ściągi 1, Gepdezja nst KPSW - Bydgoszcz, Semestr 5, GW, gw, GW, wyższa, geodezja wyższa

Geodezja Satelitarna : wykorzystanie pomiarów satelitów ziemi do wyznaczenia współrzędnych punktów naziemnych w jednolitym układzie odniesienia.

Współczesna Geodezja satelitarna- wykorzystuje pomiary wykonane za pomocą sztucznych satelitów ziemii.

POLREF - punkty określone z dokładnością do mm.

ZASTOSOWANIE OBSERWACJI SZTUCZNYCH SATELITÓW ZIEMI możliwość wyznaczenia współrzędnych punktów na FPZ, dzięki temu : możliwość utworzenia kontynentalnych lub nawet światowych jednolitych sieci geodezyjnych, badanie odchyleń ruchu satelitów od orbit keplerowskich pozwala na obliczenie wartości spłaszczenia ziemi , lepszego wyznaczenia figury ziemi, nakreślenie przebiegu geoidy względem elipsoidy, wyznaczenia parametrów góóóórnych warstw atmosfery ziemskiej.

POMIARY SATELITARNE PRZED GPS

1 Geod. Obserwacje SSZ (sztuczny satelita ziemi)

2 Obserwcje fotograficzne

3 Metody laserowe (SLR)

4 Metoda pomiarów dooplerowskich ( system TRANSIT) zmiana częstotliwości sygnału odbieranego spowodowana wzajemnym ruchem nadajnika i odbiornika sygnału) - nadal wykorzystywana

5 Pomiary interferencyjne bardzo długich baz ULBI

Pomiary SLK - istota tej technik: pomiar czasu przelotu impulsu elektromagnetycznego na drodze stacja - satelita - stacja

b. Wyznaczanie współrzędnych stacji

czyli jeśli znane są położenia SV w momentach obserwacji to potrzebne sa 3 pomiary, aby wyznaczyć składowe (czyli XYZ stacji w układzie geocentrycznym

Impuls wysylany do SV musi być jak najkrótszy (10-100 ps) dokładność pomiaru odległości 1 cm

Stacja SLR

- obliczenie efemeryd SV

- kontrola śledzenia SV przez teleskop lasera

- obliczanie wielu parametrów w czasie rzeczywistym

- kontrola czasu

Pomiary SSZ sieci triangulacji satelitarnej

1. Pierwsze pomiary przy pomocy lunetek teleskopów; potem teodolitów; rejestracja momentów przejść SV przez połódnik lokalny

2. Połowa lat 60 - konstrukcja kamer satelitarnych - rejestracja momentu ekspozycji fotograficznej SSZ na tle gwiazd - dla celów efemerydalnych

3. Zasada pomiarów przy triangulacji satelitarnej - tą metodą wyznaczono kierunki bardzo długich baz ( 500-4000 km). Satelita musi być obserwowany jednocześnie przez przynajmniej parę stacji

4. Triangulacja satelitarna odegrała bardzo dużą rolę w rozszerzeniu sieci geodezyjnych np. dowiązanie odległych wyspdo sieci kontynentów; połączenie sieci kontynentów; błąd połorzenia punktu w układzie geocentrycznym 5 m

5. SSZ wymusiły rozwó nauki o:

- orbitach SSZ i ich perturbacjach

- polu grawitacyjnym ziemskim

- wyznaczaniu kształtu ziemi

VLB - pomiar długich baz

Wykorzystuje pozagalaktyczne radioźródła - kwazary

Istota pomiaru

- radioźródło o znanej pozycji ( znany kąt ) emituje falę

- czoło fali osiągnie P1 z opóżnieniem względem P2

- przynajmniej 3 pomiary _ wyznaczenie skadowych

- porównanie momentów ( sygnały nagrane na taśmach)

Na podstawie całodobowych obserwacji 10 radioźródeł składowe wektora wyznacza się z dokładnością rzędu kilku cm. Wartości średnie wyprowadzane na podstawie kilkuletnich obserwacji mają dokładność kilku mm.

