1. OPISAĆ SEGMENTY

Wyróżnia się trzy zasadnicze części systemu GPS:

- segment kosmiczny

- segment kontroli

- segment użytkowników

a)Segment kosmiczny

• złożony jest z 28 satelitów umieszczonych na sześciu orbitach, niemalże kołowych, o nachyleniu 55⁰ względem równika,

• po trzy lub cztery satelity na każdej orbicie, na wysokości wynoszącej w przybliżeniu 20 200 km.

• Czas obiegu każdego satelitów wokół Ziemi wynosi 12 godzin, zaś czas pozostawienia satelity nad horyzontem jest w przybliżeniu równy 5 godzinom. W ten sposób zapewniono na każdym punkcie na powierzchni Ziemi możliwość obserwacji co najmniej czterech satelitów GPS. Każdy z satelitów systemu emituje pewne wysoko stabilne częstotliwości pomiarowe, transmituje sygnały czasu własnego zegara oraz retransmituje pewne informacje efemerydalne dotyczące położenia satelity w przestrzeni, a także pewne informacje identyfikacyjne (tego satelity i systemu)

b)Segment kontroli

Ma za zadanie śledzenie satelitów, kontrolą czasu, obliczanie efemeryd i wielkości poprawkowych oraz przekazywanie wyników do pamięci satelitów. Stacje śledzące znajdują się w Colorado Springs (USA) oraz na wyspach Wniebowstąpienia (Ascension) na południowym Atlantyku, Hawajach, Diego Garcia na oceanie indyjskim, i na wyspach Marschala na zachodnim Pacyfiku. Stacje te mają wyznaczone współrzędne geocentryczne w układzie WGS84 (metodami fotograficznymi, dopplerowskimi, laserowymi ). Wyniki pomiarów satelitów GPS przez stacje śledzące są transmitowane do stacji podstawowej (Master Station) w Colorado Springs. Centrum obliczeniowe tej stacji wyznacza przewidywane elementy orbity każdego satelity i poprawki pozwalające na wyznaczenie pozycji satelity w momencie obserwacjii. Te przewidywane, ekstrapolowane za pomocą modelu pola grawitacyjnego ziemi , elementy orbity, oraz poprawki do zegara poszczególnego satelity stanowią zasadniczą część depeszy satelitarnej , która jest zapisywana w pamięci komputera pokładowego satelity.

c)Segment Użytkowników

W zależności od celu i aparatury użytkownicy systemu mogą wyznaczać natychmiastowo swoją pozycję w układzie CTS (nawigacja ) lub też pozostają dłużej w punktach obserwacji (obserwacje statyczne) otrzymają dokładniejszą pozycję. Za pomocą specjalnych odbiorników rejestruje się częstotliwości emitowane przez kilka satelitów (co najmniej 4), odpowiednio modulowane, pozwalające na zrealizowanie konstrukcji geometrycznej przestrzennego przestrzennego wcięcia wstecz do punktów (satelitów GPS), których pozycję w przestrzeni można wyznaczyć na podstawie transmitowanych przez satelity efemeryd.

Selektywna dostępność(SELECTIVE AVAILABILITY) - W celu ograniczenia pełnego wykorzystania możliwości systemu GPS przez zwykłych użytkowników Departament Obrony USA celowo wprowadził pewne zakłócenia na sygnały wysyłane przez satelity . Jest to tak zwany ograniczony dostęp - S.A. Polega on na wprowadzeniu pewnych nieznanych użytkownikom cywilnym , zakłóceń do poprawki zegara satelity oraz zmniejszeniu dokładności efemeryd pokładowych. Powoduje to 5-10 krotny spadek dokładności wyznaczania pozycji absolutnej za pomocą GPS. Odbija się to najbardziej przy znacznych odległościach stacji obserwacyjnych.

2. GDZIE ZNAJDUJE SIĘ GŁÓWNY OŚRODEK KONTROLI GPS, PODAĆ JAKIE SĄ JEGO ZADANIA ORAZ ZADANIA POZOSTAŁYCH STACJI OBSERWACYJNYCH SEGMENTU KOSMICZNEGO SYSTEMU NAVSTAR GPS ( WYIEŃIĆ W PUNKTACH).

Główne centrum kontroli systemu GPS (master station) znajduje się w Colorado Springs. Jest ona bezpośrednio powiązana ze służbą czasu w waszyngtońskim US Naval Observatory.

Centrum obliczeniowe w stacji podstawowej dokonuje wyznaczenia przewidywanych elementów orbity każdego satelity i zapisywanie danych obserwacyjnych

Przyjmowanie danych obserwacyjnych ze stacji śledzących

Prowadzenie kontroli czasu GPS

Wyznaczenie przewidywanych elementów orbit poszczególnych satelitów

• Wysyłanie elementów orbit i poprawek zegara do wszystkich satelitów

3. SYGNAŁY TRANSMITOWANE PRZEZ STACJĘ GPS ( L1, L2, CIA, P, DEPESZA NAWIGACYJNA)

Podstawową cechą systemu GPS jest bardzo precyzyjny pomiar czasu.

Sygnały transmitowane przez satelitę. Satelity GPS wyposażone są w zegary atomowe wytwarzające wysokostabilną częstotliwość 10.23 MHz +- 10^-12
-10^-13s.(podstawowa częstotliwość systemu Lp)

Sygnały:

• L1 = Lp * 154 = 1575.42 MHz - pierwsza częstotliwość nośna , co odpowiada długości fal ultrakrótkich 19,05 cm

• L2 = Lp * 120 = 1227.60 MHz - druga częstotliwość nośna, co odpowiada długości fali 24,45 cm

• 1.023kod C/A

• 10.23kod P (precyzyjny)

depesza naw㒥�霂劃䲅֒㤇冐픎⸁뚮癣自ጷ籘wsza częstotliwość nośna L₁

L₁ = 154*10,23MHz co odpowiada długości fal ultrakrótkich
19,05cm.(wielokrotność podstawowej częstotliwości systemu). Częstotliwość ta jest modulowana przez kody C/ A i P

b)Druga częstotliwość nośna L₂

L₁ = 120*10,23MHz co odpowiada długości fali
24,45cm.(wielokrotność podstawowej częstotliwości systemu).Modulowana jest tylko kodem P

c)Kod C/A (powszechnie dostępny)

• Kod C/A składa się z 1023 bitów transmitowanych z szybkością 1.023MHz co odpowiada długości 293,1 m, cała sekwencja powtarza się więc co l milisekundę

• Każdemu z satelitów przypisany jest inny kod C/A. Bity kodu nazywane są ch텍11銌ᯩঙ䴀Ñ1谀⦓多ncja dobrana jest tak by:

- kody różnych satelitów nie były skorelowane miedzy sobą,

- dla każdego satelity współczynnik autokorelacji miał tylko jedno maksimum.

