Δορυφορικά Συστήματα Εντοπισμού Θέσης και Υποστήριξης Ναυσιπλοΐας

Σχετικά έγγραφα
Θέµα: Εφαρµογές Παγκόσµιου ορυφορικού Συστήµατος Εντοπισµού Θέσης (GPS) Καρπούζας Ηρακλής Μάρτιος 2008

Κινητές επικοινωνίες. Κεφάλαιο 6 Τεχνικές πoλυπλεξίας - CDMA

ΕΝΟΤΗΤΑ ΠΑΓΚΟΣΜΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΘΕΣΗΣ (GPS - Global Positioning System) ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Σύστημα Αυτόματης Ταυτοποίησης. AIS Automatic Identification System

Παγκόσμιο Σύστημα Ναυτιλιακού Κινδύνου και Ασφάλειας. Global Maritime Distress and Safety System

Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής

Κινητά Δίκτυα Επικοινωνιών

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2013

4.4 Τύποι ραδιοζεύξεων Εφαρμογές ραδιοφωνίας

Χρήση GPS σε. πολυμέσων

Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα

Σημειώσεις κεφαλαίου 16 Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

Εργαστήριο 8: Τεχνικές πολλαπλής πρόσβασης στα Δίκτυα Κινητών Επικοινωνιών

ΤΕΧΝΗΤΟΙ ΔΟΡΥΦΟΡΟΙ. Ροζ δορυφόροι

ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΕΡΑΙΕΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Σταθερή περιβάλλουσα (Constant Envelope)

Μετάδοση πληροφορίας - Διαμόρφωση

Μάθηµα 9 ο : Συστήµατα πολλαπλής πρόσβασης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής

Μοντέλο Επικοινωνίας Δεδομένων. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 6 ο

ΔΟΡΥΦΟΡΟΙ. Παπαδοπούλου Σοφιάννα. Περίληψη

Γιατί Διαμόρφωση; Μια κεραία για να είναι αποτελεσματική πρέπει να είναι περί το 1/10 του μήκους κύματος

7. To GPS και άλλα συστήµατα GNSS

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ GPS

Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα Συστήματα επικοινωνίας με ήχο και εικόνα

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ, ΔΙΚΤΥΑ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Μάθημα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Μάθηµα 12 ο : Πολλαπλή πρόσβαση µε διαίρεση κώδικα (CDMA, code division multiple access)

Ερευνητική Εργασία (Project) GPS. «Το Παγκόσμιο Σύστημα Εντοπισμού θέσης στη καθημερινή μας ζωή.

ΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Ασκήσεις για το φυσικό στρώμα. λ από τον ρυθμό μετάδοσής της. Υποθέτοντας ότι ο κόμβος A

Δρ. Απόστολος Ντάνης. Σχολικός Σύμβουλος Φυσικής Αγωγής

Κεφάλαιο 7. Ψηφιακή Διαμόρφωση

MarineTraffic Έρευνα & Εφαρμογές. Δημήτρης Λέκκας, Πανεπιστήμιο Αιγαίου

ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ (E6205) Βασιλάκης Εμμανουήλ Επίκ. Καθηγητής

Εισαγωγή χωρικών δεδομένων σε ένα ΓΣΠ

ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Ασκήσεις για το φυσικό στρώμα

Δίκτυα Κινητών και Προσωπικών Επικοινωνιών

ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΠΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ / ΙΟΥΝΙΟΥ 2014

Το Παγκόσμιο δορυφορικό σύστημα εντοπισμού θέσης Global Positioning System, GPS

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2011

Υπόστρωμα Ελέγχου Πρόσβασης Μέσου. Medium Access Control Sub-layer.

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2009

Τίτλος: GPS Βρες το δρόμο σου

Συστήματα Επικοινωνιών

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ / Γ ΕΠΑΛ ΣΕΙΡΑ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 27/01/2013. ΘΕΜΑ 1 ο

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015

Βασικές λειτουργίες Ανίχνευση πλαισίων Τι κάνει το επίπεδο ζεύξης Χρησιμοποιεί τις υπηρεσίες του φυσικού επιπέδου, ήτοι την (ανασφαλή) μεταφορά δεδομέ

Μελέτη και Προσομοίωση n πομπού για ασύρματη πρόσβαση ΦΟΙΤΗΤΗΣ: ΛΑΖΑΡΙΔΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΕΥΣΤΑΘΙΟΥ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