System TRANSIT

- w 1967 - odostępniony został użytkownikom cywilnym

- uruchomiony jako system nawigacyjny do obsługi Marynarki USA

- zasada pomiaru

równanie obserwacyjne metody:

liczba całkowitych cykli sygnału dudnienia

częstotliwość generowana w odbiorniku

częstotliwość generowana odbieranego

odległość satacja - satelita w momencie

wyznaczanie r2 - r1 w momentach t2 i t1

const dla jednego przelotu

częstotliwość transmisji prze\z satelitę

wyznaczenie współrzędnych stacji

uzyskiwane dokładności rzędu 0.5 m

GPS - globalny system pozycyjny.Oparty jest na satelitarnych (emitowanych przez satelity) sygnałach radiowych . Pozwala na określenie dokładnej pozycji, prędkośći i czsu w każdym miejscu kuli ziemskiej, niezależnie od pory dnia , doby oraz warunków pogodowych. Składa się z trzech segmentów: kosmiczny, kontrolny, użytkownika. Składa się z ok. 65 000 części.

Segmenty satelity (8):

1. System wprowadzania na orbity

2. System śledzenia i sterowania

3. System kontroli położenia i prędkośći

4. System nawigacyjny

5. System kontroli reakcji

6. System kontroli termicznej

7. Kontroli i mechaniczny

8. Blok zasilania

OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA ORBIT

1.Mimośród bliski zero (orbita prawie kołowa)

2. Okres obiegu bliski 12 godz.

3. Nachylenie 55 st. Do płaszczyzny równika

4. Równomierne rozmieszczenie płaszczyzn orbitalnych

5. Znikomy wpłw perturbacji atmosferycznych.

Płaszczyzn orbitalnych jest 6

SEGMENT KONTROLNY

1. Gł. Stacja wykonuje:

- monitorowanie, zarządzanie cała konstelacją satelitów

- uaktualnianie danych nawigacyjnych

2. System stacji kontrolnych

#5+1 główna monitorowanieruchu sv

# 3 kontrolne z antenami telemetrycznymi do łączności

3. Stacje monitorujące

# wysokooperacyjne wzorce czasowe

#nieprzerwane obserwacje

#przesyłane w pakietach do MCS (stacja główna0

4. Stacje kontrolne

#przesyłane dane do MCS (stacja główna0

# przesyłane dane do SV (satelita)

5. Segment użytkownika Użytkowy, wojskowy, cywilny

2 grupy użytkowników PPs - precyzyjne systemy dostęp do dokładnych informacji - wojskowy, SPS - cywilny

PODZIAŁ ODBIORNIKÓW CYWILNYCH:

1 nawigacyjne

2geodezyjne

3 cywilne

w zależności od typów rejestracji danych:

1 pseudoodległościowe z kodem C/A (nawigacyjne)

2 fazowe C/A (geod.)

3 pseudoodległościowe C/A i P

4 fazowe C/A i P

Pseudoodległość - przybliżona odległość do satelity z dokładnością 100 m.

ZESTAW UŻYTKOWNIKA

1 ODBIORNIK PODŁĄCZONY DO ZASILANIA

2 ANTENA

Orbity normalne - idealizacja bierzemy pod uwagę tylko si,ły centralne pola grawitacyjnego ziemi. Wtedy r-nie ruchu

PRAWA KEEPLERA

1 orbity są eliptyczne- ciało przyciągające znajduje się w ognisku

2 wektory wodzące od ciała centralnego do poruszającego się zakreślaja równe pola w równym czasie

3 Ruch planet odbywa się wokół słońca ( okres = średniej wartości promienia wodzącego)

Do opisu położenia i ruchu satelity potrzebnych jest 6 elementów keplerowskich (, , i, a, e, f) zamiast f może być T - czas ostatniegpo przejścia przez perygeum  kąt węzła, w - argument perygeum i - nachylenie płorbity do pł równika

Perygeum - jest to miejsce w którym satelita jest najbliżej ziemii.