• Cechy te umożliwiają akwizycję i niezależny odbiór sygnałów nadawanych w tym samym paśmie częstotliwości.

d)Kod P (protected - chroniony)

• Kod P jest sekwencja trwającą 267 dni, każdy z satelitów ma przypisany jednotygodniowy segment tego kodu

• Szybkość transmisji wynosi 10.23 MHz, tej częstotliwości odpowiada długość fali 29,31 m

• Nie jest to kod ogólnie dostępny( zezwolenie departamentu Obrony USA.)

(Kod C/A ,Kod P(V))

-obydwa kody są generowane binarnie w formie tzw. pseudo-przypadkowego szumu

- są wzajemnie obrócone w fazach o 90⁰

- epoka kodu C/A jest synchronizowana z kodem P

-Zarówno kod P jak i C/A pozwalają użytkownikowi określić odległość pomiędzy odbiornikiem a satelitą.

- Nałożona na kod P i C/A depesza nawigacyjna zawiera między innymi dane efemerydalne, informację o parametrach zegara satelity, model poprawki jonosferycznej.

e)Depesza nawigacyjna

Treść sygnału informacyjnego zawiera między innymi:

- Almanach - dane dotyczące aktualnego stanu systemu, w tym przybliżone elementy orbitalne wszystkich satelitów, których znajomość przyśpiesza proces akwizycji,

- Efemerydę - dokładne elementy orbitalne satelity nadającego depeszę, niezbędne do wyznaczania czasu i pozycji

• Depesza nawigacyjna nałożona jest na częstotliwości L1 i L2

• Szybkość transmisji danych wynosi 50 bitów na sekundę.

• Składa się ona z 25 ramek, każda o długości 1500 bitów.

• Każda ramka podzielona jest na 5 podramek, po 300 bitów każda.

• Jedna ramka posiada 10 słów 30-bitowych

• Odebranie jednej ramki danych zajmuje więc 30 sekund, a odebranie wszystkich 25 ramek (pełnej informacji o całym systemie) zajmuje 12.5 minuty.

• Podramki l ,2 i 3 powtarzają te same 900 bitów danych we wszystkich 25 ramkach, umożliwia to odbiornikowi odebranie krytycznych danych w ciągu 30 sekund.

• Dane depeszy nawigacyjnej uaktualniane są co cztery godziny.

Depesza zawiera informację o momencie transmisji Hand Over Word (HOW), umożliwiającą przejście od śledzenia kodu C/A do śledzenia kodu P(Y), dane efemerydalne i dane o zegarze, korekcjach jonosferycznych oraz almanach (czyli zgrubne parametry ruchu statusy dla wszystkich satelitów w konstelacji). Dodatkowo transmitowane są dane o "zdrowiu" satelitów, współczynniki do modelu opóźnienia jonosferycznego, współczynniki umożliwiające obliczenie czasu UTC.

4.OGÓLNE WIADOMOŚCI O GEODEZYJNYCH ODBIORNIKACH GPS

Zasadniczą cechą geodezyjnych odbiorników satelitarnych jest:

1)ich zdolność do odbioru i gromadzenia informacji , jakie transmitowane są przez satelity systemu.

2)Każdy odbiornik GPS składa się z kilku podstawowych elementów:

• Anteny z opcjonalnym przedwzmacniaczem

• Modułu częstotliwości radiowych i częstotliwości pośrednich (RF/IF) czyli tzw. części przedniej (front end)

• Modułu śledzenia i korelowania sygnału

• Modułu identyfikacji i wstępnej obróbki sygnału [zadania: przejmowanie sygnałów z modułu anteny, ich alokacja w poszczególnych kanałach, rozkład sygnału na elementy (w tym identyfikacja kodów), generowanie tzw. replik kodów, porównywanie odbieranych częstotliwości z częstotliwościami uzyskiwany 1￾￿11Ø1Ù1âawie oscylatora kwarcowego odbiornika, dekodowanie depeszy satelitarnej]

• Oscylatora kwarcowego

• Modułu operatora

• Modułu zasilania

• Mikroprocesora , który kontroluje odbiornik oraz modułu nawigacyjnego

3)Podstawową cechą charakterystyczną współc鸪 ꖟ1ꖟ1꺩 odbiornika jest kanał odbiornika. Jest to niezależny kompleks hardware-software do odbioru i przetwarzania sygnału jednego satelity emitującego jedną lub dwie częstotliwości (L1, L2)

Wyróżniamy odbiorniki GPS:

-multipleksyjne -sygnały poszczególnych satelitów GPS odbierane są kolejno najczęściej przez jeden kanał (odbiorniki nawigacyjne)

-wielokanałowe - spotykane w większości odbiorników geodezyjnych. Posiadają one od kilku do kilkunastu kanałów z których każdy jest przystosowany do odbierania i przetwarzania sygnałów z jednego satelity

4)Współczesne odbiorniki wyposażone są w pamięć pozwalającą na przechowywanie wyników obserwacji trwających od kilku do kilkudziesięciu godzin. Transmisja danych do zewnętrznego komputera następuje po zakończeniu obserwacji poprzez specjalny moduł wyjścia (komputerowy standard RS-232)

5)Operator może:

• Zaprogramować pracę odbiornika (rezimy pracy - ustalone przez producenta)

• Śledzić na wyświetlaczu proces obserwacji , jakość sygnału, jakość wyznaczania pozycji absolutnej.

• Podjąć decyzję o zakończeniu obserwacji(za pomocą modułu operatora - klawiatury i wyświetlacza). Moduł operatora daje możliwośc włączenia do zbioru wyników obserwacji tych informacji , które nie podlegają automatycznemu pomiarowi, czyli elementów mimośrodu anteny satelitarnej, wyniki pomiarów parametrów atmosferycznych oraz identyfikacji stanowiska obserwacyjnego.

• 6)Nad wszystkim sprawuje kontrolę mikroprocesor, który przejmuje coraz więcej zadań. W skład odbiornika wchodzi również układ zasilania oraz moduły pamięci przechowujące instrukcje oraz obserwowane dane(Langley 2000)

Anteny Odbiornika - są najczęściej konstruowane jako oddzielne części odbiornika (umieszcza się je na statywie bądź spodarce), pozostałe zespoły odbiornika zamknięte są w szczelnej obudowie

TYPY ANTEN: spiralna-ślimakowa , prostokątna-mikropasmowa

ZADANIA ANTENY:

• podstawowym zadaniem anteny jest przetearzanie fal elektromagnetycznych docierających z satelity na prąd elektryczny podlegający dalszej obróbce w odbiorniku

• część przednia odpowiedzialna jest za obniżenie częstotliwości sygnałów docierających z anteny na tzw. częstotliwość pośrednią , która jest znacznie lepiej interpretowana przez pozostałe elementy odbiornika

• zadaniem korelatorów jest izolacja sygnałów zarówno kodowych jak i fazowych z poszczególnych satelitów , ich korelacja z wzorcem znajdującym się w odbiorniku oraz ostateczny pomiar sygnałów.