Κεφάλαιο 1 Ε Π Α Ν Α Λ Η Ψ Η

8. ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ: ΓΕΝΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ Ορισμoί Εμπλεκόμενα σήματα

KΑΘΗΓ. Ι. Α. ΚΟΥΚΟΣ ΦΘΙΝΟΠΩΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ 2012

Ασκήσεις στα Συστήµατα Ηλεκτρονικών Επικοινωνιών Κεφάλαιο 3 ο : ΕΙΣΑΓΩΓΗ στις ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΚΥΜΑ και ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ

1o ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ «ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΩΚΕΑΝΩΝ» Χάρτες: Προσδιορισμός θέσης

ΤΕΙ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜ. ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΠΛΗΡ/ΚΗΣ & ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Γ. ΓΑΡΔΙΚΗΣ. Επίγεια ψηφιακή τηλεόραση

Κινητές Επικοινωνίες

1. Εισαγωγή στο GPS Γενικά για το G.P.S.

Μάθηµα 11 ο : Πολλαπλή πρόσβαση µε διαίρεση χρόνου (ΤDMA, time division multiple access)

Εναλλακτικές Τεχνικές Εντοπισμού Θέσης

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧ/ΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧ. ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ, ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Η ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΟΡΥΦΟΡΙΚΟΥ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ ΘΕΣΗΣ ΣΤΗΝ ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΑ ΚΑΙ Η ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΣΕ ΤΟΥΡΙΣΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΗΓΟΥΜΕΝΙΤΣΑΣ.

ΕΝΟΤΗΤΑ ΜΕΣΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Κεφάλαιο 3: Ερωτήσεις - Ασκήσεις. 1. Σε ποιες κατηγορίες διακρίνουμε τα μέσα μετάδοσης; 2. Ποια είναι τα ενσύρματα μέσα μετάδοσης:

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

ΟΡΥΦΟΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΛΟΗΓΗΣΗΣ ΚΑΙ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ ΘΕΣΗΣ

ΝΕΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ & ΧΡΗΣΗ ΣΤΗΝ ΥΠΑΙΘΡΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑ (1/5) ΔΙΕΥΚΟΛΥΝΣΗ ή (ακόμη ένα) ΒΑΣΑΝΟ???

Μάθηµα 4 ο : ορυφορικές τροχιές

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ / Γ ΕΠΑΛ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 21/02/2016 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΚΑΡΑΓΚΙΑΟΥΡΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ. ΘΕΜΑ 1 ο

HY-335 : Δίκτυα Υπολογιστών

Μέρος Β - Δίκτυα. Ασκήσεις I. Ποιος ο ρόλος του πομπού και του δέκτη στο μοντέλο επικοινωνίας που α- πεικονίζεται στο σχήμα που ακολουθεί; Μ Δεδομένα

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΥΤΟΕΞΕΤΑΣΗΣ

Πτυχιακή Εργασία. Ασύρματα Δίκτυα της Τεχνολογίας Hot Spot

39 40'13.8"N 20 51'27.4"E ή , καταχωρουνται στο gps ως

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 4 ο

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ Μάθημα: Ευρυζωνικά Δίκτυα Ομάδα A

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Διαμόρφωση Παλμών κατά Πλάτος

ΕΙ ΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ & ΘΕΜΑΤΑ ΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΩΝ ΠΕΡΙΟ ΩΝ

Εφαρμογές της κινητής τηλεφωνίας στην ιατρική

4.3 Επίδραση της συχνότητας στη διάδοση

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2013

ΜΑΘΗΜΑ ΕΙΔΙΚΗΣ ΘΕΜΑΤΙΚΗΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑΣ. Ραδιοφωνία

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ A. Οι δορυφόροι του συστήµατος GPS. GPS Block Ι. GPS Block ΙΙ και ΙΙΑ

Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών. και Μετάδοσης

Εισαγωγικές σημειώσεις στο Παγκόσμιο Σύστημα Εντοπισμού Global Positioning System (GPS)

Οι βασικές βαθμίδες του συστήματος των δορυφορικών επικοινωνιών δίνονται στο παρακάτω σχήμα :

Κεφάλαιο Μέσα Μετάδοσης

ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

Κεφάλαιο 5. 5 Συστήματα συντεταγμένων

Υπόστρωµα Ελέγχου Πρόσβασης Μέσου. Medium Access Control Sub-layer.