Apogeum - najdalej

STRUKTURA SYGNAŁU GPS

1. Na falach elektromagnetycznych . Podstawowa zależność

2. Modulacja fazowa

3. Składowe sygnału satel;itarnego

! Częstotliwość podstawowa: f0 = 10,23 MHz

! Częś. L1 :154f0

! L2 120 f0

! Kod P: f0

! Kod C/A f0/10

! Depesza nawigacyjna

4. Uwagi ogólne

a) oscylatory na SV generują częstotliwość podstawową f0

b) częst. L1 i L2 poprzez przemnożenie f0 przez liczbę całkowitą są one modulowane kodami ( sekwencje +1 i - 1 jest to modulacja fazowa

5. Kody PRN

! Sposób tworzenia - rejestr przesuwny

! Przykład 5 - bitowy

6. W sygnale GPS

a) kod C/A generowany przez rejestr przesuwny 10 - bitowy ( wyst. na częst. L1)

b) kod P kombinacja dwóch rejestrów przesuwnych 10 - bitowych ( na L1 i L2)

7. DEPESZA NAWIGACYJNA

a) przesyłana w ciągu 12,5 min. (składa się z 37500 bitów)

b) pełen zakres informacji przesyłany jest co 12.5 min ale każda jednostka podstawowa zawiera w pierwszych 3 podzakresach informacje niezbędne do wyznaczenia pozycji

c) depesza zawiera informacje o zegarze na satelicie o " zdrowiu satelity, różne dane i poprawki

d) jednostka podstawowa : powtórzona 25 razy , zawiera 1500 bitów

e) 1500 bitów podzielonych na 6 podtablic

1 współrzynniki do modulowania chodu zegara sv

2 i 3 dane efemerydalne

4 i 5 dane dla wojska oraz różne współczynniki i poprawki a także informacje( przybliżone) o wszystkich sv systemu ( tzw. almanach)

dane z pierwszych trzech podtablic powtarzane są 25 razy

dane z podtablic 4 i 5 zmieniają się aby mieć całość :25

TYPY OBSERWACJI

1 Pseudodległości

2 Pomiary fazowe

3 Pomiary dooplerowskie

Pseudoodległość miara odległości między stacją a satelitą

Sposób pomiaru: mierzony jest czas przejścia sygnału od sv do anteny poprze porównanie (korelację) identycznych kodów PRN generowanych przez sv i odbiornik

Główne błędy: niedokładność chodu zegarów odbiornika i sv

Mierzymy wielkość

Równanie obserwacyjne pseudoodległości

odległość geometryczna stacja - satelita

poprawka chodu zegara sv

poprawka chodu zegara odbiornika

prędkość światła

popr. Jonosferyczna

popr. Troposferyczna

pozostałe błędy

Rozwiązanie nawigacyjne

Niewiadome

Rozwiązanie - linearyzacja równań

Pomiary fazowe

obserwacja fazowa jest różnicą pomiędzy fazą sygnału sv zmierzoną w odbiorniku a fazą sygnału w danej epoce t

Pomiar fazowy zakumulowany: odczyt licznika int

Pomiar fazowy - r-nie obserwacyjne

Kombinacje pomiarów fazowych (redukcja błędów)

pojedyńcze różnice

podwójne różnice

portójne różnice

Rozwiązanie z podwójnych różnic z pomiarów fazowych

Program GPPS - kolejne kroki

1 Przybliżone współrzędne z pomiarów pseudoodległości ( 100 m)

2 Rozwiązanie z potrójnych różnic =0,5 m

3 Rozwiązanie z podwójnych różnic ( parametr ambiguity jako liczba rzeczywista ) = 10 cm

4 Rozwiązanie z podwójnych różnic ambiguity przyjęte za znane zaokrąglone do liczby rzec\zywistej =2mm

ŻRÓDŁA BŁĘDÓW W POMIARACH GPS

1 ograniczony dostęp - sztuczne błędy wprowadzane przez amerykańskie Ministerstwo Obrony powodujące kontrolowane obniżenie pomiarów pseudoodległości do ok.. 30 m

2 Błedy związane z propagacją sygnału przez atmosferę są to opóżnienia jonosferyczne powodowane przez obecność wolnych elektronów w jonosferze oraz opóżnienia troposferyczne jakich doznaje sygnał po przejściu przez dolne warstwy atmosfery . Opóżnienia troposferyczne mogą być wyeliminowane przez użycie odbiorników dwuczęstotliwościowych. Opóżnienia troposferyczne powodują błędy rzędu 30m dla niskich satelitów , dla wysokich dochodzą do 3 m.