5.DZIAŁANIE ODBIORNIKA GPS

Przez cały czas pracy odbiornika na stanowisku pomiarowym wyznacza się pozycję anteny na podstawie depeszy satelitarnej i pomiarów. Wykonuje te obliczenia mikroprocesor stanowiący oddzielny moduł odbiornika. Zadania tego modułu obejmują sterowanie pracą odbiornika według wybranego przez operatora reżimu , stała kontrolę jakości obserwatów (co najmnczenia nawigacyjne , czyli prowadzenie ciągłego wyznaczania pozycji , a także ocenę jakości wyznaczania pozycji. Obszerna pamięć mikroprocesora służy do gromadzenia wyników obserwacji.

By wyznaczyć pozycję, odbiornik GPS musi odbierać i śledzić sygnały satelitarne (by mierzyć pseodoodległości i ich przyrosty) oraz kolekcjonować depeszę nawigacyjną . Rezultaty pomiaru odległości nazywane są pseudoodległościami ze względu na obarczający je, jednakowy dla wszystkich satelitów błąd spowodowany błędem zegara odbiornika. Odbiornik GPS używa 4 pseudoodległości by rozwiązać układ 4 równań z 4 niewiadomymi: 3 współrzędnymi odbiornika i poprawką skali czasu odbiornika.. Prędkość obliczana jest podobnie , lecz z użyciem względnych prędkości zamiast pseudoodległości.

DOP - wielkości współczynników wiążących błąd pomiaru odległości do satelity z błędem wyznaczenia pozycji . Wielkości DOP są pochodną konfiguracji geometrycznej układu satelita - odbiornik. Błędy związane z segmentem kosmicznym i s.nadzoru są poza wpływem użytkownika. Wszystkie błędy traktuje się zazwyczaj jako losowe i mające rozkład normalny

GDOP - gsię w Colne zmniejszenie precyzji

PDOP - zmniejszenie precyzji pozycji(dop. Do 6, 2-4, 5 - dobry pomiar, duży PDOP to odrzucamy obserwacje)

TDOP - zmniejszenie precyzji czasu

HDOP - zmniejszenie precyzji poziomej

VDOP - zmniejszenie precyzji pozycji pionowej

6. RÓŻNE PROCEDURY POMIAROWE TECHNIKĄ GPS

W zależności od celu , jakiemu wyniki pomiarów mają służyć i wymaganej dokładności wyników , w zależności od liczby odbiorników GPS, którymi dysponujemy oraz ich parametrów i wreszcie w zależności od cech dostępnego oprogramowania do wyznaczania pozycji w systemie wybieramy jedną z metod:

1)Pomiary względne - polegają na synchronicznych obserwacjach grupy satelitów GPS przez co najmniej 2 lub większą liczbę odbiorników. Wynikiem pomiarów jest wyznaczenie pozycji względnej , czyli różnic współrzędnych wektorów łączących stacje obserwacyjne. Podczas pomiarów względnych pewne błędy obserwacyjne , błędy instrumentalne oraz wpływy środowiska pomiarowego obciążają wszystkie (lub sąsiednie) stacje w taki sam lub zbliżony sposób. Z tych powodów pozycja względna czyli różnica pozycji absolutnych, może zostać znacznie osłabiony. Pomiary względne GPS osiągnęły obecnie subcentymetrową dokładność. Wyróżniamy 2 kategorie pomiarów względnych:

a)gdy odbiorniki wykonują obserwacje pozostając nawzajem w bezruchu przez cały czas gromadzenia sygnałów satelitarnych - pomiary statyczne

b)gdy w czasie pomiarów jedenz odbiorników albo grupa odbiorników , a czasem na zmianę wszystkie odbiorniki poruszają się , podczas gdy przynajmniej jeden odbiornik prowadzi pomiar stacjonarny - są to pomiary kinematyczne lub dynamiczne

2)Pomiary statyczne Static - Najszerzej stosowana i najbardziej znana. Wykorzystuje one pomiary fazowe, Zapewnia ona najwyższe możliwe do osiągnięcia w pomiarach GPS dokładności pozycjonowania. Błędy średnie położeń punktów wyznaczonych tą techniką są rzędu 2-5 cm. Wymaga ona jednak dość długich jednoczesnych obserwacji na obu punktach.

Zastosowanie: do aplikacji precyzyjnych, jak wyznaczanie współrzędnych punktów geodezyjnych wysokich klas, do badania stałości punktów, przemieszczeń i deformacji powierzchni terenu lub obiektów inżynierskich.

Pracując w tej metodzie co najmniej 2 lub większa liczba odbiorników GPS rozmieszczonych zazwyczaj w punktach sieci geodezyjnej , gromadzi w przeciągu około jednej godziny obserwacje faz fal nośnych pewnej grupy satelitów GPS. Dla sąsiednich stacji obserwacyjnych lub stacji położonych w odległościach nie przekraczających pojedyńczych setek kilometrów są z reguły obserwacje tych samych satelitów. Zalecenia dla obserwacji w reżimie statycznym:

• minimalna liczba satelitów obserwowanych przez jedną stację ma wynosić 4

• minimalna wysokość każdego z satelitów nad horyzontem - 15^o

• maksymalna wartość PDOP, charakteryzującego rozkład satelitów w przestrzeni względem stacji obserwacyjnej - 15

• minimalny czas synchronicznych obserwacji dla wyznaczenia wektora lub kilku wektorów -45 min

• gdy dysponujemy odbiornikiem o jednej częstotliwości L1, to odległości pomiędzy stacjami nie powinny przekraczać 30 km, głównie ze względu na wpływ refrakcji jonosferycznej.

3)Pomiary pseudo-statyczne - są to pomiary względne zawarte pomiędzy metodą statyczną a kinematyczną. W metodach tych sposób gromadzenia obserwacji można uznać jako wtórny, zrodzony na podstawie doświadczeń z analizy procesu przetwarzania wyników obserwacji. 3 metody pomiarów pseudo - statycznych:

• Metoda radialna - Odbiornik A pozostaje nieruchomy i cały czas wykonuje obserwacje na stacji O . Natomiast odbiornik B pozostaję w ruchu i porusza się wg trasy pokazanej na rysunku na kolejne stacje 1-2-3-4, a następnie powtarzającego pomiary w tej samej kolejności. W efekcie otrzymujemy wektory 0-1,0-2,0-3,0-4, rozmieszczone wokół 0. Stąd nazwa radialny. Po wykonaniu pomiarów odbiornik B może przemieścić się na stecję 5 i następnie aby dokonać nowej serii pomiarów. Liczba odbiorników ruchomych nie jest ograniczona.

• Metoda wektorowa- polega on na zmianach stacji obserwacyjnych przez obydwa odbiorniki. Po wykonaniu obserwacji około 10-minutowych, obydwa odbiorniki włączone, lecz nie prowadzące rejestracji , przenosi się na inne punkty, dokonuje się rejestracji , itd. Po upływie około godziny obydwa odbiorniki re-wizytują zajmowane punkty i dokonują rejestracji.

