1. Budowa systemu GPS
*segment kosmiczny:
-projektowany na 24 satelity, obecnie na orbicie znajdują się 32 satelity,
-satelity okrążają ziemię po 6 orbitach, nachylone pod kątem ok. 55 stopni do równika (kąt inklinacji)
-czas obiegu satelity wokół Ziemi to ½ doby gwiezdnej (11 h 58 min)
- satelity znajdują się na wysokości ok. 20 tys km (20200 km)
*segment kontroli
-Master Control Station w Colorado Spring (zarządzanie systemem obliczanie efemeryd)
-stacje śledzące w Colorado Spring Hawai, Diego Garcia, Ascension, Kwajalein (obserwację satelitów, tworzenie skali czasu, kontrola efemeryd)
-anteny nadawcze w Diego Garcia, Ascension, Kwajalein (przesyłanie danych na satelitę)
*segment użytkowy
-zastosowanie nawigacyjne, geodezyjne, transfer czasu
2. Obliczyć prędkość liniową satelity.
(promień Ziemi plus wysokość satelity nad powierzchnią Ziemi to promień orbity wzór na długość orbity to 2ПR i to jest droga satelity, znając drogę i czas obiegu satelity wokół Ziemi prędkość to V=s/t wartość wyrazić w km/s)
3. Obliczyć odległość pomiędzy dwoma punktami o podanych współrzędnych. (53º45’37’’ 20º45’37’’) B(53º45’37’’ 20º45’38’’). Za powierzchnię Ziemi przyjąć kulę.
(to robiliśmy na zajęciach)
4. Parametry GPS
*czas akwizycji- odbiornik wyznacza swoje położenie (ściąga dane efemerydalne) normalnie 12, 5 min max 20 min
Zimny start- odbiornik nieużywany przez ponad miesiąc, bądź używany w przeciągu jednego dnia na dwóch półkulach (więcej niż 20 min)
Gorący start- włączany z dnia na dzień, należy odczekać ok. 5 min aby odbiornik mógł zweryfikować współrzędne.
*czas rekwizycji –po jakim czasie odbiornik uzyska dane o swoim położeniu po umieszczeniu zasłony na drodze sygnału bez wyłączania odbiornika (np. wjazd do tunelu)
*liczba kanałów- tunel w którym odbiornik obserwuje satelitę im więcej kanałów tym więcej satelitów może jednocześnie obserwować
*dopuszczalna dynamika – przy jakim przyspieszeniu dodatnim i ujemnym może pracować odbiornik aby cały czas wyznaczał współrzędne
*możliwość wgrywania map
*dokładność
*możliwość definicji własnych układów współrzędnych
*interwał logowania
*możliwość podłączenia anteny zewnętrznej
5. Rodzaje częstotliwości wysyłane przez satelity
f 0 =10,23 MHz częstotliwość podstawowa, częstotliwość taktowania zegara satelity
f1 = 154x10,23 MHz długość fali = 19,029cm
f2 = 120x10,23 MHz długość fali = 24, 421cm
f5 = 115x10,23 MHz częstotliwość projektowana, długość fali 25,483cm
6. Charakterystyka kodu P/Y
*niejawna struktura kodu
*transmitowany na częstotliwościach L1 i L2
*częstotliwość = 10,23 MHz, długośc fali=29,31m
*czas transmisji całego kodu to 266 dni
7. Charakterystyka kodu C/A
*kod jawny, o znanej strukturze
*transmitowany tylko na częstotliwości nośnej L1
*częstotliwość= 1,023 MHz, długość fali = 293,1 m
*długość kodu wynosi 1023 bitów odmiennych dla każdego satelity (pseudo przypadkowy)
*czas transmisji całego kodu 1 milisekunda
8. Wiadomość nawigacyjna (depesza)
*f=50Hz nałożony na obydwa kody P/Y i C/A
*dzieli się na 25 ramek o długości 1500 bitów, każda ramka dzieli się na 5 podramek
*czas transmisji 30 sekund (pełna po 12,5 min)
*zawiera wszystkie informacje o satelitach (almanach, współczynniki modelu opóźnienia jonosferycznego, poprawki zegarów satelitarnych, efemerydy pokładowe satelitów)
9. Pomiar pseudoodległości (bez równania kodowego)
Pomiar pseudoodległości polega na wyznaczeniu w odbiorniku satelitarnym GPS przedziału czasowego między momentem odbioru sygnału tu a momentem transmisji sygnału z satelity ts. W momencie zidentyfikowania satelity i jego numeru PRN rozpoczyna się generowanie takiego samego kodu PRN. W następnej kolejności replika kodu przesuwa jest aż do momentu maksymalnej korelacji z kodem PRN dowolnego satelity. PLUS WZORY I ICH OPIS (wykład z 24 marca 2009)
10. Porównanie pomiarów kodowych i fazowych
*Kodowe:
-dokładność ‘metrowa’
-jeden pomiar do 4 satelitów pozwala na wyznaczenie współrzędnych w przestrzeni
-nie jest wymagana inicjalizacja
-metoda wygodna w zastosowaniach nawigacyjnych
*Fazowe
-dokładność ‘centymetrowa’ ’milimetrowa’
-wymaga inicjalizacji odbiornika (wyznaczenie pełnych liczby cykli)
-obecnie często stosowana metoda szybkiej inicjalizacji OTF wymagająca łącznego wykorzystania pomiarów kodowych i fazowych
11. Definicje błędów stosowane w opisie GPS
*rms- średni błąd kwadratowy
*2drms- podwójny średni błąd kwadratowy
*CEP- 50% pozycji wyznaczonych dwuwymiarowo znajduje się wewnątrz okręgu o promieniu CEP