3 Błędy związane z satelitami - są to błędy wyznaczenia orbit satelitów na podst. efemeryd zawartych w depeszy satelitarnej oraz bł. Chodu zegarów satelitów Bł. Wyznaczenia orbity jest to różnica pomiędzy obliczonym położeniem satelity a jego pozycją pod nieobecność kodu S-A nie przekracza 3m.

REDUKCJA BŁĘDÓW Z POMIARÓW RÓŻNICOWYCH

1 Błęfdy pochodzące od satelity

! Błędy efemeryd ( w tym bł. Kodu S.A. oraz niedokładność ruchu satelity) - eliminowane prawie całkowicie prez poprawkę różnicową

! Bł. Zegara satelity - całkowicie eliminowane przez poprawkę różnicową

2 Bł. Kodu S.A.

! Celowe zmienianie efemeryd satelity

! Celowe zaburzenia wskazań zegara

Oba bł. Całkowicie eliminowane są w procesie różnicowym przy odpowiedniej szybkośći transmisji danych ( w przypadku pomiarów w czasie rzeczywistym)

3 Bł związane z propagacją sygnału

! Opóżnienie jonosferyczne - prawidłowo kompensowane do odległości rzędu 250 km.

! Opóżnienia troposferyczne prawie całkowicie kompensowane w procesie różnicowym.

4 Bł. Które nie zostały zredukowane w pomiarach różnicowych ( wyznaczanie względnej pozycji

! Odbiór sygnałów odbitych ( wielotorowość)

! Szumy pomiarowe (kodu i fazy)

Ośrodki wpływające na propagację sygnału elektromagnetycznego

TROPOSFERA

! OD POW. ZIEMI DO WYS. Ok.. 40 km

! Jest ośrodkiem niedyspersyjnym (zabużenia sygnału nie zależą od jego częstotliwości dla częstotliwośći < 30 GHz)

! Opóżnienie troposferyczne od 2 m dla sygnałów dla ziemi do 25 m dla sygnałów dochodzących od SV mających kąt elewacji = 5 st.

! Poprawka ta zależy od temp. wilgotności , ciśnienia: zmienia się w zależności od wysokości anteny.

! Obliczona poprawka troposferyczna musi być odjęta od obserwowanych pseudoodległość (P lub C/A) lub od obserwacji fazowych ( po zmianie na cykle)

TROPOSFERA - WPŁYW NA GPS

! Mieszanina części suchej i mokrej

! Część sucha 90% całkowitej refrakcji troposferycznej, można wymodelować (2-5%)

! Część mokra - brak możliwośći prodykcji rozkładu pary wodnej\

! Składnik mokry -" wkład" w refrakcję - 30 cm na naszych szerokościach geograficznych może być wymodelowany do około 2-5 cm

! Modele troposfery

# doświadczalne

# najczęściej wykorzystywane

JONOSFERA

! Od 100 km do1000 km n.p.z

! Zawiera wolne elektrony

! Jest ośrodkiem dyspersyjnym - różnie wpływa na różne częstotliwości

JONOSFERA - WPŁYW NA GPS

1. Dwa główne efekty :spowolnienie modulacji fali nośnej ( opóźnienie jonosferyczne; pozorne wydłużenie drogi przebiegu sygnałów satelitarnych oraz przyspieszenie fazy fali nośnej ( oznacza pozorne skrócenie drogi stacja - satelita)

2. Efekt jonosferyczny jest proporcjonalny do zawartości wolnych elektronów ( od tego zależy opóźnienie jonosferyczne)- TEC

