wiadomościksięgarniaprenumeratareklamakontaktRODOpolityka prywatności
Najnowsze wydarzenia z dziedziny geodezji, nawigacji satelitarnej, GIS, katastru, teledetekcji, kartografii. Nowości rynkowe, technologiczne, prawne, wydawnicze. Konferencje, targi, administracja.
reklama
strona główna rss
PRENUMERATA TRADYCYJNAPRENUMERATA CYFROWA
film
Skaning ułatwi modernizację statku
blog
DRONY DLA GEODETY

DRONY DLA GEODETY
NAWI

NAWI
TACHIMETRY

TACHIMETRY
SKANOWANIE LASEROWE

SKANOWANIE LASEROWE
BENTLEY GEOMAGAZYN

BENTLEY GEOMAGAZYN


reklama
reklama

Segmenty i sygnał GPS


Janusz Śledziński

Segmenty i sygnał GPS

Pomiary satelitarne wyko­rzystujące globalny system wyznaczania pozycji GPS znalazły w ostatnich latach powszechne zastosowanie w pracach geodezyjnych i na­wigacji. Zadecydowała o tym możliwość natychmiastowego uzyskania położenia, prawie całkowita automatyzacja pomiarów i ich opracowania, a także wyższa dokładność oraz znacznie niższe koszty w porównaniu z tradycyjnymi technikami naziemnymi. Tech­nologia GPS jest też używana w badaniach geodynamicz­nych, m.in. do wyznaczania parametrów ruchu bieguna czy badania stabilności ruchu obrotowego Ziemi, a także ruchu płyt tektonicznych.

A co to jest GPS? Global Positio­ning System (GPS) zaprojekto­wano

i skonstruowano w USA na zlecenie amerykańskiego Minister­stwa Obrony (Department of Defen­se) jako wojskowy system nawigacyjny. Tworzą go trzy segmenty (rys. 1):

  • konstelacja co najmniej 24 sateli­tów,
  • Ośrodek Dowodzenia połączony ze stacjami permanentnie obserwujący­mi wszystkie satelity GPS,
  • użytkownicy wyposażeni w od­biorniki GPS.

 

Rys. 1. Segmenty systemu GPS

Od 1 stycznia 1995 roku GPS jest w pełni operacyjny. Obecna konstelacja składa się z 30 satelitów umieszczonych na sześciu prawie kołowych orbitach na­chylonych względem równika pod ką­tem 55° (rys. 2), równomiernie rozłożo­nych w długości geograficznej i odda­lonych od powierzchni Ziemi o ponad 20 000 km. Okres obiegu satelity wokół naszej planety wynosi około 12 godzin. Takie rozmieszczenie w przestrzeni za­pewnia możliwość jednoczesnego obser­wowania (widzenia) przynajmniej czte­rech satelitów GPS z dowolnego punktu na Ziemi.

 

Rys. 2. Nachylenie orbity

Bazy i stacje monitorujące. Wszystkie satelity GPS są per­manentnie obserwowane przez kilka tzw. stacji monitorujących i dla każdego z nich obliczane są precyzyj­ne elementy orbity i poprawka zegara atomowego. Dane te wprowadzane są do pamięci komputerów pokładowych. W ten sposób każdy satelita ma zapew­nioną aktualizację swojej pozycji w prze­strzeni i synchronizację zegara do czasu całego GPS. Ośrodek Dowodzenia (Ma­ster Control Station) znajduje się w bazie amerykańskich sił lotniczych w Colora­do Springs. Stacje obserwacyjne (Moni­tor Stations) USAF (US Air Force) pra­cują w Kwajalein, Diego Garcia, na Wy­spach Wniebowstąpienia (Ascension Is.) i na Hawajach. Działa także 6 sta­cji NGA (National Geospatial Agen­cy): w Argentynie, Australii, Bahrajnie, Ekwadorze, Stanach Zjednoczonych ­na Alasce, w Korei Południowej, Nowej Zelandii, RPA i na Tahiti (rys. 3).

