1. Współczynnik DOP

1. współczynniki dop (w zał 1. są wzory)

DOP (z ang. Dilution Of Precision) - jest to parametr określający
wpływ geometrii położenia nasłuchiwanych satelitów GPS na wyznaczenie
pozycji. Wyznaczenie pozycji w pomiarach GPS jest realizowane poprzez
przestrzenne wcięcie wstecz. Od położenia satelitów zależy geometria
wcięcia, czyli to jak przetną się wstęgi wahań. Stąd pozycja może być
wyznaczona z większą lub mniejszą precyzją. Wyróżniamy kilka rodzajów
współczynników 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.
Im mniejsza wartość tym bardziej precyzyjny pomiar. Optymalną
wartością współczynników DOP jest 1, przyjmuje się, że krańcową
wartością w pomiarach geodezyjnych jest 6.

Każdy użytkownik satelitarnych systemów nawigacyjnych, aby prawidłowo
posługiwać się sprzętem pomiarowym, powinien zapoznać się z
podstawowymi pojęciami i parametrami, charakteryzującymi warunki
pomiarowe. Wśród nich należałoby wymienić:

DOP (ang. Dilution Of Precision) – 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:

 Współczynnik określający geometryczny rozkład satelitów GNSS
widocznych w danym miejscu i czasie, w wolnym tłumaczeniu jest to
współczynnik „rozmycia precyzji” pomiaru. Wyraża on stosunek objętości
półkuli określonej przez orbity satelitarne i punkt, w którym znajduje
się obserwator, do wielościanu opartego na aktualnie widocznych
satelitach i obserwatorze. Wynika z tego, że  współczynnik DOP≥1.
Przyjmuje się, że rozkład satelitów charakteryzowany poprzez DOP∈<1,3>
jest bardzo dobry, przy DOP∈<3,6> jest on akceptowalny, natomiast przy
DOP>6 nie powinno się wykonywać precyzyjnych pomiarów. W terminologii
dotyczącej GNSS stosuje się często warianty cząstkowe współczynnika
DOP, tj. GDOP (geometryczny), PDOP (pozycji), HDOP (pozycji poziomej),
VDOP (pozycji pionowej), TDOP (czasu), charakteryzujące wpływ
rozmieszczenia satelitów na jedną lub więcej wyznaczanych wielkości.