*R95%- promień okręgu zawierającego 95% wyników pomiarów pozycji dwuwymiarowej
*SEP- promień strefy zawierającej 50% pomiarów pozycji trójwymiarowej
*UERE- błąd pomiaru odległości użytkownika
12.Błędy orbit satelitarnych
*pole grawitacyjne Ziemi
*opór atmosfery
* grawitacyjne oddziaływanie Słońca i Księżyca oraz innych ciał niebieskich
*napór promieniowania słonecznego
*pływy skorupy ziemskiej i pływy oceaniczne
*oddziaływanie sił elektromagnetycznych
*efekty relatywistyczne (szczególna i ogólna teoria względności, częstotliwość zegara satelity na Ziemi = 10,22999999543)
13. Zakłócenia propagacyjne wpływające na wyznaczaną pozycję
*refrakcja jonosferyczna (najważniejszy błąd, głównie górne partie jonosfery), opóźnienie można policzyć jeżeli dysponujemy odbiornikiem dwuczęstotliwościowym L1 L2
*refrakcja troposferyczna (eliminowany poprzez nieuwzględnienie satelitów znajdujących się najdalej od obserwatora)
*szumy atmosfery i kosmiczne
*interferencja fal wtórnych
14. Błędy systematyczne obserwacji fazowych
*nieoznaczoność fazy- jest arbitralną liczbą całkowitą. Wielkość ta może być interpretowana jako różnica wielkości początkowej zintegrowanej fazy i odległości. Jest to wielkość różna dla każdego obserwowanego satelity. Nieoznaczoność N zachowuje stałą wartość podczas pomiarów, jeżeli nie nastąpi zaburzenie procesu śledzenia sygnału satelitarnego. Wystąpienie takiego zaburzenia powoduje powstanie nieciągłości fazy
*nieciągłość fazy- skokowa zmiana rejestrowanej fazy o całkowitą liczbę cykli
15. Zasady techniki DGPS (opis bez wzorów)
DGPS- technika czasu rzeczywistego (GPS różnicowy). Dokładność od 1 do 5 metrów (dokładność zależy od sprzętu użytkownika oraz odległości od stacji referencyjnej im dalej od stacji tym mniejsza dokładność) Stacja referencyjna stoi na punkcie o znanych współrzędnych, współrzędne centrum fazowego anteny są wyznaczone.. Obserwator i stacja referencyjna powinny obserwować te same satelity. Mając dane współrzędne odbiornika i satelity obliczamy odległość i pseudoodległość. Różnica tych odległości plus przewidywanie (zachowanie się różnicy w czasie) stanowi korektę. Następnie wyznaczane są poprawki do pseudoodległości w danej epoce. Układ współrzędnych to układ współrzędnych satelitarnych WGS 84
16. Łącza transmisyjne DGPS
*radiomodemy (bezpłatne)
*terminale GPS (przesyłanie korekt przez GSM(sms)- ograniczenia co do zasięgu sieci GSM, płatny)
*Internet
17. Co to jest PRC
PRC- różnica na daną chwilę (epokę) między odległością prawdziwą a pseudoodległośćią. PLUS WZORY (wykład 21 kwietnia 2009)
18. Charakterystyka, projekt techniczny systemu ASG- EUPOS
*system wielofunkcyjny (propagacja korekt różnicowych w czasie rzeczywistym, obliczanie wyników pomiarów oraz udostępnianie danych obserwacyjnych w trybie postprocessing)
*96 stacji referencyjnych oraz dwa centra obliczeniowe w Katowicach i Warszawie
*korzystanie z sygnałów GPS i Glonass w przyszłości Galileo
*system budowany zgodnie z międzynarodowymi standardami technicznymi
*współrzędne wyznaczane w systemie ETRS89 oraz w układach 1965, 1992, 2000
*wymiana danych z krajami ościennymi
*zasięg działania stacji referencyjnych ok. 35 km
*odległość między stacjami referencyjnymi wynosi średnio 70 km
19. Segmenty systemu ASG-EUPOS
*segment odbiorczy (stacje referencyjne krajowe i przygraniczne wysyłają pliki obserwacyjne do centrum)
*centrum obliczeniowe (ośrodki obliczeniowe w Warszawie i Katowicach, wyliczanie poprawek dla serwisów czasu rzeczywistego, odbieranie plików obserwacyjnych ze stacji referencyjnych, wyliczanie poprawek korekcyjnych i przesyłanie ich do użytkowników, pełni funkcję konserwacyjne uk odniesienia, cotygodniowa kontrola układu)
*segment użytkowników (otwarta struktura, wszystkie serwisy działają 24 h na dobę przez 7 dni w tygodniu, wystarczy zwykły turystyczny GPS (kodowy C/A), możliwość tworzenia własnych systemów i aplikacji przez użytkowników, ciągła dostępność na obszarze całej Polski umożliwia precyzyjne określenie pozycji, system umożliwia prowadzenie nawigacji w trybie postprocessingu oraz w czasie rzeczywistym)
20. Serwisy NAWGEO systemu ASG- EUPOS
*NAWGEO- serwis czasu rzeczywistego, udostępniający poprawki RTK i umożliwiający wyznaczenie współrzędnych płaskich z błędem średnim nie większym niż 0,03m oraz wysokości z błędem średnim nie większym niż 0,05m przy wykorzystaniu dwuczęstotliwościowego L1/L2 odbiornika RTK. W NAWGEO występują poprawki sieciowe oraz poprawki z pojedynczej stacji. NAWGEO łączy się z ASG- EUPOS poprzez GSM/GPRS, Internet.
rako91