 

Rys. 3. Lokalizacja stacji kontrolnych GPS

Częstotliwości na razie dwie. Sygnał satelitarny, który docie­ra z satelity do odbiornika, jest bardzo skomplikowany (rys. 4). Składa się on z dwóch podstawowych często­tliwości: tzw. L1 = 1575,42 MHz i L2 = 1227,60 MHz, na które nałożone są specjalne kody C/A i P oraz pakiet do­datkowych informacji. Pomiar prowa­dzony na dwóch częstotliwościach jest praktycznie wolny od wpływu refrak­cji jonosferycznej. Refrakcję niższych warstw atmosfery – troposfery – elimi­nuje się poprzez automatyczne wprowa­dzanie poprawek obliczanych na pod­stawie przyjętego modelu atmosfery. Kody zawarte w sygnale satelitów wy­korzystywane są do pomiaru odległości (tzw. pseudoodległości) satelity od ante­ny odbiornika. Kod P (precise – protec­ted) jest precyzyjny, ale dostępny tylko dla uprawnionych użytkowników, zaś kod C/A (coarse aquisition – clear access) – ogólnie dostępny, ale mniej dokładny. Pakiet informacji wysyłany w sygnale satelitarnym zawiera między innymi ele­menty orbit wszystkich satelitów GPS, poprawki zegarów pokładowych oraz dane o jakości sygnału.

 

Rys. 4. Struktura sygnału GPS

Degradacje sygnału. Z chwilą wprowadzenia pełnej operacyj­ności systemu GPS zastosowa­no również dwa rodzaje – wcześniej za­powiadanej – celowej degradacji sygnału satelitów powodującej zmniejszenie do­kładności wyznaczeń bezwzględnej po­zycji. W ten sposób Ośrodek Dowodze­nia ogranicza korzystanie z GPS przez nieupoważnionych użytkowników. I tak „selective availability” (SA) – polega na zniekształceniu poprawki zegarów sate­litów GPS i ograniczeniu dokładności ­­­­­­­­­­­­­­­­elementów orbit zawartych w sygnale satelitarnym. Natomiast isto­tą „anti-spoofing”(A-S) jest zaprze­stanie emisji kodu precyzyjnego P i zastąpienie go innym tajnym woj­skowym kodem Y. Degradacja „se­lective availability” została decyzją władz amerykańskich zniesiona 2 maja 2000 r. Obecnie emitowany sygnał GPS jest zatem od niej wolny. Oba rodzaje degradacji powodowały znaczne (kilkakrotne) zmniejszenie dokładności określenia pozycji bezwzględnej wyznaczanego punktu. Jeśli natomiast chodzi o pozycję względną, to degradacja „selective availability” miała niewielki wpływ na wyznaczanie różnicy współrzędnych, podczas gdy degradacją „anti-spoofing” obarczone są wszystkie precyzyjne urządzenia GPS z możliwością odbioru kodu P. Najnowsze instrumenty mają jednak specjalne oprogramowanie wewnętrzne pozwalające na obróbkę odbieranego kodu Y. I choć go nie rozumieją, to wykorzystując pewne wspólne elementy obu kodów, pozwalają osiągnąć taki wynik, jakby pomiar był wykonywany z użyciem kodu P. Stosowane są tu najczęściej metody opracowania sygnału nazywane cross-corellation lub Z-tracking. Aby w przyszłości uniknąć komplikacji z korzystaniem przez użytkowników cywilnych z istniejącego sygnału wojskowego Y, administratorzy systemu GPS zamierzają wprowadzić dla nich w roku 2006 trzeci sygnał L5 (1176,45 MHz).

Prof. Janusz Śledziński jest pracownikiem naukowym Instytutu Geodezji Wyższej i Astronomii Politechniki Warszawskiej



dodaj komentarz

KOMENTARZE Komentarze są wyłącznie opiniami osób je zamieszczających i nie odzwierciedlają stanowiska redakcji Geoforum. Zabrania się zamieszczania linków i adresów stron internetowych, reklam oraz tekstów wulgarnych, oszczerczych, rasistowskich, szerzących nienawiść, zawierających groźby i innych, które mogą być sprzeczne z prawem. W przypadku niezachowania powyższych reguł oraz elementarnych zasad kultury wypowiedzi administrator zastrzega sobie prawo do kasowania całych wpisów. Użytkownik portalu Geoforum.pl ponosi wyłączną odpowiedzialność za zamieszczane przez siebie komentarze, w szczególności jest odpowiedzialny za ewentualne naruszenie praw lub dóbr osób trzecich oraz szkody wynikłe z tego tytułu.

komentarze menu_text_pl



reklama
reklama





2009 created by BRTSOFT.com
© 2005-2018 Geodeta Sp. z o.o.
mapa stronyprenumeratareklamakontakt