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ. Τέλος όταν τα κύματα 'χτυπήσουν' την κεραία λήψης, το σήμα λαμβάνεται και έπειτα αποκωδικοποιείται πίσω στην αρχική μορφή δεδομένων

ΕΝΟΤΗΤΑ ΤΗΛΕΟΡΑΣΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Β1. Να γράψετε στο τετράδιό σας τους αριθμούς της Στήλης Α και δίπλα τα γράμματα της Στήλης Β που αντιστοιχούν σωστά.

ΑΣΚΗΣΗ 1 Δίνονται: Ερώτημα 1: (1.α) (1.β) (1.γ) (1.δ) Ερώτημα 2: (2.α) (2.β) (2.γ)

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Κεφάλαιο 1 Ε Π Α Ν Α Λ Η Ψ Η. Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών

Transcript:

Δορυφορικά Συστήματα Εντοπισμού Θέσης και Υποστήριξης Ναυσιπλοΐας

Σύνοψη Χαρακτηριστικά υπηρεσίας Τρόπος λειτουργίας Βαθμίδες Συστήματος Πρόσβαση στο μέσο Πληροφορία και μετάδοση αυτής

Γεωγραφικές Συντεταγμένες Γεωγραφικό πλάτος (latitude) Γωνιακή απόσταση φ από τον Ισημερινό Βόρειοι και Νότιοι Παράλληλοι (φ=50 ο Β) Μοίρες, πρώτα και δεύτερα λεπτά της μοίρας Αν η μέση ακτίνα της Γης είναι 6371Km, πόσο απέχει κάθε μοίρα απέχει από την προηγούμενη; Γεωγραφικό Μήκος (longitude) Αρχή μέτρησης ο Μεσημβρινός που διέρχεται από το αστεροσκοπείο Greenwich (πρώτος Μεσημβρινός με μήκος 0 ο 00 00 0-180 ο W / E Γεωγραφικό στίγμα τομή Παράλληλου και Μεσημβρινού

Γεωγραφικές Συντεταγμένες

Υπηρεσίες Εφαρμογές Πλοήγηση και Ιχνηλάτηση Υπηρεσίες εκτάκτου ανάγκης που σχετίζονται με τη θέση Υπηρεσίες Έρευνας και Διάσωσης (Search & Rescue, SAR) Στρατιωτικές εφαρμογές

Εξέλιξη Συστημάτων Εντοπισμού Θέσης Τον 20 ο αιώνα χρησιμοποιήθηκαν τα πρώτα συστήματα εντοπισμού θέσης με χρήση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων Δίκτυο σταθμών βάσης Με βάση την ισχύ του σήματος το οποίο λαμβανόταν μετά την μετάδοση του από σταθμούς γνωστής γεωγραφικής θέσης προέκυπταν (προσεγγιστικά) οι συντεταγμένες του δέκτη

Εντοπισμός Θέσης σε Πλοία Τα πρώτα συστήματα ναυσιπλοΐας δεν βασίζονταν σε δορυφόρους αλλά σε επίγειους σταθμούς που εξέπεμπαν παλμούς ραδιοκυμάτων μεγάλου μήκους κύματος από ένα γνωστό κύριο σταθμό Ακολουθούσε η εκπομπή επαναλαμβανόμενων παλμών ραδιοκυμάτων από δευτερεύοντες σταθμούς Από την καθυστέρηση της λήψης των σημάτων από τους δευτερεύοντες σταθμούς υπολογιζόταν η απόσταση Απαίτηση συγχρονισμού μεταξύ των σταθμών Σχετικά περιορισμένη χωρική κάλυψη

Χρήση Δορυφόρων Με την εκτόξευση δορυφόρων Η ισχύς του σήματος αυξάνεται όταν ο δορυφόρος πλησιάζει το σημείο παρατήρησης Μπορούμε να υπολογίζουμε τη θέση δορυφόρου Θα μπορούσαμε να υπολογίσουμε και τη θέση του δέκτη;

Πρώτο Δορυφορικό Σύστημα Το πρώτο δορυφορικό σύστημα εντοπισμού θέσης δημιουργήθηκε το 1960 Οι δορυφόροι κινούταν σε προκαθορισμένες τροχιές και εξέπεμπαν σε συγκεκριμένη συχνότητα Η συχνότητα που λαμβανόταν διέφερε από τη συχνότητα εκπομπής λόγω κίνησης του δορυφόρου σε σχέση με το δέκτη (φαινόμενο Doppler) Με την παρακολούθηση της ολίσθησης της συχνότητας υπολογίζεται η σχετική σχέση ως προς το δορυφόρο ( η πλευρά από την οποία βρισκόταν). Οι δορυφόροι είχαν γνωστές τροχιές