Błędy geometrii i technologii Po omówieniu błędów: systemu, ośrodka i propagacji sygnału oraz aparatury, zajmijmy się pozostałymi błędami towarzyszącymi technice GPS. Niewłaściwa geometria konstelacji i błędy stosowanych technologii. Określenie położenia z obserwacji GPS opiera się – z geometrycznego punktu widzenia – na procedurze trysferacji i jest geodezyjnym liniowym przestrzennym wcięciem wstecz. Dokładność wyznaczenia współrzędnych anteny tą metodą zależy od rozmieszczenia wykorzystywanych punktów o znanych współrzędnych (satelitów). W przypadku pomiarów GPS tworzone są przestrzenne konstrukcje – ostrosłupy z wierzchołkiem w punkcie, którego współrzędne określamy. Ze względów dokładnościowych korzystniejszy będzie przypadek, gdy satelity rozłożone będą po różnych stronach nieboskłonu, bo wówczas kąty przecięcia linii wyznaczających położenie punktu (stanowiska anteny GPS) nie będą zbyt ostre. Rysunek 1 ilustruje dwa przypadki: korzystnego i niekorzystnego rozmieszczenia satelitów wyznaczających położenie stanowiska. Korzystne i niekorzystne rozmieszczenie satelitów W pomiarach GPS jakość geometrycznej konstelacji satelitów charakteryzuje współczynnik zwany Dilution of Precision (DOP). Jego wartość można policzyć na podstawie macierzy współczynników układu równań obserwacyjnych. Używa się kilku rodzajów współczynników DOP: HDOP – dla wyznaczenia współrzędnych horyzontalnych, VDOP – dla wyznaczenia współrzędnej pionowej, PDOP – dla wyznaczenia współrzędnych przestrzennych (3D), TDOP – dla wyznaczenia czasu. Interpretacją geometryczną współczynnika PDOP jest odwrotność objętości V ostrosłupa utworzonego przez wyznaczane stanowisko i cztery satelity wykorzystywane do obliczeń. Im objętość ostrosłupa jest większa, tym współczynnik PDOP mniejszy i korzystniejsza konfiguracja geometrii satelitów. Przyjmuje się, że jeśli PDOP wynosi 1-3, to warunki do obserwacji są bardzo dobre, gdy 4-5 – dobre, gdy 6 – słabe (ale dostateczne), natomiast nie należy wykonywać obserwacji, gdy PDOP przekroczy 6. Wartość współczynnika charakteryzującego w danej chwili geometrię konstelacji satelitów można odczytać z odbiornika satelitarnego GPS. Oprócz konstelacji satelitów na wyniki pomiaru mogą wpływać błędy stosowanych technologii. Każda z metod pomiarów GPS omówionych wcześniej wymaga przestrzegania ustalonych procedur, a niedokładne ich wypełnianie może spowodować błędy. Na przykład technologia statyczna wymaga wykonywania obserwacji przez określony czas, zależny m.in. od odległości między mierzonymi punktami. Zbyt duże odległości pomiędzy stacjami mogą wprowadzić błędy spowodowane niedokładną eliminacją wpływu refrakcji jonosferycznej i troposferycznej. Na rysunku 2 przedstawiono zależność długości sesji pomiarowej od liczby obserwowanych satelitów dla różnych odległości między punktami. Orientacyjny czas trwania sesji pomiarowej GPS Podobnie jest również w przypadku innych metod, np. źródłem błędów mogą być zbyt krótkie obserwacje na stanowisku mierzonym technologią szybką statyczną (fast/rapid static) przy okreś­lonej liczbie obserwowanych satelitów. W każdym przypadku powinno być to przedmiotem analizy. Duże znaczenie ma tu doświadczenie wykonującego obserwacje. O wpływie poszczególnych rodzajów błędów na pomiar GPS. Wiele podręczników omawiających pomiary GPS podaje szacunkowe wartości poszczególnych błędów składających się na końcowy błąd mierzonej odległości Ziemia-satelita. W tabelce poniżej pokazano błędy, z jakimi możemy się liczyć przy pomiarze odległości do satelity wykonywanym jednym odbiornikiem (single point positioning). Technologie pomiarów względnych (różnicowych) większość z tych błędów w znacznym stopniu eliminują. Rysunek 3 przedstawia orientacyjne dokładności, jakie można osiągnąć, stosując pomiary absolutne i różnicowe, kodowe i fazowe. Błędy przy pomiarze jednym odbiornikiem  Z punktu widzenia użytkownika systemu na dokładność wyznaczania pozycji z pomiarów GPS wpływają przede wszystkim: odległość między mierzonymi punktami, długość obserwacji, stosowana technologia pomiarów, jakość geometrii konstelacji satelitów, właściwe instrumentarium (odbiorniki jedno- czy dwuczęstotliwościowe, anteny wysokiej jakości itp.), harmonogram i strategia wykonywania obserwacji. Orientacyjne dokładności  Jakie dokładności można obecnie osiągać z pomiarów GPS? Najwyższa precyzja niezbędna jest do globalnych i regionalnych badań geodynamicznych oraz do zakładania kontynentalnych i podstawowych krajowych sieci geodezyjnych. Wykorzystanie dwuczęstotliwościowych odbiorników satelitarnych i zaawansowanej techniki poprawiania orbit pozwala już osiągać dokładności 0,1 ppm (1 mm na 10 km). W niedalekiej przyszłości – przy zastosowaniu specjalnych procedur obserwacji, zaawansowanej techniki modelowania orbit i zaawansowanych programów obliczeniowych – będzie możliwe osiąg­nięcie o rząd większej dokładności, tj. 0,01 ppm (1 mm na 100 km). Będzie ją można uzyskać przede wszystkim pomiędzy stacjami GPS pracującymi permanentnie. Jest ich obecnie na świecie kilkaset, z czego najwięcej zainstalowano w Europie.

Pytanie nr 6.
Znalezione w necie na geoforum. Chyba o to chodzi. Odpowiedź wg mnie
znajduje się w pierwszych dwóch akapitach. Reszta dla ciekawskich.
Kolejna osoba mająca te pytanie niech poszuka o tym w innym źródle.
Sisiek