• Metoda poligonowa(trawersowa) - ruch odbiorników przypomina metodę 3 statywów stosowaną w pologonizacji precyzyjnej. Jeden z odbiorników pozostaje nieruchomy na stacji, podczas gdy drugi przemieszcza się, zajmuje stanowisko, a następnie obydwa wykonują obserwacje. Następnie przemieszcza się pierwszy odbiornik, aby zająć następną stację, po czym obydwa odbiorniki dokonują jednoczesnej obserwacji przez 2-10 minut. W czasie przemieszczeń odbiorniki pozostają włączone, lecz nie prowadzą rejestracji. Po upływie 1 godziny obydwa odbiorniki przemierzają raz jeszcze wszystkie stacje, pilnując poprzednio ustalonej konio ustalonej koz odbiorników pozostaje na stacji przez 2 sesje pomiarowe.

Zalecenia dla metody pseudostatycznej: obserwacja 5 satelitów (gdyż np. jeden może nie spełniać warunku wysokości horyzontalnej >15^o), Maksymalny PDOP to 5, dwie sesje pomiarowe dla każdego obserwowanego wektora mają trwać 2-10 minut każda, Interwał czasu pomiędzy powtórzonymi pomiarami powinien wynosić 1 godzinę, odbiornik musi być wyposażony w antenę kinematyczną (co ułatwia przerywanie rejestracji w trakcie przenoszenia odbiornika, gdy ma on pozostawać włączony po to, aby zapewnić ciągłą pracę oscylatora)

4) Pomiary statyczne FastStatic lub RapidStatic - są to szybkie pomiary statyczne będące metodą względnych pomiarów GPS pozwalające na skrócenie czasu obserwacji do 5-20 minut i uzyskanie tej samej dokładności pomiarów dla krótkich wektorów(do 20 km), jaką dawały w zględne metody statyczne.

FastStatic - stosowana, jeśli mamy do dyspozycji odbiorniki z kodem precyzyjnym P. Dodatkowe ograniczenia to: liczba satelitów(minimum 5, zalecane więcej), długość wyznaczanego wektora(nie powinna przekraczać 10 km), zaleca się stosowanie inerwału zliczeń w przedziale 5-15sekund (inerwał 15-sekundowy jest optymalny), satelity powinny znajdować się powyżej 20^o ponad horyzontem, gdy czas pomiaru był krótszy niż 10 minut to należy obserwacje wykonać powtórnie najlepiej na drugi dzień w celu zwiększenia pewności poprawnego wyznaczenia.

Jeśli wszystkie te warunki są spełnione można uzyskać najwyższe, milimetrowe dokładności na podstawie 10-15 minutowych sesji obserwacyjnych

RapidStatic - nieco inna metoda tych samych szybkich pomiarów statycznych. Wymagania stawiane odbiornikom GPS są w przypadku RapidStatic takie same jak w FastStatic. Są również 4 wielkości obserwowane tzn. pomiary fazowe na obu częstotliwościach i pomiary kodowe kodów P i C/A. Różnice obu procedur tkwią głównie w różnych podejściach do wyznaczenia całkowitej liczny cykli fazowych.

5)Pomiary częściowo - kinematyczne, SemiKinematic „STOP- AND- GO” - jest to bardzo efektywna metoda pomiarów stosowana gdy istnieje potrzeba wykonania bardzo szybkich pomiarów syt-wys GPS na punktach geodezyjnych lub szczegółach syt. , do pomiarów inwentaryzacyjnych na obszarach rolnych, do pomiaru zasięgu ścieków wodnych, do pomiaru tras komunkacyjnych. Polega ona na przemieszczaniu anteny odbiornika GPS , nie tracącej kontaktu z sygnałami satelitarnymi mogą być wyznaczone z dużą dokładnością. Rozpoczynając pomiar od punktu o znanych współrzędnych możemy wyznaczyć pozycje kolejnych punktów z dokładnością centymetrową, z czasem pobytu na punkcie rzędu sekund.

Zalecenia :można wykonywać pomiary względne w odległości do 10 km od odbiornika stacjonarnego, gdy wykonuje się pomiary za pomocą jednej częstotliwości L1 i do 20 km, gdy wykorzystujemy odbiorniki dwuczęstotliwoścowe. PDOP <=5, dwukrotny pomiar na każdym punkcie, minimalna liczba satelitów to 4(zalecane 5), minimalna wysokośc satelitów ponad horyzontem to 15^o, na każdym punkcie tzn. podczas pracy odbiornika nieruchomego na stanowisku należy zarejestrować 2-8 cykli pomiarowych

Dokładnością nieco ustępuje wcześniejszym metodom. Pomiary wymagają stosowania odbiorników dostosowanych do pomiarów kinematycznych, gdyż śledzenie satelitów w czasie przemieszczania odbiornika odbywa się w kinematycznym trybie pracy. Pożądane jest wyposażenie odbiornika w antenę zewnętzrzną. Gdy odbiornik ruchomy jest transportowany samochodem, antena musi znajdować się na zewnątrz pojazdu.

6) Real time Kinematic - najbardziej zaawansowana. Wymaga łącza radiowego o dużej szybkości , jednak umożliwia wyznaczanie pozycji w czasie rzeczywistym z dokładnością centymetrową. Jej zasięg ograniczony jest do promienia kilkunastu kilometrów od stacji bazowej.

7)Wyznaczanie orientacji - odbiornik GPS wykorzystujący sygnały dochodzące z kilku anten wyznaczać może orientację obiektu np.: przechylenia boczne i wzdłużne okrętu, samolotu

7. POMIARY PSEUDOODLEGŁOŚCI

( zastosowanie: do nawigacji)

Pseudoodległość jest pomiarem odległosci między satelitą a odbiornikiem odnoszącym się do epok emisji i odbioru sygnau.Pomiar czasu(propagacja sygnału) odbywa się poprzez korelację kodów PRN wygenerowanych przez satelitę z kodami wygenerowanymi wewnątrz odbiornika. Szereg błędów m.in.: zegarów odbiornika i satelity powoduje iż zmierzona odległość będzie różna od geometrycznej odległości i dlatego jest zwana pseudoodległością - zmniejs GPS pracuje w trybie korelacyjnym. Pomiary takim odbiornikiem polegają na porównaniu(korelacji) jednego lub obydwu sygnałów kodowych mających postać PRN, generowanych przez satelitę z sygnałami takimi samymi wytwarzanymi przez odbiornik(replica code).Gdy tylko odbiornik zidentyfikuje satelitarny PRN rozpoczyna się w nim generowanie replica code opartego na częstliwości kwarcowego oscylatora odbiornika.Replica code jest nastepnie w odbiorniku przesuwany aż do momentu maksymalnej jego korelacji z odebranym z satelity PRN. To przesunięcie czasu jest wielkością mierzoną. Informacja jaką niesie każdy z kodów(C/A i P) albo PRN zawiera moment propagacji sygnału t^s odniesiony do czasu systemu GPS wspólnego wszystkim satelitom. Oznaczamy: t^s - nominalny moment transmisji sygnału ,pochodzi z zegara satelity (jest jednak zniekształcony przez ośrodek: troposferę i jonosferę) , t_k - nominalny moment odbioru sygnału

Uproszczone równanie pseudoodległości (bez uwzględnienia błędów)

Pseudoodległość - różnica nominalnego czasu odbioru sygnału (t_K) i nominalnego momentu jego transmisji (t^S) pomnożona przez prędkość fali elektromagnetycznej (c)

P^S_K = ( t_K - t^S ) * c = c * t

t - czas w którym fala elektromagn. dotarła z satelity do odbiornika

Sygnał docierający do odbiornika jest zniekształcony poprzez ośrodek, głównie troposferę i jonosferę.

