Zasada pomiaru LP i PO w sys DECCA:

Lp w systemie DECCA określa się na podstawie różnicy czasów między dotarciem do odbiornika fal elektromagnetycznych emitowanych z dwóch odległych punktów stałych. Pomiar różnicy odległości od dwóch radiostacji polega na pomiarze różnicy faz fal elektromagnetycznych wysyłanych przez te radiostacje. System DECCA składa się z czterech radiostacji ( 1 główna i 3 pomocnicze). Pomiary tego dokonuje się za pomocą fazometru wchodzącego w skład urządzenia służącego do wyznaczania pozycji zwanego dekometrem.

ĆWICZENIE XII

Zasada pomiary Lp i PO w sys. GPS: Metoda określania Lp w sys. GPS opiera się na metodzie odległościowej. Określenie współ., statku polega na pomiarze odległości odbiornika od satelity, którego pozycja jest znana. Odbiornik GPS odbiera sygnał z satelity i przeprowadza pomiar czasu przebiegu fali radiowej na drodze satelita- odbiornik. Pomiar czasu realizowany jest za pomocą kodu C/A.

Pojęcie pseudoodległości: w wyniku niedokładnej synchronizacji zegarów: satelity (atomowy) i odbiornika (kwarcowy) uzyskiwany pomiar odległości pomiędzy odbiornikiem a satelitą nie jest rzeczywisty i nosi nazwę psełdoodległości, gdyż zawiera błąd różnicy zegara odbiornika.

PPS- Odbiorniki PPS mogą używać kodu P(Y), kodu C/A lub obydwu. Największa dokładność uzyskiwana jest przy użyciu kodu P(Y) sygnałów o częstotliwościach L1 i L2. Różnica w czasie propagacji sygnałów o różnych częstotliwościach używana jest do wyznaczenia poprawki jonosferycznej. Zazwyczaj odbiorniki PPS używają kodu C/A w celu inicjacji śledzenia sygnałów satelitów i wyznaczenia przybliżonej fazy kodu P(Y). Nadawany jest na częst.

L1=1575,42MHz. Dokładność pozycji przy użyciu tego kodu wynosi L₂= 1227,6 MHz i wynosi 10m, do celów militarnych.

SPS- Standardowy serwis pozycyjny dostarcza informacji o pozycji z dokładnością nie gorszą niż 100 metrów (95%,2D) w rozwiązaniach dwuwymiarowych i 156 metrów (95%,3D) w rozwiązaniach trójwymiarowych. Dokładność informacji o czasie określona jest na nie gorszą niz. 337 nanosekund (95%) w stosunku do skali UTC(USNO). SPS przeznaczony jest głównie dla użytkowników cywilnych. Wymieniona dokładność zawiera wpływ SA, który jest głównym źródłem błędów SPS. Rozkład błędów wyznaczenia pozycji przypomina rozkład normalny z długookresową średnią równą zeru.

A-S uniemożliwia użytkownikom SPS dostęp do kodu Y. Tak więc użytkownicy SPS nie mogą opierać się na bezpośrednim pomiarze kodu P, by zmierzyć dokładnie różnice w propagacji częstotliwości L1 i L2, a zatem określić wielkość poprawki jonosferycznej - kod C/A nadawany jest tylko na częstotliwości L1. L₁=1575,42MHz.

Segmenty. System GPS składa się z 3 segmentów.: kosmicznego, naziemnego i systemu użytkowego (odbiornik)

--Segment kosmiczny: składa się z 24 krążących satelitów. Umieszczone są one na 6 orbitach kołowych tak, że płaszczyzna każdej orbity tworzy z płaszczyzną równika kąt 55⁰. Orbity oddalone są od siebie o 60⁰ dł.geog.

Na każdej z nich są 4 satelity na orbitach własnych lub sąsiednich. Wysokość orbit ok.20200km. obieg ziemi wynosi12h. Widzialność: 4-8 satelitów powyżej 5⁰ nad horyzontem. Satelity wysyłają informacje w postaci zakodowanych sygnałów na dwóch częstotliwościach

f₁ =1575,42MHz, f₂= 1227,6MHZ

--Segment naziemny: składa się z sieci stacji śledzących, głównej stacji kontrolnej oraz stacji przekazujących dane do satelitów.

Oprócz dostarczania podst. danych nawi. ma zastosowanie militarne, umożliwiając naprowadzanie rakiet, pocisków.

Źródła błędów: Jonosferyczna- przewidywalne ok. 5m- zjonizowane powietrze, Atmosferyczne- nieprzewidywalne do 1m, zmiana ciśnienia, temperatury, wilgoci. Błąd pozycji satelity- efemerydy ok. 2.5m.

PDOP- błąd średni wyznaczania pozycji przestrzennej. G_p=PDOPG_6, PDOP=(C_xy+C_yy+C_zz)^1/2

Współczynnik PDOP ma szczególne znaczenie podczas śledzenia jakości procesu odbieranego PDOP można kontrolować na wyświetlaczu odbiornika GPS. Interpretacja geometryczna:

PDOP: jest to liczba proporcjonalna do odwrotności objętości wielościanu rozpiętego na punktach stanowiących pozycję obserwowanych satelitów GPS i na punkcie wyznaczania stacji.