Pseudoodległośći na dwóch częstotliwościach

a) wzór

b) pseudoodległośći

z (2) i (3) otrzymujemy wzór na odległość geometryczną wolną od wpływu jonosfery

WYRÓWNANIE SIECI GPS

1 Wektory

a) wektor swobodny - definicja : niech Pi ( Xi, Yi, Zi) orza Pj (Xj, Yj, Zj) będą dwoma punktami w układzie kartezjańskim współrzędnych; położenie punktów jest nieznane , znane są natomiast różnice odpowiednich współrzędnych; wektorem swobodnym nazwiemy wektor różnic współrzędnych

b) nazwijmy

punktem referencyjnym - punkt mający współrzędne WGS 84 np.. Punkt sieci polref, punkt osnowy państwowej o wyznaczonych współrzędnych w układzie ETRF 89)

punktem pseudoreferencyjnym punkt mający współrzędne globalne wyznaczone techniką GPS metodą autonomiczną ( z dokładnośćią rzędu kilkudziesięciu metrów)

c) wektor nawiązany wektor zaczepiony w punkcie referencyjnym

wektor pseudoswobodny - wektor zaczepiony w punkcie pseudoreferencyjnym

i - punkt pseudoreferencyjny

i' i i" - przykładowe możliwe położenie punktu i

r - promień obszaru prawdopodobnego błędu ( rzędu kilkudziesięciu metrów)

Dane obserwacyjne po obliczeniu wektorów w wyniku "post - processingu"

_ składowe wektorów swobodnych

przestrzeń pomierzonych wektorów

odpowiednie podmacierze kowariancyjne lub wagowe

Przyjęty model stochastyczny dla założonego błędu losowego określenia wektora (oznaczamy go jako )

zerowa macierz oczekiwana

dana macierz kowariancji

Wyrównanie sieci GPS można przeprowadzić

a) w układzie satelitarnym

b) w płaszczyżnie odwzorowawczej

Wyr. W ukł. satelitarnym

a) z 1 punktem stałym (referencyjnym lub pseudoreferencyjnym)

b) z większą liczbą punktów stałych (referencyjnych)

Jeżeli mamy do dyspozycji tylko punkty pseudoreferencyjny możliwe tylko (a)

Układ r-ń obserwacyjnych( 3 równania dla każdego wektora)

z podmacierzą kowariancyjną

Do układu r-ń popr. Dołączamy:

a) warunek metody najmniejszych kwadratów:

b) warunki współrzędnych dla p-ów referencyjnych ( lub p-u referencyjnego)

Układ r-ń normalnych

A - macierz współczynników (tworząca) złożona z zer i jedynek dla wierszy odnoszących do powyższych r-ń (a) oraz z odwrotnośći założonych błędów średnich współrzędnych p-ów referencyjnych dla r-ń (b)

X - wektor niewiadomych współrzędnych p-ów sieci

L - wektor obserwacji , składa się z obliczonych przed wyrównaniem składowych wektorów GPS dla r-ń (a) lub z zer (b)

P - macierz wag o strukturze blokowo przekątniowej

Przekształcenie układu r-ń normalnych z p-u poprzedniego

BdX = - dW

gdzie:

macierz układ r-ń normalnych

przyrost wekt. Niewiadomych względem wektora przybliżonego X

przyrost wektora wyrazów wolnych

Formuła iteracyjna

PRZELICZANIE współrzędnych z układu satelitarnego do układu odwzorowanego

1. Najcześciej do układu 65 (5-strefowy, nad elipsoidą Krasowskiego; w 4 strefach odwzorowanie quasi - streograficzne w, 5 Gaussa - Krugera)

Przeliczanie współrzednych z układu satelitarnego do układu 65 - różne sposoby postępowania \

a) przejście między elipsoidą GRS 80 A. Krasowskiego - transformacja przestrzenna 7 parametrowa

b) odwzorowanie sieci na płaszczyżnę układu 65

- punktowo (np.. Program GPS TRANS )

- wektorowo (GEONET)

W metodzie punktowej stosujemy punktowe prawo odwzorowania dla określonej strefy układu 65 wg wzoru w postaci

W metodzie wektorowej projekcja wyrównanych wektorów na płaszczyznę odwzorowawczą układu 65 - każdemu wektorowi odpowiada na elipsoidzie Krasowskiego wektor biegunowy (długość linii geodezyjnej + jej azymut)

c) otrzymane w b współrzędne x y - zbiór dla wszystkich punktów sieci - transformowane są jeszcze raz wg regół transformaxcji układu płaskiego w płaski z uwzględnieniem współrzędnych punktów łącznych