Πώς θα μπορούσαμε να υπολογίσουμε την ακριβή θέση του δέκτη με τη βοήθεια των δορυφόρων; Τι πρέπει να περιλαμβάνει κατ ελάχιστον το σήμα του δορυφόρου;

Σήμα Δορυφόρου Θέση δορυφόρου Ακριβή χρονική στιγμή αποστολής σήματος Από ατομικό χρονομετρητή υψηλής ακρίβειας

Τρόπος Λειτουργίας Ο δέκτης συγκρίνει το χρόνο που αποστέλλεται το σήμα από το δορυφόρο με τη χρονική στιγμή λήψης του Υπολογίζεται το χρονικό διάστημα άρα και η απόσταση που απέχει ο δέκτης από το δορυφόρο (θεωρώντας ταχύτητα διάδοσης, την ταχύτητα του φωτός) Το αποτέλεσμα τοποθετεί το δέκτη σε μια σφαίρα γύρω από το δορυφόρο Το σημείο τομής υπολογίζεται από πολλαπλές μετρήσεις

Μετρήσεις από Πολλαπλούς Δορυφόρους

Τριπλευρισμός

Παγκόσμια Δορυφορικά Συστήματα Πλοήγησης Global Navigation Satellite System Συστήματα που παρέχουν αυτόνομα πληροφορίες γεωγραφικής θέσης στη Γη με παγκόσμια κάλυψη

Συστήματα Εντοπισμού Θέσης GPS (Global Positioning System) Παγκόσμιο Σύστημα Εντοπισμού Θέσης GLONASS (Ρωσικό) GALILEO (Ευρωπαϊκό) BEIDOU (κινέζικο) IRNSS (Ινδικό) QZSS (Ιαπωνέζικο)

GNSS 1 και GNSS 2 Τα συστήματα GNSS-1 απαιτούν συνδυασμό των GPS, GLONASS με τα Satellite Based Augmentation System, Ground Based Augmentation System Για επαύξηση ακρίβειας και ακεραιότητας Τα GNSS-2 παρέχουν από μόνα τους πλήρεις υπηρεσίες Πχ. GALILEO

Απαιτήσεις Παρέχει υπηρεσίες σε απεριόριστο αριθμό χρηστών Παθητικό σύστημα, δεν απαιτείται μετάδοση σήματος από χρήστη προς δορυφόρο Κάθε στιγμή υπάρχει επαρκής αριθμός δορυφόρων ορατός Τα αποτελέσματα του εντοπισμού δίνονται σε κοινό σύστημα συντεταγμένων Παρέχει δυνατότητα εντοπισμού θέσης δορυφόρου Παρέχει δυνατότητα πρόβλεψης θέσης δορυφόρου Ανάδραση για διόρθωση σφαλμάτων Χαμηλή κατανάλωση ενέργεια, μεγάλη διάρκεια ζωής Χαμηλό κόστος για τους δέκτες

Όσον αφορά το επικοινωνιακό κομμάτι Σύστημα ευρυεκομπής (broadcast) Σε αντιπαράθεση με τις επικοινωνίες σημείο προς σημείο (unicast) και σημείο προς πολλαπλά σημεία (multicast) Χρήση μπάντας L (1-2 GHz) Κυρίως την L1 στα 1575.42MHz Κοινή χρήση και πολλαπλή πρόσβαση στο μέσο Ανάγκη για μηχανισμό ελέγχου κοινής πρόσβασης CDMA Code Division Multiple Access Άλλοι τυπικοί μηχανισμοί που δεν χρησιμοποιούνται στην περίπτωση μας είναι ο TDMA Time Division Multiple Access και ο FDMA Frequency Division Multiple Access

FDMA-TDMA-CDMA

FDMA Χαμηλό κόστος υλοποίησης Απλός δέκτης, σύνθετος πομπός (τόσοι πομποδέκτες όσες και τα διαθέσιμα κανάλια) Υψηλή κατανάλωση ισχύος Χρήση σε FM TDMA Κάθε χρήστης καταλαμβάνει μια ορισμένη χρονοθυρίδα (timeslot), μικρής διάρκειας η οποία επαναλαμβάνεται κυκλικά Καλύτερη φασματική απόδοση σε σχέση με το FDMA Ανάγκη για συγχρονισμό Χρήση GSM 2 ης γενιάς CDMA Ταυτόχρονη χρήση μέσου στο πεδίο της συχνότητας και του χρόνου Κάθε χρήστης κωδικοποιεί τα σήματα του με έναν μοναδικό κωδικό Ο δέκτης εμφανίζει τον κωδικό κλειδί και λαμβάνει μόνο από τον επιθυμητό δέκτη

