1. Metody wyznaczania wsp. na podstawie obserwacji GNSS

Metoda kodowa polega na dokładnym pomiarze czasu odbioru kodów C/A i P na jednej lub dwóch częstotliwościach L₁ i L₂. Kod C/A na częstotliwości L1 , kod P na obu L1 i L2. Pomiar różnicy czasu pomiędzy momentem odbioru ramki a czasem jej nadania (zapisanym na początku każdej ramki) daje czas Δt przebiegu sygnału od satelity do odbiornika GPS (d = c · Δt). Dokładność tej metody jest rzędu pojedynczych metrów. Ze względu na dużą wartość prędkości rozchodzenia się fali radiowej (bliską prędkości światła w próżni), duży wpływ na błędy pomiaru ma niedokładność wzorca czasu w odbiorniku. Do rozwiązania problemu 4 niewiadomych (x, y, z i t) konieczny jest pomiar 4 pseudoodległości (4 satelity). Współrzędne mogą być obliczone na każdą epokę niezależnie. Metoda ma zastosowanie kinematyczne (w nawigacji), gdzie współrzędne punktu zmieniają się z epoki na epokę (metoda fazowa nie daje takich możliwości, gdyż występuje wtedy więcej niewiadomych).

Rosnące możliwości procesorów oraz rozwój systemu GPS (zmiany polityki co do sygnałów oraz nowy sygnał L5) umożliwiają wykorzystanie technik ustalania pozycji zastrzeżonych wcześniej dla pomiarów stacjonarnych. Dzięki temu również cywilne urządzenia nawigacyjne zwiększają swoją dokładność do kilku-kilkunastu centymetrów.

Równanie obserwacyjne pomiarów kodowych (pseudoodległości)

P_i^k= ρ_i^k+ c(Δt_i- Δt_i^k)+ Δρ^k_{i, trop}+ ρ^k_{i, ion}+ c(b^k+ b_i)+ ε

k, j – indeksy satelity (k) oraz odbiornika (i)

P – pseudoodległość

ρ – odległość geometryczna (satelita - odbiornik)

c – prędkość światła

Δt – błąd zegara

Δρtrop – opóźnienie troposferyczne

Δρion – opóźnienie jonosferyczne

b – opóźnienie sprzętowe

Metoda fazowa polega na pomiarze różnicowym faz na jednej lub dwóch częstotliwościach L₁ i L₂. Jest to pomiar fazy sygnału przychodzącego φ.

d = Nλ + λφ

gdzie:

d - pseudoodległość,

N - całkowita liczba pełnych długości fal mieszczących się w odległości satelita - Ziemia,

λ - długość fali, na której pracuje,

φ - pomierzona faza sygnału przychodzącego.

Metoda fazowa jest dokładniejsza, dokładność rzędu kilku milimetrów, lecz posiada ona pewne wady, takie jak np. konieczność wyznaczenia nieoznaczoności fazy N (nazywane inicjalizacją odbiornika). Dopiero przy pomiarze do 4 satelitów dopiero dla 3 epok możliwe jest rozwiązanie (wyznaczenie pozycji) 12 obserwacji (12 długości do satelitów) i 10 niewiadomych. Niemożliwe są zastosowania kinematyczne, chyba że niewiadome nieoznaczoności fazy zostaną wyznaczone na początku pomiaru na podstawie metod statycznych i nie wystąpią utraty cykli. Jeśli zostanie utracona łączność z satelitą to na nowo musimy inicjalizować instrument (tzn. wyznaczać N). Niezbędne są szybkie metody inicjalizacji (np. On-The-Fly).

Równanie obserwacyjne pomiarów fazowych

φl_i^k= ρ_i^k+ c(Δt_i- Δt_i^k)+ Δρ^k_{i, trop}- ρ^k_{i, ion}- λ₁ N ^k_{l, i} + c(b ^{φ l, k}- b_{φ i, k})+ ε

φl_i^k= L1^k_i* λ₁

k, j – indeksy satelity (k) oraz odbiornika (i)

P – pseudoodległość

ρ – odległość geometryczna (satelita - odbiornik)

c – prędkość światła

Δt – błąd zegara

Δρtrop – opóźnienie troposferyczne

Δρion – opóźnienie jonosferyczne

N – nieoznaczoność -przypadkowa liczba całkowita cykli fazowych wyznaczana na początku pomiaru ( ma tą samą wartość dla nieprzerwanych pomiarów i tego samego satelity). jest wiele różnych interpretacji ta jest Wielgosza chyba najlepsza

b – opóźnienie sprzętowe

1. ASG-Eupos

O ASG najlepiej uczyć się(czytać) ze strony internetowej: http://www.asgeupos.pl/index.php?wpg_type=tech_rtk

Pamiętając o tym że w RTK ( MAC, VRS, FKP) przesyłane są surowe obserwacje potocznie tylko nazywane poprawkami.