Transformacja ta umożliwia

1. Wykonanie prawidłowej oceny dokłaedności współrzędnych płaskich

2. Przygotowanie danych do transformacji HAUSBRANTA dla współrędnych płaskich

d) ostatni etap - transformacja HAUS. Punkty łączne (wyższej klasy) otrzymyją współrzędne wyjściowe, poprawki rozrzucone na punkty sieci

POZYCJONOWANIE W CZASIE RZECZYWISTYM

Metoda Post - Processing

pomiary w terenie
obróbka pomiarów kameralnie (współrzędne)

metody: DGPs i metody statyczne.

REAL TIME

Metody: DGPS i RTK

DGPS dzieli się na: 2) real time i 1) post processing. (gdy ΔX ΔY, ΔZ ΔΔΔ

- punktowo (np.. Program GPS TRANS )

- wektorowo (GEONET)

W metodzie punktowej stosujemy punktowe prawo odwzorowania dla określonej strefy układu 65 wg wzoru w postaci

Transformacja ta umożliwia

1. Wykonanie prawidłowej oceny dokłaedności współrzędnych płaskich

2. Przygotowanie danych do transformacji HAUSBRANTA dla współrędnych płaskich

d) ostatni etap - transformacja HAUS. Punkty łączne (wyższej klasy) otrzymyją współrzędne wyjściowe, poprawki rozrzucone na punkty sieci

POZYCJONOWANIE W CZASIE RZECZYWISTYM

Metoda Post - Processing

pomiary w terenie
obróbka pomiarów kameralnie (współrzędne)

metody: DGPs i metody statyczne.

REAL TIME

Metody: DGPS i RTK

DGPS dzieli się na: 2) real time i 1) post processing. (gdy ΔX ΔY, ΔZ ΔΔΔ

- punktowo (np.. Program GPS TRANS )

- wektorowo (GEONET)

W metodzie punktowej stosujemy punktowe prawo odwzorowania dla określonej strefy układu 65 wg wzoru w postaci

Transformacja ta umożliwia

1. Wykonanie prawidłowej oceny dokłaedności współrzędnych płaskich

2. Przygotowanie danych do transformacji HAUSBRANTA dla współrędnych płaskich

d) ostatni etap - transformacja HAUS. Punkty łączne (wyższej klasy) otrzymyją współrzędne wyjściowe, poprawki rozrzucone na punkty sieci

POZYCJONOWANIE W CZASIE RZECZYWISTYM

Metoda Post - Processing

pomiary w terenie
obróbka pomiarów kameralnie (współrzędne)

metody: DGPs i metody statyczne.

REAL TIME

Metody: DGPS i RTK

DGPS dzieli się na: 2) real time i 1) post processing. (gdy ΔX ΔY, ΔZ ΔΔΔ

POMIARY STATYCZNE

Kolejność obliczeń - GPPS

1. przybliżone współrzędne z pomiarów pseudoodległości (ok. 100 m)

2. Rozwiązania z potórjnych różnic δ _xyz≈ 0,5 m

Potrójne różnice

3. Rozwiązanie z podwójnych różnic (parametr ambiuity) jako liczba rzeczywista tzw. Float sol)

4. Rozwiązanie z podwójnych różnic ambiuity przyjęte za znane (zaokrąglone do liczb całkowitych). Pomiar fazowy zakumulowany odczyt licznika

Obserwacja fazowa jest różnicą pomiędzy fazą sygnału zmierzoną w odbiorniku a fazą sygnału generowanego w odbiorniku - w danej epoce t:

ZAWARTOŚĆ ZBIORU WEJŚCIOWEGO DLA PROCESU WYRÓWNANIA (NP. PROGRAM GEOLAB)

Wyrównanie sieci w układzie satelitarnym (geolab) jest równoległy do WGS 84.

Przeprowadzenie:

z jednym punktem stałym (referencyjnym i pseudoreferencyjnym)
z większą ilością punktów stałych (referencyjnych)

jeżeli mamy do dyspozycji tylko punkty pseudoreferencyjne możliwy jest tylko pierwszy sposób. Punkt referencyjny to punkt majacy współrzędne WGS 84 np. punkt sieci EUREF - POL, POLREF, punkt osnowy państwowej.