GPS Το σύστημα GPS αναπτύχθηκε το 1978 από το Πολεμικό Ναυτικό των ΗΠΑ Δόθηκε για εμπορική χρήση το 1983 μετά από ατύχημα αεροπορικό (κορεάτικων Αερογραμμών) Παρέχει ακρίβεια περί τα 10-15m Πιο εξελιγμένα συστήματα παρέχουν μεγαλύτερη ακρίβεια Διαφορικό GPS Εντοπίζει την θέση με ακρίβεια 1 μέτρου Δίκτυο από πύργους που λαμβάνουν σήματα από τους δορυφόρους και εκπέμπουν σήματα διόρθωσης θέσης από πομπούς ραδιοφάρων Ο χρήστης πρέπει να έχει διαφορικό δέκτη και κεραία για διαφορική λήψη

Μέρη Συστήματος A. Δορυφορικό τμήμα B. Τμήμα ελέγχου και χειρισμών (Control system) Επίγειοι σταθμοί C. Τμήμα χρηστών (User Segment) Δέκτες συστήματος

Α. Δορυφορικό Τμήμα Δίκτυο δορυφόρων σταθερού πλήθους Τρέχον πλήθος 32 Ανομοιόμορφος δορυφορικός σχηματισμός που ενισχύει την αξιοπιστία του συστήματος Εκπέμπουν στην περιοχή των μικροκυμάτων (L μπάντα) Ακρίβεια περί τα 15 μέτρα Ακρίβεια 3-5 μέτρων επιτυγχάνεται με χρήση Διαφορικού Παγκόσμιου Συστήματος Εντοπισμού Θέσης Differential GPS

Δορυφορικό Τμήμα Τροχιές με ακτίνα 26.600Km (μεσαίας τροχιάς) Περιστρέφονται σε υψόμετρο 20.200Km 6 δορυφόροι είναι ορατοί από κάθε σημείο της Γης Κάθε σημείο στη Γη μπορεί να λαμβάνει από τουλάχιστον 4 ανά πάσα χρονική στιγμή Ταχύτητα περιστροφής 7000 μίλια την ώρα Κάθε δορυφόρος κάνει μια πλήρη περιστροφή ανά μισή μέρα (12 ώρες) Περνά από το ίδιο σημείο 2 φορές την μέρα

Λειτουργίες Δορυφόρων Εκπομπή με σήμα χαμηλής έντασης 25-50 Watts Σύστημα προώθησης για διόρθωση τροχιάς Κάθε δορυφόρος εξοπλισμένος με ατομικό χρονόμετρο Atomic Clock Τροφοδοσία από ηλιακή ενέργεια Με εφεδρικές μπαταρίες

Καθορισμός Τροχιάς Δορυφόρου Τροχιά επηρεάζεται από διάφορες δυνάμεις Απαιτείται υπολογισμός των δυνάμεων με ακρίβεια και με βάση την αρχική θέση και ταχύτητα Οι δυνάμεις δεν μπορούν να υπολογιστούν με ακρίβεια Δυνατότητα χρήσης μοντέλων Διαδικασία υπολογισμού τροχιάς από γνωστές θέσεις οι οποίες παράγουν μια τροχιά σε προσέγγιση Δεδομένα τροχιάς και ρυθμός μεταβολής τους σε σχέση με το χρόνο Λίστα από ταχύτητες σε καθορισμένα χρονικά διαστήματα

Σήματα Περιεχόμενα Χρόνος μετάδοσης μηνύματος Πληροφορία για τροχιά (Εφημερίδες - Ephemeris) Γενική κατάσταση συστήματος (ημερολόγιο Almanac) Περιοχή μικροκυμάτων Συνήθως ζώνες L1 (1575.42MHz) και L2 (1227.6 MHz) Ζώνες L3 και L5 Η διαθεσιμότητα πολλών συχνοτήτων διορθώνει την καθυστέρηση που προέρχεται από τη διέλευση σημάτων από την ιονόσφαιρα Διέρχονται από κάποια υλικά (π.χ. γυαλί) Αλλά όχι και από τα περισσότερα στέρεα υλικά (π.χ. βουνό)

