GLOBÁLNY POLOHOVÝ SYSTÉM (GPS) II

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "GLOBÁLNY POLOHOVÝ SYSTÉM (GPS) II"

Δάμων Δασκαλόπουλος
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 GLOBÁLNY POLOHOVÝ SYSTÉM (GPS) II signály vysielané družicami časové systémy súradnicové systémy metódy merania Signály vysielané družicami Nosná vlna L1 f 1 = 1575,42 MHz λ 1 = 19,05 cm modulovaná dvomi navigačnými kódmi (pseudonáhodné šumy - Pseudo Random Noise - PRN) presný P - kód (Precision) pre vojenské účely je zašifrovaný: Y - kód) hrubý/dostupný C/A kód (Coarse/Acquistions) - nie je šifrovaný binárny kód - družicová navigačná správa Nosná vlna L2 f 2 = 1227,60 MHz λ 2 = 24,45 cm modulovaná len P - kódom (resp. šifrovanou variantou Y - kódom) binárny kód - družicová navigačná správa 1

Stav družice (chorá, zdravá) Referenčný elipsoid Súradnicový systém ECEF XYZ geocentrický súradnicový systém (X,Y, Z)

2 Navigačná správa Obsah navigačnej správy Čas vysielania začiatku správy Kepplerovské efemeridy družice Údaje umožňujúce korigovať presne čas a vysielanie družice Almanach - informácie o efemeridách ostatných družíc (12,5 min - 25 správ) Stav družice (chorá, zdravá) Referenčný elipsoid Súradnicový systém ECEF XYZ geocentrický súradnicový systém (X,Y, Z) spojený zo zemským povrchom (ϕ, λ ) WGS 84 referenčná plocha (rotačný elipsoid) ETRS 89 European Terestrial Reference System 2

3 Časové systémy UTC (Koordinovaný svetový čas) GPS Družicový čas UTC čas atómové hodiny leap second (30.6, 31.12) oprava na astronomický čas US Naval Observatory (Námorné observatórium) GPS čas Master Control Clock týždne a sekundy od :00:00 hod. s nimi sú synchronizované hodiny na družiciach (< 1ms) oneskorenie za astronomickým časom UTC družicová správa eliminácia oneskorenia Družicový čas štyri atómové hodiny na družici (2 Cs, 2 Rb) sledovaný monitorovacími stanicami resetovanie, ak je oneskorenie za GPS časom > 1 ms 3

4 Princíp merania Meranie pseudovzdialeností: Kódové meranie Dopplerovské meranie Fázové meranie Kódové meranie V prijímači sa vytvorí replika referenčného signálu, ktorá sa posúva po bitoch a porovnáva sa s prijatým kódom pseudorange = Δt. v r Δt - rozdiel medzi časom odoslania a prijatia správy (presnosť 1 ms) čas šírenia sa signálu rádiových vĺn v r - rýchlosť šírenia sa rádiových vĺn Dopplerovské meranie Meranie posunu frekvencií, ktorý vzniká relatívnym pohybom družice voči prijímaču Zmena radiálnych vzdialeností medzi družicou a prijímačom Výpočet polohy a rýchlosti prijímača Fázové meranie Porovnanie fázy prijatého referenčného signálu s generovaným signálom v prijímači Zistenie fázového posuny Δϕ Určenie počtu celých vĺn (integer ambiguity) 4

Relatívne určovanie polohy Metódy relatívneho určovania polohy Diferenciálne GPS

5 Metódy merania 1. Absolútne určovanie polohy 2. Relatívne určovanie polohy Absolútne určovanie polohy Neznáme: X, Y, Z, ΔT Relatívne určovanie polohy Metódy relatívneho určovania polohy Diferenciálne GPS - DGPS Statická metóda - Static Rýchla statická - Rapid static Kinematická - Kinematic Stop&go Pseudokinematická RTK 5