Wektory:

wektor swobodny
wektor nawiązany

Wyrównuje się dane obserwacyjne uzyskane po obliczeniu wektorów (czyli ich przybliżone współrzędne.

- składowe wektorów swobodnych:

- odpowiedenie podmacierze kowariancyjne

WYNIKI OBLICZEŃ PROGRAMU GPPS

Otrzymujemy:

zbiór wektorów (opisany przez Δx, Δy, Δz) - przybliżone współrzędne (∼ 50 m)
(δx, δy, δz) macierz kowariancji

Na podstawie tego utworzymy wejście do programu wyrównującego (ADJUSTING). Do przeprowadzenia wyrówanania potrzebne są:

zbiór wektorów
macierz kowariancji

ZBIORY OBSERWACYJNE

opis wielkości zawartych w zbiorach (znaczenie fizyczne, wykorzystanie do obliczeń). Typy oserwacji które muszą być wykorzystane w procesie pozycjonowania przy uzuciu metody autonomicznej

W zbiorach obs. Zawarte są nastspujace wielkości:

pseudoodległość - wyznaczenie pozycji z dokładnością rzędu pojedyńczych metrów
pomiary fazowe
pomiary Dopplerowskie

Pseudoodległość jest to miara odległości między stacja a satelitą . Mierzona jest ona dla przejścia sygnału od satelity do anteny poprzez porównanie identycznych kodów PRN generownych przez sv i odbiornik

Gdzie: - pseudoodległość

czas chodu zegara odbiornika
czas chodu zegara satelity

c - predkość rozchodzenia się fali elektromagn.

Równanie obserwacyjne pseudoodległości:

Gdzie

odległość geometryczna stacja - satelita
poprawka chodu zegara sv
poprawka chodu zegara odbiornika
prędkość światła
poprawka jonosferyczna
poprawka troposferyczna
błędy

Pomiary fazowe - obserwacja fazowa jest różnicą pomiędzy fazą sygnału sv zmierzoną w odbiorniku a fazą sygnału generowanego w odbiorniku - w danej epoce t

Pomiary fazowe umozliwiaja wyznaczenie różnic odległości dwóch odbiorników z precyzją milimetrową.

Pomiary fazowe - równanie obserwacyjne

Gdzie:

długość fali nośnej
ambiguity

Pomiary Dopplerowskie wykorzystuja efekt Dopplera (zmiana częstotliwości sygnału odbieranego spowodowana wzajemnym ruchem nadajnika i odbiornika sygnału)

Równanie Dopplerowskie:

Gdzie:

liczba całkowitych cykli sygnału dudnienia (f_w *f_r)
częstotliowośc generowana w odbiorniku
częstotliwość odbierana

metodą tą można wyznaczyć współrzędne stacji.

Z dokładnością rzędu 0,5 m

W procesie pozycjonowania przy użyciu metody autonomicznej nie musza być wykorzystywane pomiary fazowe.

ZAKUMULOWANY POMIAR FAZOWY

Podać r - nie obs. tej metody

Czy mierzona jest ona na obu częstotliwościach L1 i L2 czy tylko na L1 ?

Pomiar fazowy zakumulowany odczyt licznika

Obserwacja ta jest mierzona na częstotliościach L1 i L2.

ELEMENTY KEPLEROWSKIE ORBITY

Do opisu położenia i ruchu satelity służy 6 elementów keplerowskich (Ω, w, i, a, e,f)

Ω - kątr węzła

w - argument perygeum (odległość kątowa pn.P od płaszczyzny równika liczona w płaszczyźnie orbity

i - kąt nachylenia pł. Orbity względem pł. Równika

a - duża półoś orbity

e - mimośród elipsy

f - anomalia prawdziwa (odległość kątowa satelity od pn.perygeum P)

PSEUDOODLEGŁOŚĆ - czy można otrzymać dobre wyniki z geod. pomiarów statycznych bez rejestracji pseudoodległości

Rejestracja pseudoodległości jest potrzebna do otzrymania dobrych wyników z geod. Pomiarów statycznych. Gdyż błąd poprawki zegara odbiornika (δ t którym obarczona jest pomierzona odległość - stąd nazwa pseudoodległość) stanowi czwarta niewiadomą w rozwiązywaniu zadania przestrzennego liniowego wcięcia wstecz, przy wyznaczeniu położenia obserwatora (X,Y,Z,δt)

Stąd konieczność jednoczesnego pomiaru pseudoodległości do co najmniej czterech satelitów.