ASG-EUPOS (Aktywna Sieć Geodezyjna EUPOS^[1]) – sieć składająca się z 98 stacji permanentnych, zlokalizowanych w instytucjach naukowych^[2] oraz w Ośrodkach Dokumentacji Geodezyjno-Kartograficznych na obszarze Polski, ze średnią wzajemną odległością 70 km.

System służy do generowania i wysyłania do odbiorców poprawionego sygnału GNSS (czyli GPS i GLONASS), dzięki czemu można znacznie zwiększyć dokładność lokalizacji punktu na powierzchni ziemi za pomocą urządzeń GPS.

System umożliwia, przy wykorzystaniu pomiaru GPS-RTK, lokalizację z dokładnością 3 cm (składowa pozioma) i 5 cm (składowa pionowa). Natomiast w systemie POZGEO i POZGEO-D dokładność wyznaczenia pozycji w post-processingu może być rzędu 1 mm. System ASG-EUPOS jest w pełni funkcjonalny od czerwca 2008. Wcześniej podobny system, ASG-PL, istniał jedynie dla Województwa Śląskiego (od 2004) i umożliwiał porównywalne dokładności dla całego obszaru województwa. ASG-EUPOS był wzorowany na śląskich rozwiązaniach w zakresie poprawy jakości pozycjonowania w systemie GPS.

Dzięki zastosowaniu nowoczesnych technologii oraz doświadczeń pozycjonowania System ASG-EUPOS daje możliwości wykorzystania swoich usług w wielu branżach, w których wysokiej jakości dane mają duże znaczenie.

ASG–EUPOS (Aktywny System Geodezyjny) to wielofunkcyjny system pozycjonowania satelitarnego należący do rodziny referencyjnych systemów naziemnych. System ten jest częścią europejskiego systemu EUPOS (w którego budowę oprócz Polski zaangażowało się jeszcze 14 krajów Europy Środkowej i Południowej m.in. Niemcy, Rosja, Czechy, Węgry, Serbia, Rumunia).

Można w nim wydzielić trzy segmenty :
• stacje referencyjne (odbierają sygnał z satelitów GNSS – Global Satellite System, który jest połączeniem GPS i GLONASS)
• centra obliczeniowe (obliczanie poprawek i konserwacja systemu)
• użytkownicy
Cały system kierowany jest przez główne Centrum Zarządzające w Warszawie, wspomagane przez Centrum Regionalne w Katowicach.

Stacje referencyjne

Jednym z trzech głównych segmentów systemu ASG-EUPOS jest segment odbiorczy. Jego rolą jest zbieranie danych obserwacyjnych do satelitów GNSS i przekazywanie ich w czasie rzeczywistym do Centrum Obliczeniowego. Składa się on z równomiernie rozłożonych na obszarze Polski i państw sąsiadujących stacji referencyjnych GNSS. Zgodnie ze standardem EUPOS przy budowie segmentu odbiorczego przyjęto następujące założenia:

• średnia odległość pomiędzy stacjami wynosi 70km,

• do sieci stacji referencyjnych włączone zostały istniejące stacje EPN i IGS,

• współrzędne stacji wyznaczone zostaną w systemie ETRS89 oraz układach państwowych,

• w stacjach referencyjnych wykorzystano jedynie precyzyjne dwuczęstotliwościowe odbiorniki GNSS.

• miejsca zainstalowania stacji referencyjnych wybrano tak, aby zapewnić dogodne warunki obserwacji satelitów GNSS.

Krajowe stacje referencyjne w większości zlokalizowane są na budynkach administracji publicznej szczebla wojewódzkiego i powiatowego, placówkach badawczych i budynkach oświaty.

