektowaniu sieci geodezyjnej oprócz podstawowych warunków wynikających z zasad pomiarów satelitarnych, należy zwrócić uwagę na następujące elementy:
- dogodny dojazd do punktów sieci w celu zminimalizowania czasu dotarcia do punktu z odbiornikiem
- istnienie zabudowy na punktach utrudniających lub uniemożliwiających pomiar technikami satelitarnymi GPS
- zapewnieniu ciągłej widoczności satelitów w trakcie pomiaru poszczególnych wektorów GPS tworzących sieć geodezyjną,
- zapewnieniu dostatecznej liczby punktów nawiązania sieci GPS (co najmniej 4 o znanych współrzędnych) rozmieszczonych możliwie w taki sposób, by punkty wyznaczane w sieci znajdowały się wewnątrz wieloboku łączącego punkty nawiązania
- zapewnienie nawiązania do sieci wysokościowej
- sieć GPS powinna być tak zaprojektowana aby stosunek liczby obserwacji do liczby niewiadomych był większy od ½