DEPESZA NAWIGACYJNA opis i znaczenie odbieranych wielkości, po co i do kogojest nadawana? Czy można przeprowadzić pomiar DGPS bez informacji z depeszy. Dlaczego?

przesyłane w ciągu 12,5 min
pełen zakres informacji co ten okres czasowy, ale każda jednostka podstawowa zawiera w pierwszych trzech podzakresach informacje niezbędne do wyznaczenia pozycji
depesza zawiera informacje o zegarze na satelicie, jego orbicie „o stanie zdrowia” satelity, inne dane i poprawki np. jonosfera
jednostka podstawowa: powtórzona 25 razy zawiera 1500 bitów
1500 bitów - podzielone na 6 podtablic:

współczynniki do modelowania chodu zegara sv
i 3) dane efemerydalne
i 5) dane dla wojska oraz różne współczynniki i poprawki a także informacje o wszystkich sv systemu (tzw. Almanach)

dane z pierwszych 3 podtablic : takie same 25 razy
dane z podtablic 4 i 5: zmieniają się aby mieć całość: 25

Przez cały czas co 6 sekund są rozmieszczane 2 słowa zawierające informacje dotyczące systemu czasu. Pierwsza zawiera wzorzec synchronizacji i pewne informacje o znaczaniu nawigacyjnym, drugie rozpoczyna odbiór kodu P. Ponadto depesza zawiera 4 parametry umożliwiajace odniesienie wskazań zegara do skali czasu GPS.

Pomiaru GPPS nie można przeprowadzić bez depeszy naw. Gdyż zawarte są w niej wartości uwzgl. Perturbacje ruchu satelity spowodowane przez pole ziemskie grawitacyjne i inne czynniki zakłócające ruch satelity. Depesza jest nadawana po to aby obliczyć przybliżone współrzędne satelity w czasie.

POMIARY FAZOWE - czy wszystkie odbiorniki je wykonują?

Nie wszystkie, pomiary fazowe maja dokładność milimetrową

1500 bitów - podzielone na 6 podtablic:

współczynniki do modelowania chodu zegara sv i 3) dane efemerydalne
i 5) dane dla wojska oraz różne współczynniki i poprawki a także informacje o wszystkich sv systemu (tzw. Almanach)

dane z pierwszych 3 podtablic : takie same 25 razy
dane z podtablic 4 i 5: zmieniają się aby mieć całość: 25

POMIARY FAZOWE - czy wszystkie odbiorniki je wykonują?

Nie wszystkie, pomiary fazowe maja dokładność milimetrową

1500 bitów - podzielone na 6 podtablic:

współczynniki do modelowania chodu zegara sv
i 3) dane efemerydalne
i 5) dane dla wojska oraz różne współczynniki i poprawki a także informacje o wszystkich sv systemu (tzw. Almanach)

dane z pierwszych 3 podtablic : takie same 25 razy
dane z podtablic 4 i 5: zmieniają się aby mieć całość: 25

POMIARY FAZOWE - czy wszystkie odbiorniki je wykonują?

Nie wszystkie, pomiary fazowe maja dokładność milimetrową

1500 bitów - podzielone na 6 podtablic:

współczynniki do modelowania chodu zegara sv
i 3) dane efemerydalne
i 5) dane dla wojska oraz różne współczynniki i poprawki a także informacje o wszystkich sv systemu (tzw. Almanach)

dane z pierwszych 3 podtablic : takie same 25 razy
dane z podtablic 4 i 5: zmieniają się aby mieć całość: 25

POMIARY FAZOWE - czy wszystkie odbiorniki je wykonują?

Nie wszystkie, pomiary fazowe maja dokładność milimetrową

Wyszukiwarka