Równanie obserwacyjne pseudoodległości:

P_r = (t - t^s)*c = r + (δt^s + δt_k)*c + δr_jon + δr_trop + Er

r - odległość geometryczna satelity od anteny odbiornika

Er - łączny wpływ błędów pomiarowych

δt^s - błąd czasu systemu GPS

δt_k - błąd synchronizacji zegarów satelity i odbiornika

δr_jon - błąd refrakcji jonosferycznej

δr_trop - błąd refrakcji troposferycznej

Pr = r^s_k + (δt^s + δt_k) * c + δr_jon + δr_trop + Er

Błędy wynikające z opóźnień spowodowanych wpływami jonosfery na propagację fali elektromagnetycznej podlegają eliminacji wykorzystując pomiary na dwu częstotliwościach.

Po uproszczeniu otrzymujemy:

Pr = (t_k - t^s) * c = r +δt^s_k * c + Er

Uznajemy, że δt^s_k zawiera sumę systematycznych błędów pomiaru odległości , zaś wymienione błędy czasu stanowią głowny składnik tej sumy. Przypadkowe błędy obserwacyjne Er będą mogły znaleźć odzwierciedlenie w wyrównaniu obserwacji na stanowisku w przypadku , gdy liczba obserwacji przekroczy liczbę niewiadomych.

Rozwiązanie nawigacyjne (Metoda absolutna wyznaczania pozycji pojedyńczego punktu - single point)

Wykorzystuje się w nim pomiar pseudoodległości do co najmniej 4 satelitów GPS.

Oznaczenia:

x^si, y^si, z^si (i = 1,2,3,4) - współrzędne prostokątne 4 satelitów widocznych nad horyzontem , wyznaczone na podstawie depesz satelitarnych.

x_k,y_k, z_k - współrzędne prostokątne stacji obserwacyjnej K

Odległość i-tego satelity od stacji obliczymy:

r_k^si = ((x^si-x_k)²+(y^si-y_k)²+(z^si-z_k)²)

Pisząc 4 równania pseudoodległości (Pr = (t_k - t^s) * c = r +δt^s_k * c + Er) w postaci:

Pr_k^si = ((x^si-x_k)²+(y^si-y_k)²+(z^si-z_k)²) + δt^s_{k *} c

, i=1,2,3,4 możemy wyznaczyć:

• Pozycję stacji K (x_k,y_k,z_k)

• Poprawkę pseudoodległości

Dla ciągłych obserwacji na danym stanowisku mamy tylko jedną poprawkę ze względu na synchronizację zegara odbiornika z systemem GPS i ze względu na błąd czasu systemu. Stosując większą liczbę satelitów (obserwowanych synchronicznie ) rozwiązanie metodą najmniejszych kwadratów.

• W rozwiązaniu nawigacyjnym należy uwzględnić opóźnienia spowodowane przez jonosferę i troposferę stosując odpowiednie modele

• Dokładność wyznaczenia pozycji zależy od geometrycznej konfiguracji satelitów i od dokładności efemeryd zawartych w depeszy satelitarnej

• Stosując kod P można liczyć się z błędem wyznaczenia pozycji (absolutnej) około 10-20 m , zaś większym o jeden rząd gdy korzystamy tylko z kodu C/A.

8. RÓWNANIE OBSERWACJI KODOWYCH

Podstawowe równanie obserwacji kodowych P^S_K dla stacji referencyjnej R przy uwzględnieniu błędu parametró błędu parametróy E_R oraz wpływu degradacji sygnału S.A.:

P^S_K =ρ^S_K +(dt^S + dt_K )*c + I ^S_K + T ^S_K + 

Gdzie:

ρ^S_K - pseudoodległóść

dt^S - błąd czasu systemu GPS

dt_K - błąd synchronizacji zegarów satelity i odbiornika

c- prędkość fali elektromagnetyczej

I ^S_K - poprawka jonosferyczna

T ^S_K - poprawka troposferyczna

E_R - błęd parametrów orbity satelity

 - szumy własne odbiornika ( efeatywów stosowanPOMIARY FAZOWE
Pomiary fazowe - stosowane są w precyzyjnych pomiarach geodezyjnych(wysoka dokładność wyznaczania pozycji). Same pomiary pseudoodległości pozwalają na uzyskanie precyzji wyznaczenia pozycji co najwyżej rzędu pojedyńczych metrów. Różnicowe pomiary fazowe natomiast z dokładnością rzędu 10^-2 cyklu fazowego fali nośnej , pozwalają na wyznaczenie różnicy 2 odbiorników z precyzją milimetrową.

Uproszczona postać równania pomiarów fazowych pomijając błędy czasu i błędy ośrodka (refrakcji jono i troposferycznej)

 ^S_K(t) =  ^S(t) - _K(t) + N_k^s + _, gdzie:

 ^S, _K - faza fali nośnej generowanej przez zegar satelity i fazę oscylatora odbiornika w tym samym momencie t , wyrażone w cyklach

N_k^s - nieoznaczona wartość początkowa wyrażająca całkowitą liczbę cykli fazowych

_ - błąd pomiaru różnicy faz sygnałów  ^S i _K

Od momentu rozpoczęcia obserwacji satelity przez odbiornik wyznaczany jest przyrost odległości do nieznanej wartości początkowej N_k^s. Nieoznaczoność N_k^s , charakkterystyczna dla konkretnej kombinacji satelita - antena odbiornika GPS, nie jest wyznaczana bezpośrednio w wyniku pomiaru lecz poprzez stosowanie różnych procedur obliczeniowych. W czasie trwania pomiaru wartość nieoznaczoności może ulegać skokowym zmianom na skutek chwilowej utraty łączności pomiędzy satelitą a odbiornikiem z powodu przerw w odbiorze(zasłony terenowe) lub osłabienia sygnału. Zjawisko skokowych zmian nieoznaczoności nosi nazwę : Utraconych cykli fazowych (cycle slips). Nominalna dokładność (rozdzielczość) pomiaru fazy fali nośnej zawiera się w granicach: 0,1⁺_- 2,0 mm = 0,01

Odległość fazowa _k^s wyrażona jest liczbą cykli fali nośnej na drodze satelita - odbiornik lub w jednostkach długości [m]. Całe równanie można przedstawić w następującej postaci , uzupełniając je jeszcze wyrazami poprawkowymi refrakcji jonosferycznej δr_jon i refrakcjii troposferycznej δr_trop:

_k^s = r_k^s +(δt^s- δt_k) * c + N_k^s - δr_jon + δr_trop + _

 - szum przypadkowy pomiaru fazy fali nośnej

10. UKŁAD ODNIESIENIA WGS-84

WGS - 84 wyznaczone są geocentryczne współrzędne anteny odbiornika w trakcie obserwacji. Pierwszy układ został wprowadzony w 1964 roku przez DMA ( Departament Stanów Zjednoczonych ). Został zmodyfikowany ukł. 66,72.