Β. Τμήμα Ελέγχου και Χειρισμών Παγκόσμιο δίκτυο από επίγειους σταθμούς Έλεγχος σωστής λειτουργίας Διόρθωση σφαλμάτων που παρουσιάζονται Οι σταθμοί ανήκουν στο Πολεμικό Ναυτικό των ΗΠΑ Βρίσκονται κοντά στον Ισημερινό Κάθε σταθμός μπορεί να δει όλους τους δορυφόρους κάθε μέρα Λειτουργίες Παρακολούθηση και έλεγχος τροχιάς Πρόβλεψη για προσδιορισμό τροχιάς και θέσης Ακεραιότητα συστήματος Έλεγχος λειτουργίας χρονομετρητών που περιέχονται στους δορυφόρους Παροχή ημερολογίων σε σχέση με την κατάσταση δορυφόρων Αποκρυπτογράφηση σημάτων

Επίγειοι Σταθμοί

Γ. Τμήμα Χρηστών Σταθμοί βάσης ανά τον κόσμο Ο δέκτης χρησιμοποιεί το δικό του χρονομετρητή μετράει τη στιγμή που έφτασε το σήμα και υπολογίζει το διάστημα που το σήμα ταξίδευε Δέκτες λαμβάνουν ραδιοκύματα στη ζώνη L1 1575.42MHz (UHF) Τμήματα Κεραία Σύστημα επεξεργασίας σημάτων Χρονομετρητής υψηλής ακρίβειας και απόδοσης Ταλαντωτής κρυστάλλου Οθόνη

Λειτουργία (1/2) Οι δορυφόροι εκπέμπουν αδιάκοπα κωδικοποιημένες πληροφορίες με τις Εφημερίδες που παρέχουν την θέση του δορυφόρου Ημερολόγιο που δίνει την κατάσταση του συστήματος Στις συχνότητες L1 1575.42 MHz, L2 1227.6 MHz Πληροφορίες που λαμβάνονται Τροχιά δορυφόρου Πληροφορίες για την ώρα αποστολής Κατάσταση συστήματος Μοντέλο καθυστέρησης που αφορά την ιονόσφαιρα

Λειτουργία (2/2) Μέτρηση απόσταση δέκτη και 4 ή περισσότερων ορατών δορυφόρων Χρόνος άφιξης Ταχύτητα φωτός Υπολογισμός απόστασης S από δορυφόρο (συνήθως σε συσχέτιση με το μήκος κύματος) Επιφάνεια νοητής σφαίρας γύρω από δορυφόρο Η γεωμετρία σχήματος σφαιρών καθορίζει την τοποθεσία του δέκτη σε ορθογώνιο σύστημα συντεταγμένων Ελάχιστος αριθμός δορυφόρων 4 τουλάχιστον;

Μετρήσεις Φάσης Μέτρηση απόσταση από δορυφόρο ως συνάρτηση του μήκους κύματος λ του δορυφορικού κύματος S=λ(n+k) Όπου λ=19.029cm (L1), 24.421 cm(l2) n πλήρεις κύκλοι, Κ κλασματικοί

Τοποθέτηση Κεραίας στο Πλοίο Η κεραία πρέπει να βλέπει ένα μεγάλο μέρος του ορίζοντα αλλά όχι κατά ανάγκη να βρίσκεται όσο το δυνατόν ψηλότερα Πολυκατευθυντήρια Τοποθετείται στην πλώρη ή εναλλακτικά δεξιά στην πρύμνη του πλοίου Θέση δέκτη και κεραίας στο πλοίο Ψηλότερα από καλώδιο VHF και SSB radio Μακρύτερα (ενδεικτικά 2m) από την ακτίνα του ραντάρ Ακτίνα ραντάρ 20 ο πάνω και κάτω από την κεραία O δέκτης πρέπει να τροφοδοτείται από διαφορετική μπαταρία από αυτή που χρησιμοποιείται από την κεντρική μηχανή Κατά την εκκίνηση μπορεί να προκληθεί επανεκκίνηση και να χαθούν δεδομένα