3. Dane i produkty IGS.

Międzynarodowa Służba GNSS (IGS, ang. International GNSS Service) jest związkiem ponad 200 ogólnoświatowych agencji, które zbierają dane z permanentncyh stacji GPS i GLONASS. Podstawowym celem IGS jest:

• opracowanie efemeryd precyzyjnych, globalnych modeli jonosfery i troposfery,

• prowadzenie badań w dziedzinie geodezji, geofizyki i geodynamiki,

• działalność w zakresie wdrażania technologii GNSS. Jest to możliwe dzięki wszechstronnej koordynacji i organizacji współdziałania stacji GPS, których liczba szybko wzrasta, i które obsługiwane są przez rozmaite instytucje naukowo-badawcze na całym świecie (na zasadzie dobrowolnej współpracy). Duża ilość danych obserwacyjnych GPS, gromadzonych z sieci permanentnej IGS, jest archiwizowana według ściśle ustalonych standardów, które również opracowano w celu numerycznej obróbki obserwacji i redystrybucji wyników obliczeń.
  
  IGS jest członkiem FAGS(ang. Federation of Astronomical and Geophysical Data Analysis Services) i działa w ścisłej współpracy z IERS (ang. International Earth Rotation Service). Dzięki prowadzonemu w ramach tej współpracy zagęszczaniu układu ITRF, możliwe jest określanie współrzędnych każdej stacji IGS w jednolitym globalnym układzie odniesienia z dokładnością rzędu 5 mm. Jest to jedno z najważniejszych zadań IGS, ale nie jedyne.

Inne z nich to:

• wyznaczanie wysokiej jakości efemeryd satelitarnych GPS/GLONASS, parametrów ruchu obrotowego Ziemi, prędkości stacji (roczne i miesięczne), poprawek zegarów satelitów i odbiorników GPS, parametrów refrakcji jonosferycznej i troposferycznej

• oraz pozyskiwanie obserwacji meteorologicznych, jako uzupełnienia obserwacji satelitarnych. Wśród efemeryd precyzyjnych satelitów GPS wyróżnić można zależnie od szybkości otrzymania: szybkie predykowane (ang. IGS Ultra Rapid), szybkie (ang. IGS Rapid) oraz końcowe (ang. IGS Final). Realizację zadań IGS zapewnia hierarchiczna struktura organizacyjna, w skład której wchodzą: stacje podstawowe oraz lokalne sieci satelitarne, centra danych, centra analiz oraz stowarzyszone centra analiz (ang. Analysis and Associate Analysis Centers), koordynator analiz (ang. Analysis Coordinator), biuro centralne (ang. Central Bureau), kierownictwo (ang. Governing Board).

Produkty IGS:

IGS zbiera, archiwizuje, udostępnia dane obserwacji GPS z wystarczającą dokładnością do realizacji celów z wielu dziedziń: naukowych, inżynierskich oraz badań innych.:

Dane:

Ground observations (naziemne obs)	Latency (opóźnienia)	Updates(aktualizacje)	Sample Interval (przedziały)	Archive locations (archiwum)
GPS&Glonass	~1day	daily	30 sec	CDDIS (US-MD)
	~1 hour	hourly	…	…
	~15 min	15 min	1 sec(*)
GPS Broadcast ephemerides
GLONASS Broadcast ephemerides
Meterological
GPS

PRODUKTY:

Zestawy danych są analizowane i łączone, tworząc produkty IGS zestawione w tabelachIGS products support scientific activities such as improving and extending the International Terrestrial Reference Frame (ITRF) maintained by the International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS), monitoring deformations of the solid Earth and variations in the liquid Earth (sea level, ice sheets, etc.) and in Earth rotation, determining orbits of scientific satellites, and monitoring the troposphere and ionosphere.

GPS Satellite Ephemerides/Satellite & Station Clocks	Ground observations	Latency (opóźnienia)	Updates (aktualizacje)	Sample Interval (przedziały)	Archive locations (archiwum)
Broadcast
Ultra Rapid (predicted half)
Ultra-Rapid
Rapid
Final
Glonass Satellite Ephemerides
Final	~5cm	12-18 days	every Thursday	15 min	CDDIS
Geocentric Coordinates of IGS
…
Earth Rotation Parameters: Polar Motion, Polar Motion Rates Length of day
…
Atmospheric Parameters
…

• efemerydy satelitów GPS i GLONASS ( parametry orbit w zależności od dokładności I czasu oczekiwania na ich wyznaczenie : IGS Ultra Rapid, IGS Rapid, IGS Final) http://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods.html

• współrzędne i prędkości stacji IGS,

• parametry zegarów satelitów i stacji IGS,

• parametry EOP (ruchu obrotowego Ziemi),

• parametry jonosfery

• paramery troposfery