PDOP=1/ V(S_1,2,3,4...k) mniejsza wartość PDOP stwierdza o lepszej konfiguracji satelitów względem stacji.

HDOP- błąd średni pozycji horyzontalnej

G_Ha=HDOP_Go HDOP= (q²_n +q²_e)^1/2

VDOP- średni błąd elipsoidalny G_ver =VDOP_GO VDOP=q_n

BPSK- celem stosowania BPSK jest otrzymanie o wiele lepszej pozycji w wyznaczaniu pozycji. Umożliwiają one wyznaczanie różnic odległości z odbiorników z precyzją do mm. Częstotliwość pracy systemu- satelity GPS są wyposażone w zegary atomowe wytwarzające wysokostabilną częstotliwość 10,23Mhz. Jest to pierwsza częstotliwość systemu. Pomnożenie tej fali przez 154 daje 1575,42 Mhz co odpowiada długości fal ultrakrótkich--- jest to pierwsza częstotliwość nośna L₁. Druga częstotliwość L₂= 1227,60 Mhz--- długość fali 24,45m.

Cel i korzyści filtracji: współczesne systemy nawigacyjne mają zapewniać precyzyjne dane dotyczące ruch statku. Dzięki zastosowaniu filtru Kalmana dane te są dokładniejsze. Dane wyjściowe uwzględniają oprócz aktualnych danych także wcześniejsze pomiary oraz udostępniają informacje o dynamice obiektu nawigacyjnego.

Estymacja, (,): dział matematyczny podający metody za pomocy, których dokonuje się szacunku parametrów rozkładu danej cechy.

wartość estymowana: parametr poddany estymacji, ulega przekształceniom statycznym.

wektor stanu; mamy pozycję: 1.3 wymiarowa, parametry: Δϕ,Δλ,Δh, 2.4 wymiarowa, parametry: Δϕ,Δλ,Δh, Δt

Jeżeli mamy znane: Δϕ,Δλ,Δh, Δt to możemy określić naszą pozycję. Jest to stan naszego odbiornika na daną chwilę.

Metody estymacji: są dwie metody: 1) mniejszych kwadratów- parametry nawigacyjne oraz parametry ruchu statku przetwarzane są jednocześnie na wektor stanu. Jest uproszczoną wersją filtru Kalmana. 2) FILTR KALMANA: uwzględnia dynamikę statku. Pamiętana jest informacja z przeszłości. Filtr ten opiera się o sieć neuronową z jedną warstwą wejściową oraz ukrytą.

W sieci obowiązuje ściśle określony kierunek przejścia sygnałów od wejścia do wyjścia (sieć podaje rozwiązanie). Liczba elementów warstwy wejściowej (2neurony), odpowiada liczbie danych wyjściowych (2 składowe wektora prędkości zliczonej). Ma ona zadanie odebrać sygnał sterowań i przetworzyć go na informację dostępną dla neuronów kolejnych warstw. Proces ten polega na skalowaniu wartości sygnału wejściowego w przedziale <0,1>.

Zasada pomiary Lp i PO w sys. GPS: Metoda określania Lp w sys. GPS opiera się na metodzie odległościowej. Określenie współ., statku polega na pomiarze odległości odbiornika od satelity, którego pozycja jest znana. Odbiornik GPS odbiera sygnał z satelity i przeprowadza pomiar czasu przebiegu fali radiowej na drodze satelita- odbiornik. Pomiar czasu realizowany jest za pomocą kodu C/A.

UKŁADY ODNIESIENIA, WSPÓŁRZĘDNE

Współrzędne wyznaczane przez odbiorniki GPS są podawane w określonych układach odniesienia. Podstawowym układem odniesienia dla techniki GPS jest World Geodetic System 84. Najczęściej stosowane współrzędne to: geograficzne, ECEF XYZ, Universal Transverse Mercator. Układ odniesienia i współrzędne powinny być spójne z mapą, z której korzystamy. Niektóre nowe polskie opracowania topograficzne wykonywane są w układzie WGS 84. Na niektórych polskich mapach morskich zawierających współrzędne geograficzne naniesiono wielkości poprawek - przesunięć do układu WGS 84. W ogólności jednak, polskie mapy wykonane są w układach 1942 i 1965. Stosunkowo proste jest przeliczenie współrzędnych podawanych przez odbiornik GPS na współrzędne płaskie w układzie 1942. Przeliczenie na współrzędne płaskie w układzie 1965 wykonać można w oparciu o znajomość transformacji, której jawna postać nie jest podawana do publicznej wiadomości. Dostępne są komercyjne programy umożliwiające transformację współrzędnych do układu 65 w oparciu o znajomość współrzędnych punktów wspólnych. Szczególnego znaczenia problem układów współrzędnych nabiera w pomiarach geodezyjnych i geodynamicznych.

---