• Model potencjału grawitacyjnego Ziemi uwzględniający współczynniki n,m = 180,180

• Dokładność geocentrycznych współrzędnych stacji śledzących szacuje się w przedziale +-(0,5-1);

• 22 płyty obsługi GPS wprowadzono punkty do obserwacji układu.

• W 97 roku wprowadzono do WGS - 84 parametry pola ciężkości ziemi.

• Spójność systemu WGS - 84 z ITRS jest na poziomie 10 cm.

• Jest kontrolowany przez jednostkę NIMA.

Współrzędne WGS84 to współrzędne ortokartezjańskie

• Początek układu pokrywa się ze środkiem mas Ziemi.

• Oś Z skierowana jest do umownego ziemskiego bieguna Ziemi ( średni biegun północy ).

• Oś X biegnie od środka mas do punktu przecięcia równika i południka Greenwich,

• oś Y uzupełnia prawoskrętny ortogonalny układ współrzędnych

• początek układu jest jednocześnie środkiem geometrycznym elipsoidy GRS80, a oś Z osią obrotu

11. BŁĘDY WPŁYWAJĄCE NA DOKŁADNOŚĆ POMIARÓW GPS

• błędy efemeryd (do2,1 m) - jest różnicą pomiędzy rzeczywistym położeniem satelity a położeniem przewidzianym na podstawie danych orbitalnych satelity. Błąd ten wynika z niedokładności modelu ruchu satelity oraz nieprzewidywalnych perturbacjii, Są to wielkości niewielki wynoszące poniżej 3m ale osiągające poziom pow 30m przy włączonym SA

• błąd zegara satelity - różnica pomiędzy rzeczywistym czsem GPS a wskazaniem zegara satelity. Obserwator ruchomy i stacja referencyjna obserwują taki sam błąd zegara satelity, dzięki czemu jest on całkowicie kompensowany

• błąd zegara odbiornika

• opóźnienie jonosferyczne - opóźnienie w propagacji sygnału zmienia się zazwyczaj od 20-30 metrów w dzień do 3-6 metrów w nocy. Stanowi to problem dla odbiorników pracujących na jednej częstotliwości (L1, kod C/A). Odbiorniki pracujące na 2 częstotliwościach mogą opóźnienie to zmierzyć. Efekt opóźnienia jonosferycznego wykazuje silną dekorelację przestrzenną. Wraz ze wzrostem odległości odbiornika ruchomego od stacji bazowej wzrasta różnica dróg, które muszą pokonać sygnały w jonosferze do każdego z tych odbiorników. Przyjmuje się, że opóźnienie jon. jest prawidłowo kompensowane do odległości 250 km.

• opóźnienie troposferyczne - powstaje w dolnych warstwach atmosfery. Wynosi ono do 3 m. Zależne jest od temperatury, ciśnienia i wilgotności. Jest ono prawie całkowicie kompensowane

• efekt mulipath (wielotorwość sygnału) (10-20m a wśród wysokich budynków nawet do 100m)

12. OBLICZENIA POJEDYNCZYCH, PODWÓJNYCH I POTRÓJNYCH RÓŻNIC FAZOWYCH.

1)Pojedyncze różnicowe obserwacje fazowe(różnica dwóch obserwacji fazowych ( lub kodowych) sygnału emitowanego przez satelitę S, obserwowanego jednocześnie przez odbiorniki k i m wynosi)

rⁿ_ika is^a_t - ^S_m

2)Podwójne różnicowe obserwacje fazowe(Różnica uzyskana pomiędzy dwiema jednoczesnymi pojedynczymi różnicami obserwacji fazowych (lub kodowych) odniesionych do dwóch różnic satelitów S i q)

^sq_km = ^s_k - ^q_m

3)Potrójne różnicowe obserwacje fazowe(zróżnicowanie podwójnych różnicowych obserwacji dla 2 epok pomiarowych (t₁ i t₂) możemy wyeliminować niezależne od czasu nieoznaczoności (N))

D^sq_km = ^sq_km(t₂) - ^sq_km(t₁)

13. REDUKUCJA BŁĘDÓW POPRZEZ RÓŻNICOWANIE OBSERWACJI SATELITARNYCH (POJEDYNCZA I PODWÓJNA RÓŻNICA OBSERWACJI FAZOWA).

• błąd zegara

• błąd jonosfery

• błąd troposfery

• N - nieoznaczoność fazy fali nośnej

14. JAKIE SUROWE OBSERWACJE REJESTRUJE ODBIORNIK ASHTECH Z-

1)Data, czas Greenwich

2)Nr punktu na którym stoimy

3)Wersja programu

4)Przybliżone współrzędne jakie bierzemy do obliczeń

5)Wysokość anteny

6)Ilość obserwacji

7)Typ obserwacji jaki bierzemy do obliczeń (obs. fazowe L₁, L₂, kod C_1,kod precyzyjny P₁, P₂, przesuniecie Deplerowskie D₁, D₂,

8)Interwał pomiarowy (w sek.)

9)Czas 1 i ostatniej obserwacji

10)Pełne informacje dot. satelitów

11)Data epoki pomiarowej

12)Poprawka kodu zegara

15. PRAWA KEPLERA

I Prawo Keplera - orbitą każdej planety jest elipsa przy czym Słońce znajduję się zawsze w jednym z ognisk orbit

II Prawo Keplera - prędkość polowa każdej planety jest stała, co oznacza, że wektor położenia planety zakreśla w jednakowych interwałach czasu równe pola.

P -Perygeum (prędkość max)

A - Aphelium ( prędkość min)

S - położenie Słońca

r - wektor położenia planety

L - moment pędu

V_pol - prędkość polowa planety

III Prawo Keplera - stosunek kwadratu okresu T obiegu planety dookoła Słońca do sześcianu średniej odl. R od niego jest dla wszystkich planet ukł. Słonecznego stały.

16.BŁĘDY PRZY POMIARACH PSEUDODLEGŁOŚCI

ς0-odch. stand. obserwacji pseudoodl.