Πληροφορία προς Μετάδοση (1/3) Κάθε δορυφόρος εκπέμπει σήμα στην περιοχή των ραδιοκυμάτων αποτελούμενο από φέρουσες συχνότητες διαμορφωμένες από ψηφιακούς κώδικες (ψηφιακά δεδομένα) Κάθε δορυφόρος εκπέμπει μοναδικό κώδικα οπότε αναγνωρίζεται από το δέκτη Ομάδες δεδομένων (κώδικες): C/A, P, D Δεδομένα / Κώδικας C/A Coarse Acquisition Ελεύθερος και χρησιμοποιείται για την ακριβή μέτρηση χρόνου διάδοσης από δορυφόρο προς το δέκτη Αποτελείται από σειρά 1023 παλμών (0, ή 1 ) κάθε 1 ms Ρυθμός 1023Kbps Περιέχεται στο σήμα συχνότητας L1 Κάθε δορυφόρος αποστέλλει το δικό του μοναδικό C/A κώδικα

Πληροφορία προς Μετάδοση(2/3) Δεδομένα / Κώδικας P (precision code) Μέτρηση χρόνου μετάδοσης Ακολουθία από 2.35*10^14 bits κάθε 266 ημέρες Ρυθμός 10.23Mbps Κρυπτογραφημένος P(Y) διαθέσιμος μόνο για υψηλή ακρίβεια Περιέχεται στα δορυφορικά σήματα των συχνοτήτων L1 και L2 Ο δορυφόρος αναγνωρίζεται από το μοναδικό τμήμα P

Πληροφορία προς Μετάδοση(3/3) Δεδομένα / Κώδικας D Μήνυμα πλοήγησης (Navigational System) Πληροφορίες σχετικές με τις θέσεις των δορυφόρων, τον ακριβή χρόνο εκπομπής και στοιχεία σχετικά με την κατάσταση του συστήματος Κάθε δορυφόρος εκπέμπει συνεχώς ένα κωδικοποιημένο μήνυμα στις συχνότητες L1 και L2 Σε σειρά 1500 bits εκπέμπονται με ταχύτητα 50 bps, λήψη του πακέτου σε 30 sec Κάθε πλαίσιο διαιρείται σε 5 υπο-πλαίσια με μήκος 300bits 1 πληροφορίες για χρονομετρητή 2 και 3 δορυφορικές εφημερίδες (πρόγνωση θέσης) 4 μοντέλα για τον περιορισμό των σφαλμάτων λόγω διάθλασης κυμάτων όταν διέρχονται από την ιονόσφαιρα 5 Ημερολόγιο με πληροφορίες για προσδιορισμό θέσης δορυφόρων για μεγάλο χρονικό διάστημα

Συχνότητες Η ύπαρξη περισσότερων από μιας συχνότητες διευκολύνει τη διόρθωση σφαλμάτων L1 1575.42MHz μηνύματα πλοήγησης, κώδικας C/A, P(Y), D L2 1227.6 MHz μηνύματα πλοήγησης, κώδικας P(Y), D L3 1381.05MHz για ανίχνευση πυρηνικών δοκιμών L4 1379.913MHz για πρόσθετες ιονοσφαιρικές διορθώσεις L5 1176.5 MHz για χρήση σε πολιτικές εφαρμογές που αφορούν ασφάλεια

Σχήμα Διαμόρφωσης

Άσκηση Εξηγείστε με βάση το προηγούμενο σχήμα, πώς μπορούμε να μεταδώσουμε δύο διαφορετικές ροές πληροφορίας (D(t)C(t) και D(t)P(t)) με χρήση του ίδιου φέροντος L1 Συγκεκριμένα δείξτε ότι η εισαγωγή της διαφοράς φάσης 90 ο στο φέρον κατά τη διαμόρφωση (Quadrature Amplitude Modulation) επιτρέπει το διαχωρισμό των σημάτων στο δέκτη

Πολλαπλή Πρόσβαση στο μέσο με Διαίρεση Κώδικα Code Division Multiple Access CDMA Πολλαπλοί πομποί αποστέλλουν σήμα προς ένα δέκτη χρησιμοποιώντας τις ίδιες συχνότητες (L1, L2, ) Τα σήματα που αποστέλλονται προστίθενται Στην ενότητα αυτή θα εξηγήσουμε πώς είναι δυνατός ο διαχωρισμός τους στο δέκτη Συγκεκριμένα πώς χρησιμοποιείται ο μηχανισμός διαμοιρασμού φάσματος (spread spectrum) με την χρήση μοναδικού κωδικού από κάθε πομπό

