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

POMIARY SATELITARNE PRZED GPS

1 Geod. Obserwacje SSZ (sztuczny satelita ziemi)

2 Obserwacje 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. Wyznaczanie współrzędnych stacji, czyli jeśli znane są położenia SV w momentach obserwacji to potrzebne są 3 pomiary, aby wyznaczyć składowe (czyli XYZ stacji w układzie geocentrycznym). Impuls wysyłany do SV musi być jak najkrótszy (10-100 ps) dokładność pomiaru odległości 1 cm.

ROZWIĄZANIE TYPU FLOAT .DOKŁADNOŚCI JAKIE MOŻNA UZYSKAĆ.

Jest to rozwiązanie w którym ambiguity jest liczbą rzeczywistą .Nie jest zaokrąglona do liczb całkowitych. Jest to rozwiązanie z potrójnych różnic fazowych. Można uzyskać dokł. – 10 cm

POZYCJONOWANIE W CZASIE RZECZYWISTYM

1.Metoda Post – Processing

a)pomiary w terenie

b)obróbka pomiarów kameralnie (współrzędne)

metody: DGPs i metody statyczne.

POMIARY FAZOWE – czy wszystkie odbiorniki je wykonują?

Nie wszystkie, pomiary fazowe maja dokładność milimetrową. Natomiast pomiary pseudoodległości maja dokładność metrową.

SEGMENT KOSMICZNY - system GPS składa się z 3 segmentów: kosmiczny, kontrolny i użytkowników. Segment kosmiczny składa się 24 satelitów + 3 zapasowe. Satelity poruszają się na orbitach oddalonych od ziemi o ok. 20200 km. Orbity są prawie kołowe. Orbit jest 6 na każdej po 4 satelity rozmieszczonych co 60 stopni. Orbity nachylone są do płaszczyzny równika pod kątem 55.  1. Orbity są tak rozmieszczone aby w każdym punkcie na ziemi o każdej porze dnia widoczne były przynajmniej 4 satelity. Satelita waży ok. 850 kg Skład: antena telemetryczna, baterie słoneczne, anteny nadawcze (12 sztuk).

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

Rejestracja pseudoodległości jest potrzebna do otrzymania dobrych wyników z geod. Pomiarów statycznych. Gdyż błąd poprawki zegara odbiornika ( 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,t). Stąd konieczność jednoczesnego pomiaru pseudoodległości do co najmniej czterech satelitów.

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

Równanie Dopplerowskie: N12 = t1+ri/c t2+ri/c(fw-fr)dt

- N12 liczba całkowitych cykli sygnału częstotliwości dudnienia

- fw częstotliwość generowana w odbiorniku

- fr częstotliwość generowana odbierana

- t1, t2 momenty czasu

WYNIKI OBLICZEŃ PROGRAMU GPPS

Otrzymujemy:

- zbiór wektorów (opisany przez x, y, z) – przybliżone współrzędne ( 50 m)

- (x, y, z) macierz kowariancji

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

- zbiór wektorów

- macierz kowariancji

ZBIORY OBSERWACYJNE

opis wielkości zawartych w zbiorach (znaczenie fizyczne, wykorzystanie do obliczeń). Typy obserwacji które muszą być wykorzystane w procesie pozycjonowania przy użyciu metody autonomicznej. W zbiorach obs. Zawarte są następujące wielkości:

POMIARY STATYCZNE

Kolejność obliczeń – GPPS

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

2. Rozwiązania z potrójnych różnic  xyz  0,5 m

3. Rozwiązanie z podwójnych różnic (parametr ambiguity) jako liczba rzeczywista tzw. Float sol xyz  0,1 m)

4. Rozwiązanie z podwójnych różnic ambiguity przyjęte za znane (zaokrąglone do liczb całkowitych  xyz  2 mm). Pomiar fazowy zakumulowany odczyt licznika

ORBITY SATELIT GPS

równanie ruchu dla orbit normalnych ( idealizacja ) F=k2 mM/r2 F=ma a=k2M/r2 k2m.= 3,986005 10-14 m3/s2 - stała grawitacyjna. Z tych równań wynikają 3 prawa Keplera 1 - orbity są eliptyczne , ciało przyciąg znajd się w ognisku , 2 Wektory wodzące zakreślają równe pola w równym czasie 3 T2 =r3 T-okres R-odległość. Dla orbity normalnej - ukł wsp w płaszczyźnie orbity E-anomal excentr f anomalia prawdziwa M. Anom średnia lub w przestrzeni

do opisu położenia i ruchu satelity stos się 6 elementów keplerowskich ( i, a, e, f)

zamiast f może być T - czas ostatn przejścia przez perygeum . Równanie Keplera E-esinE = M. M = n (t-t0) n =(/a3) śred prędk kąt. Rozwiązanie iteracyjne. JEŚLI uwzględniamy perturbacje - r-nie różniczkowe niejednorodne.

SYSTEM TRANSIT doplerowskie od 64 roku , w 67 udost użytk cywilnym uruchom jako system nawigacyjny do obsługi Marynarki USA równanie obserw metody : wyznaczenie r2-r1 w momentach t1 i t2, wyzn wsp stacji uzysk dokł rzędu 0,5 m.

GPS - jest opartym na satelitarnych sygnałach radiowych globalnym systemem pozwal na określ dokł pozycji , prędkości i czasu w każdym miejscy kuli ziemskiej , niezal od pory doby oraz warunków pogodowych . Składa się z 3 segmentów :