-bł. śr. wyznaczania pozycji przestrzennej

b(B)=PDOPb0. PDOP=(pierw)c(xx)+c(yy)+c(zz) wsp.PDOP ma szczególne znaczenie podczas śledzenia jakości procesu obserwacji, gł.stotlinarnych, geod. PDOP obliczany jest sukcesywnie i można wartość tego wsp. kontrolować na wyświetlaczu odbiornika GPS. Posiada on interpretację geometryczną jako liczba proporcjonalna do odwrotności objętości wielościanu rozpiętego na punktach stanowiących stacje obserwacyjne satelitów GPS i na punkcie wyznaczanej stacji. Mniejsza wartość PDOP świadczy o lepszej konfiguracji satelitów względem stacji wyznaczanej.

-bł. śr. pozycji horyzontalnej

b(Hor)=HDOPb0 HDOP=(pier)q²(n)+q²(e)

-bł. śr. wysokości elipsoidalnej

b(Ver)=VDOPb0 VDOP=q(h)

Odpowiednie wyrażenie dla czasu t

b(t)=TDOPb0 TDOP=(pierw)c(tt)

Ogólny parametr GDOP określa on zarówno „geometryczną jakość” wcięcia wyznaczającego pozycję, jak i dokładność wyznaczenia czasu

GDOP=(pierw)tr[A(T)A(-1)] tr oznacza ślad macierzyA(T)A(-1). Wartość PDOP, HDOP, VDOP można wyznaczyć zawczasu.

17.RÓŻNICOWE POMIARY DGPS

Jest to metoda określana w czasie rzeczywistym pozycji ruchomego odbiornika GPS względem innego nieruchomego odbiornika, zwanego stacją bazową, umieszczonego na punkcie o znanej pozycji. Dokładność tych pomiarów mieści się w przedziale ±1 do kilku metrów. Istota pomiarów DGPS polega na tym, że stacja bazowa wykonująca ciągłe obserwacje kodowe na znanym punkcie dokonuje w sposób ciągły wyznaczania swojej pozycji, stosując rozwiązania nawigacyjne. Oblicza przy tym poprawkę do tego rozwiązania uwzględniając różnicę wyniku obserwacji i znanych współrzędnych. Połączona z modemem i przekaźnikiem radiowym stacja bazowa przekazuje tą poprawkę do ruchomego odbiornika, wykonującego również obserwacje kodowe. W ten sposób pozycja wyznaczana przez ruchomy odbiornik jest korygowana poprzez uwzględnienie poprawki wyznaczanej na stacji bazowej. Zakłada się, że wpływ błędów obserwacji i zakłócających przez oddziaływanie ośrodka pomiarowego (troposfera i jonosfera) jest taki sam. Stacja bazowa powinna obserwować wszystkie satelity możliwe do obserwacji. Ważne aby liczba synchronicznie obserwowanych satelitów przez obydwa odbiorniki była jak największa (nie mniejsza od 4).

W ten sposób można uzyskac dokładność pozycji względnej ok. ⁺_-1 m dla nie dużych odległości ruchomego odbiornika od stacji bazowej(do ok. 50 km). Możliwe jest wyznaczanie pozycji tą metodą aż do ok. 200 km (nawet do 500) od stacji bazowej. Jednak wiąże się to ze zwiększaniem błędu wyznaczania pozycji w miarę oddalania się od stacji bazowej (ok. 1 m dla każdych 100 km odległości obu odbiorników)

Zastosowanie DGPS:

• nawigacja lądowa, morska , lotnicza

• do robienia map dna morza

• przy kontroli ruchu pojazdów (pociągów i pojazdów komunikacji miejskiej)

• przy kontroli i dyspozycji środkami transportu sczenie różnicy 2 ( straż pożarna, pogotowie)

• do nawigacji indywidualnych środków transportu w sprzężeniu z mapami numerycznymi sieci drogowej i miast

• w połączeniu ze specjalistyczną aparaturą stosowany jest DGPS do tematycznej kartografii

• aktualizacja map średnioskalowych

• lokalizacja obiektów i zjawisk przyrodniczych

18.RINEX- ZNORMALIZOWANY FORMAT WYMIANY DANYCH GPS

RINEX- niezależny od odbiornika format wymiany danych został przyjęty w '89 jako pewna norma formatu danych GPS niezależna nie tylko od odbiornika, ale także od programu, za pomocą którego dane były przetwarzane. W systemie RINEX zdefiniowano: wielkości obserwowane, standardowe nazwy plików, standardowe formaty danych, porządek w nagłówkach rekordów pominięte informacje, zaznaczenia umożliwiające rozpoznanie określonych rekordów, poprawki zegarów odbiorników, dodatkowe wskazówki i oznaczenia zakończeń.

Wielk. obserw.- ciągłe fazy fal nośnych L₁ i L ₂ wyrażone w cyklach fazowych i pseudoodl. wyrażone w metrach.

Standardowy format danych-bez etykiet, w kodzie ASCII. Stała długość rekordu 80 znaków, rozmiar bloku danych 8000. Pierwszy plik ma zawierać wykaz wszystkich plików.

Nazwy standard. plików- w formie ssssdddf.yyt, przy czym ssss to czteroznakowe oznaczenie stacji, ddd to dzień roku dla pierwszego rekordu, f kolejność rekordów w ciągu dnia, yy oznacza rok, zaś t- typ pliku(O- obserw., N- nawigac., M- danych meteorolog.).

Refrakcja jonosferyczna

Obecność swobodnych elektronów w jonosferze zmienia kierunek i prędkość propagacji sygnału satelitarnego GPS. Wartość zakłóceń zależy od stanu aktywności jonosfery i może wynosić od kilku metrów w okresie niskiej aktywności do 10-20 metrów w czasie jej silnej aktywności. W ciągu dnia szczyt aktywności jonosfery występuje po około 2 godzin od lokalnej kulminacji górnej Słońca.

Poza tym szczególna aktywność może być spowodowana okresowymi burzami słonecznymi i sztormami magnetycznymi. Wpływ na refrakcję jonosferyczną ma także niska wysokość satelity nad horyzontem, a tym samym mały kąt przecinania jonosfery przez sygnał satelitarny.

Stan jonosfery opisuje się za pomocą parametru całkowitej zawartości elektronów TEC (Total Elektron Kontent) mającego największy wpływ na propagację fal radiowych. Parametr TEC wyraża się w jednostkach TECV (jeden TECV odpowiada liczbie 10¹⁶ elektronów zawartych w cylindrze o przekroju 1 m² ustawionym wzdłuż biegu fali radiowej). Zmiany c mogą sięgać w krótkim czasie od -80% do +800% w stosunku do wartości w okresach niezaburzonych.

Opóźnienie sygnału w jonosferze jest wprost proporcjonalne do liczby swobodnych elektronów TEC oraz odwrotnie proporcjonalne do kwadratu częstotliwości fali nośnej :

gdzie:

c - prędkość światła w próżni

f - częstotliwość sygnału

Wpływ refrakcji jonosferycznej na sygnał satelity jest jednym zniem satżniejszych źródeł błędów wyznaczenia pozycji przy pomocy systemu GPS. Zmiany TEC zmieniają się w cyklach wieloletnich, rocznych i dobowych, ale również przypadkowych.