Διαμοιρασμός Φάσματος Τα προς αποστολή ψηφιακά δεδομένα συνδυάζονται με έναν ταχύτερα εναλλασσόμενο κώδικα (ο οποίος ονομάζεται chip code) που παράγεται τοπικά Tb διάρκεια παλμού δεδομένων Tc διάρκεια παλμού κώδικα Tb/Tc παράγοντας / κέρδος διεύρυνσης (spreading factor), καθορίζει το μέγιστο των χρηστών που εξυπηρετεί ένας σταθμός βάσης Κάθε χρήστης χρησιμοποιεί διαφορετικό κωδικό

Λειτουργία Κατά τη λήψη του σήματος γίνεται συσχετισμός (correlation) με τον κώδικα του πομπού, ο οποίος (κώδικας) δημιουργείται τοπικά στο δέκτη Εάν το σήμα ταιριάζει με τον συγκεκριμένο κωδικό τότε το σήμα δεδομένων επαναδημιουργείται Κατηγορίες κωδίκων Σύγχρονοι (ορθογώνιοι) Σε κάθε χρήστη διατίθεται ένας κωδικός ο οποίος είναι αμοιβαία ορθογώνιος με όλους του άλλους Ασύγχρονοι (ψευδοτυχαίοι) Στην περίπτωση κινητών δεκτών τους, δεν είναι δυνατή η χρήση ορθογώνιων κωδικών, οπότε χρησιμοποιούνται ψευδοτυχαίες ακολουθίες, οι οποίες μπορούν να επαναδημιουργηθούν στο δέκτη και έχουν σχεδόν μηδενική συσχέτιση

Παράδειγμα Σύγχρονου Κώδικα Κωδικοποίηση Πομπός 1 Κώδικας code1=(1, -1) ο κώδικας χαρακτηρίζει τον πομπό 1 Δυαδικά δεδομένα: data1=(1, 0, 1, 1) Κωδικοποιημένα δεδομένα: encoded1=c (1, -1, 1, 1) Σήμα signal1=code1 * encoded1 = (1, -1) * (1,-1,1,1) =(1, -1; -1, 1; 1, -1; 1, -1) Πομπός 2 Κώδικας: code2=(1, 1) (ορθογώνιος ως προς τον code1) Δεδομένα data2=(0, 0, 1, 1) Κωδικοποιημένα δεδομένα: encoded1=(-1, -1, 1, 1) Σήμα signal1=code2 * data1 = (-1, -1; -1, -1; 1, 1; 1, 1) Τα σήματα προστίθενται καθώς μεταδίδονται Signal=(0, -2; -2, 0; 2, 0; 2, 0)

Αποκωδικοποίηση Δέκτης 1 Κώδικας code1=(1, -1) signal=(0, -2, -2, 0, 2, 0, 2, 0) Αποκ/να: code1 *signal =(0,+2, -2+0, 2+0, 2+0) αθροίζουμε (2, -2, 2, 2) εάν >0 τότε 1, εάν <0 τότε 0 (1, 0, 1,1) Δέκτης 2 Κώδικας: code2=(1, 1) signal=(0, 2; -2, 0; 2, 0; 2, 0) Αποκ/να: code2 *signal =(0-2, -2+ 0, 2+ 0, 2+0)) αθροίζουμε (-2, -2, 2, 2) εάν >0 τότε 1, εάν <0 τότε 0 (0, 0, 1,1)

Εάν στην αποκ/ση προκύψει 0 τότε σημαίνει ότι ο αντίστοιχος πομπός δεν απέστειλε δεδομένα. Έστω ότι εξέπεμψε μόνο ο πομπός 1, ας δούμε τι γίνεται στο δέκτη 2 Δέκτης 2 Κώδικας: code2=(1, 1) signal =(1, -1, -1, 1, 1, -1, 1, -1) Αποκ/να: signal * code2=((1, -1), (-1, 1), (1, -1), (1, -1)) αθροίζουμε (0, 0, 0, 0)

Παράδειγμα Ορθογώνιων Κωδικών

Αναμετάδοση Θέσης από Συσκευή GPS στο Σύστημα του Πλοίου Αναμετάδοση θέσης προς υπολογιστή με πρωτόκολλο ΝΜΕΑ 0183 ή ΝΜΕΑ 2000 National Marine Electronics Association Προδιαγραφές εξοπλισμού για σόναρς, δέκτες ανεμόμετρα

Αναφορές http://www.tronico.fi/oh6nt/docs/nmea018 3.pdf http://www.sailsoft.nl/freeware.html