Temat 1
WSPÓŁCZYNNIK DOP

temat 2

Błędy GPS mogą być rozmaitej natury. Ogólnie można je podzielić na te
z przyczyn technicznych i te z przyczyn naturalnych.
Ograniczony dostęp - SA. Na SA składają się dwa procesy: epsilon
(amplituda do 100 m) i delta (amplituda do 50 m). Wpływ SA na pomiar
pseudoodległości jest identyczny dla każdego użytkownika, więc
poprawki różnicowe (o których za chwilę) eliminują SA całkowicie.
Opóźnienie jonosferyczne. Błąd odległości wywołany opóźnieniem w
propagacji fal radiowych wynosi od 20-30 metrów w dzień do 3-6 metrów
w nocy. Zmora tanich odbiorników jednoczęstotliwościowych ( L1, kod
C/A ). Odbiorniki dwuczęstotliwościowe potrafią zniwelować opóźnienie
(w stopniu zależnym od odległości).
Opóźnienie troposferyczne. Opóźnienie to powstaje w dolnych warstwach
atmosfery i jest zależne od temperatury, ciśnienia i wilgotności. Może
wynosić do 3 metrów. Lepsze odbiorniki kompensują je prawie
całkowicie.
Błąd efemeryd. Polega na różnicy między położeniem satelity,
wyliczonym z danych orbitalnych a rzeczywistym. Powodowany jest przez
grawitację Słońca i Księżyca, a także wiatr słoneczny. Poprawki
różnicowe eliminują ten błąd prawie całkowicie.
Błąd zegara satelity. Różnica pomiędzy idealnym czasem GPS a
wskazaniem zegara satelity. Z błędów satelitarnych stosunkowo częsty
jest tzw. pseudorange step, który polega na gwałtownym skoku
pseudoodległości, co powoduje "zgubienie" satelity przez odbiornik na
czas potrzebny do odtworzenia almanachu i efemeryd.
Odbiór sygnałów odbitych. Praktycznie niemożliwy do skompensowania.
Ogranicza się go przez odpowiednią konstrukcję anten.
Błędy odbiornika, czyli błędy pomiaru jakie wystąpią na etapie
obliczania pozycji już w samym odbiorniku GPS, które mogą być
spowodowane szumem, dokładnością oprogramowania oraz zakłóceniami.
Poziom sygnału odbieranego przy powierzchni Ziemi jest niższy od
poziomu wszechobecnego tła radiowego (szumu). Stwierdzono, że niekiedy
przyczyną błędów odbioru mogą być rzeczy z pozoru nieszkodliwe:
telefony komórkowe lub komputery przenośne ze źle ekranowanymi
układami elektronicznymi. Źródłem zakłóceń są także duże instalacje
przemysłowe.
Wpływ czynników na błąd pomiaru - L1 (C/A) SA, wyłączone.
1. Błędy pozycji satelitów.
2. Błędy w wyniku zakłóceń propagacyjnych.
3. Błędy urządzeń nadawczych i odbiorczych.
4. Błędy pozycji stacji obserwacyjnej i stacji nawiązania.
5. Błędy parametrów ruchu obrotowego Ziemi.
6. Błędy opracowania obserwacji GNSS.
7. Błędy wynikające z celowego ograniczenia precyzji.

8. Charakterystyka systemów GPS - Wojtal

Podstawy są opisane w tym PDF-ie, takze wiecej nie szukałem, dołączam
coś o Compassie (z mojego eseju dla Drożynera)

3. RINEX

RINEX (Receiver Independent Exchange System) - niezależny od
odbiornika format wymiany danych. Format stosowany w GNSS niezależny
nie tylko od odbiornika, ale także od programu, za pomocą którego dane
były przetwarzane. Istnieją wersje 2.10, 2.11. 3.0 i 3.01. Wersja
2.10, przechowuje obserwacje pseudoodległości, fazy fali nośnej i
dopplerowskie systemów GPS i GLONASS wraz z pomocniczymi EGNOS I WAAS.
W nagłówku pliku znajdują się informacje o wersji pliku, typu
obserwacji, dane o obserwatorze i odbiorniku, przybliżone współrzędne
oraz informacje o pomiarze. Za nagłówkiem znajduje się część z
obserwacjami z danych satelitów.

4
Algorytm obliczenia pozycji bez wzorów
1 Obliczenie ruchu średniego
2 Obliczenie anomalii średniej
3 Znalezienie anomalii ekscentrycznej
4 Obliczenie długości wektora wodzącego satelity
5 Obliczenie skorygowanego nachylenia orbity
6 Obliczenie skorygowanego argumentu szerokości
7 Obliczenie współrzędnych satelity w płaszczyźnie orbity

Wydaje mi się że to jest to co podawał Grunwald na ćwiczeniach( z tym
iż nie wykonujemy 8 kroku jakim jest obliczenie współrzędnych
geocentrycznych) czyli każdy z nas powinien mieć do w notatkach
dokładnie opisane jak coś mogę wysłać skany

2. Źródła błędów w pomiarach GPS
3. Format RINEX
4. Algorytm wyznaczenia pozycji satelitów na orbicie (pozycjonowanie absolutne)
5. Metody pomiarów szczegółów sytuacyjnych w geodezji klasycznej
6. Rodzaje pomiarów GPS
7. III prawa Keplera
8. Charakterystyka systemów GPS
9. Struktura sygnału gps (czestotliwosci, depesza nawigacyjna,)
10. Wykonywanie sesji statycznych - takie praktyczne.