6 Diferenciálne GPS Referenčná stanica umiestnená na bode s dostatočne známou polohou Rover na určovanom bode Prenos opráv z referenčnej stanice k prijímaču cez komunikačnú linku: telekomunikačná družica INMARSAT pozemné vysielače rozhlasové stanice siete mobilných telefónov, služby permanentného vysielania korekcií Statická metóda Dĺžka jedného merania 20 až 60 minút Podmienka: nepretržité meranie nezatienenosť družíc Postprocessing Kinematická metóda Riešenie ambiguít na začiatku merania inicializáciou na známej základnici rýchlou statickou metódou výmenou antén za pohybu Prijímanie signálu niekoľko sekúnd Podmienka neprerušený signál Stop&go po prerušení signálu sa stačí vrátiť na posledný známy bod Pseudokinematická metóda Pri nepriaznivých terénnych a observačných podmienkach Počas merania sa nevyžaduje stály príjem signálov z identických družíc Každý určovaný bod musí byť odmeraný aspoň dvakrát, s časovým rozdielom aspoň jedna hodina, zmena zostavy družíc Čas merania na každom bode je 5 až 10 minút 6

Kinematická v reálnom čase RTK (Real Time Kinematic) Simultánne fázové merania obidvoch prijímačov Okamžitý prenos meraných údajov referenčného prijímača do pohybujúceho sa rovera cez modem rádiové

7 Kinematická v reálnom čase RTK (Real Time Kinematic) Simultánne fázové merania obidvoch prijímačov Okamžitý prenos meraných údajov referenčného prijímača do pohybujúceho sa rovera cez modem rádiové spojenie Spracovanie len niekoľko sekúnd po meraní Inicializácia metódou OTF (On the fly) počas pohybu Porovnanie metód GPS z hľadiska času a presnosti Faktory ovplyvňujúce meranie GPS Synchronizácia času družíc a užívateľského prijímača Presnosť určenia parametrov dráh satelitov Vplyv prostredia, v ktorom sa signál šíri od družice k prijímaču, zvlášť vplyv ionosféry a troposféry Viaccestné šírenie signálu (multipath), ktoré vzniká falošnými odrazmi signálu od blízkych okolitých predmetov Hodnoty ofsetov a variácií fázových centier antén a kalibrácií antén Nevhodná konfigurácia družíc 7

Viaccestné šírenie signálu GPS Eliminácia vplyvu chybových faktorov GPS Použitie presných efemeríd

Použitie špeciálnych antén a kalibrácií antén Podmienky spoľahlivého merania GPS Elevačná maska v

presnosť v polohe Geometrická konfigurácia satelitov DOP miera zhoršenia presnosti príslušnej zložky

8 Viaccestné šírenie signálu GPS Eliminácia vplyvu chybových faktorov GPS Použitie presných efemeríd satelitov a stratégií spracovania družicových dát Použitie vhodných modelov ionosféry, troposféry Použitie špeciálnych antén a kalibrácií antén Podmienky spoľahlivého merania GPS Elevačná maska v rozmedzí 10 až 15 nad horizontom dolná hranica - vyššia presnosť vo výške horná hranica - vyššia presnosť v polohe Geometrická konfigurácia satelitov DOP miera zhoršenia presnosti príslušnej zložky s ohľadom k optimálnemu stavu Dĺžka observácie dostatočné množstvo dát vyriešenie ambiguít ProMark2 - meranie 8

9 Parametre systému ProMark2 ProMark2 režim merania ProMark2 metóda merania ProMark2 identifikácia bodu 9

10 ProMark2 výška antény, meranie Leica Univerzálna stanica + GPS Samostatný GPS prijímač Topcon FC 2000 Prijímač Antény 10

Σχετικά έγγραφα

Služba na určovanie priestorovej polohy - SAPOS v Nemecku

Služba na určovanie priestorovej polohy - SAPOS v Nemecku Katarína Leitmannová Geodetický a kartografický ústav SPGS s vlastnosťami SAPOS a nové geodetické základy Bratislava, 12.6.2002 SAPOS Služba na