Pseudoodległość na dwóch częstotliwościach

z powyższych wzorów otrzymujemy wzór na odległość geometryczną wolna od wpływu jonosfery:

Refrakcja troposferyczna

Troposfera stanowi niższą część atmosfery i sięga do wysokości ok. 16 km nad powierzchnię równika Ziemi. Na zniekształcenie pomiaru odległości od satelity wpływają zmiany prędkości rozchodzenia się fali elektromagnetycznej. W troposferze na skutek zmian gęstości powietrza, wilgotności, temperatury i ciśnienia. Znaczna część całkowitego opóźnienia ok. 90% jest spowodowane poprzez oddziaływanie fali elektromagnetycznej z suchym powietrzem, zaś pozostałe 10% przez oddziaływanie z parą wodną. Część sucha opóźnienia może być oszacowana z błędem 2-5% za pomocą odpowiedniego modelu atmosfery. Część mokra opóźnienia troposferycznego może być wyznaczone przy pomocy radiometrów mikrofalowych. Niestety jest to bardzo drogie urządzenie i w praktyce błąd „mokrego” opóźnienia jest pomijany. Wartość błędu refrakcji troposferycznej na pomiar pseudoodległości zależy także od kąta wzniesienia satelity nad horyzontem i wynosi do 2-3 m i ok. 20 m dla kąta wzniesienia powyżej 10⁰ w pomiarach GPS można usunąć 90% błędów refrakcji troposferycznej używając modelu uwzględniającego wysokość elewacji satelity.

-modele troposferyczne doświadczalne:

• Saastamaina z 1972r.

• Hopfielda z 1969r.

• Goada`i Goodmana z 1974r.

Model troposfery

p-ciśnienie [mb]

T-temperatura w ^oK

z-kąt zenitalny

e-ciśnienie pary wodnej w powietrzu

fh-wilgotność względna(0-1)

PERTURBACJE Jeśli uwzględnimy perturbacje równanie różniczkowe niejednorodne

+[siły zaburzające]/m

można uwzględniać różne siły w zależności od wymaganej odległości

Perturbacje trzech kątowych elementów wynoszą ok.

Ω=0,03^o/dobę ω=-0,01^o/dobę M=0

Przyspieszenie spowodowane niecentralnością pola grawitacyjnego Ziemi(są rzędu 5*10^-5m/s²)

-potencjał zaburzający przedstawia się w postaci funkcji kulistych

Przyspieszenia pochodzące od wpływu grawitacyjnego słońca i księżyca r_s i r_m

max wartości otrzymuje się dla ustawienia trzech ciał w linii

rząd przyspieszeń r_s-2*10^-6 r_m-5*10^-6

Ciśnienie promieniowania słonecznego-działanie fotonów słonecznych na satelitę

Rząd przyspieszeń r_SRP-10^-7

PPS precyzyjny serwis pozycyjny- jest dostępny jedynie dla autoryzowanych użytkowników i przeznaczony głównie do celów wojskowych. Dostęp do PPS jest kontrolowany dwiema metodami 1) ograniczony dostęp (SA) 2) Anti-Spoofing (AS) Odbiorniki PPS mogą używać kodu P (Y), kodu C/A lub obydwu. PPS dostarcza informacji o pozycji z dokładności nie gorszą niż 16m

SPS standardowy serwis pozycyjny przeznaczony głównie dla użytkowników cywilnych SA - uniemożliwia użytkownikom dostęp do kodu Y

Planowanie sesji pomiarowej - (przedzial czasu w którym 2 lub więcej odbiorników gps gromadzi jednocześnie dane sat, moment rozpoczęcia sesji zależy od min. liczby satelitów) polega na ustalaniu jednoczesnej obserwowalności ze stacji pomiarowych przynajmniej 4 sat, ich torów na sferze niebieskiej oraz wartości określających „geometrię” rozkładu satelitów względem obserwatora „Geometrię” rozkładu satelitów (przestrzennego liniowego wcięcia wstecz) charakteryzują współczynniki zmniejszania precyzji (współ DOP) DOP - jest wielkościa skalarną charakteryzującą wpływ konfiguracji geom sat na dokładność wyznaczania położenia pkt geodez Zaleca się wybór sesji obs w których PDOP<5-6 Dzienniki polowy zawiera: numery i epoki kolejno wybranych sesji obser, numery i nazwy wyznaczonych pkt, pomierzone (3krotnie) wys anteny, numery używanego sprzętu oraz nazwisko obserwatora. Sesja pomiarowa powinnna zaczynać się na znanym punkcie osnowy poziomej, poszczególne sesje łączy się 3-4 pkt kontrolnymi i należy starać się obserwować jak najkrótsze wektory.

Post Procesing (GPPS) - 1)zczytanie obser z odb do komputera 2)obl przybliż współ pkt obser na podstawie pomiar kodu odl 3) pojedynczych, podwójnych i potrójnych różnic faz 4) układanie i rozwiązanie równań podwójnej różnicy faz FLOAT5) obl najlepszego rozwiązania z wartościami ustalonymi jako liczby całkowite 6) rozwiązania równań podwójnych faz z tzw FIXED 7) kontrola jakości

Wielotorowość - brak w horyzoncie wysokich przeszkód terenowych nie gwarantuje wysokiej jakości obser gps jeżeli na pkt występuje zjawisko interferencji fal. Wielotorowość jest spowodowana jednoczesnym odbiorem przez instrument bezpośredniego syg od satelity i syg odbitych Dość trudno ocenic występowanie lub brak wielotorowości podczas wywiadu terenowego Zjawisko to można zaobser w czasie wykonywania obser na miejscu i podczas dalszego ich opracowywania W przypadku gdy zjawisko to występuje w nasilonej postaci odbiornik nie jest w stanie dostroić się do satelitów. Wielotorowość występuje zazwyczaj przy ułożeniu sat w pewnej części sklepienia niebieskiego a więc gdy na punkcie stwierdzamy wielotorowość powinniśmy obser dłużej niż planowaliśmy w celu uzyskania obser nie obarczonych błędami z niej wynikającymi.

Zmienność i niejednoznaczność centów fazowych anten gps - w celu wyeliminowania błędu nie pokrywania się rzeczywistego centrum anteny sat stosuje się poprawki uzyskane podczas procedur kalibracyjnych. Następnie po sprawdzeniu wprowadza się do opracowanych wyników pomiarów. Wszystkie nateny gps wykazują zmienność położenia centrum fazowego w zależności ok. kierunku z jakiego dociera sygnał sat czyli od jego azymutu i wysokości. Położenie centrum fazowego przemieszcza się różnie dla częstotliwości L1 i L2 tej samej anteny. Dla najlepszych anten wartość przemieszczenia pionowego są rzędu 11mm dla L1 i 8mm dla L2 Poziome przemieszczenia są na poziomie 1mm i można je pominąć. Dobre programy zawiera wbudowane modele pow stałej fazy dal anten różnych producentów.

---