WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Основні джерела похибок GPS спостережень - Реферат

Основні джерела похибок GPS спостережень - Реферат


Реферат на тему:
Основні джерела похибок GPS спостережень
Глобальна система визначення місцеположення - Global Positioning System (GPS) - це супутникова навігаційна система, яка дозволяє визначати координати, швидкість і напрямок руху об'єктів в будь-якій точці земної кулі, в будь-який час доби, при будь-якій погоді. Система GPS, яка початково була створена з метою навігації, знайшла широке застосування в геодезії, географічних інформаційних системах (ГІС) та інших галузях науки.
Структура системи
GPS складається з трьох сегментів: космічного, контрольного і сегменту користувача.
________________________________________
Космічний сегмент
До космічного сегменту GPS входять 24 супутника, які обертаються навколо Землі по шести орбітам, з періодом обертання 12 годин. Орбіти супутників розраховані таким чином, щоб у будь-якій точці земної кулі в будь-який момент часу можна було спостерігати не менше 4 супутників. Це мінімальна кількість супутників, необхідних для визначення просторових координат: довготи, широти і висоти.
________________________________________
Контрольний сегмент До контрольного сегменту належать станції слідкування, головний центр керування і основна станція керування (які знаходяться на поверхні Землі). Станції слідкування безперервно приймають сигнали від супутників і визначають відстані до них. Крім цього на станціях ведеться метеорологічне зондування атмосфери з метою визначення поправки за вплив тропосфери.
- основна станція керування
- станція слідкування
- наземна антена
Результати обробки сигналів і зондування атмосфери зі станцій слідкування передаються до головного центру керування, в якому обчислюються ефемериди супутників на 12 годин вперед. Ці дані пересилаються на супутники, а вони в свою чергу передають їх на GPS приймачі користувачам. Основна станція керування може корегувати орбіти супутників.
Сегмент користувача
До сегменту користувача входять всі GPS приймачі. Приймачі можна умовно поділити на три основні групи: навигаційні, геодезичні і для задач ГІС.
Принцип позиціювання
Місцеположення точки в певний момент часу на земній поверхні визначається методом просторової засібки не менше ніж по трьом супутникам з відомими координатами. Для обчислення відстані від супутника до антени приймача вимірюється час проходження сигналу, а потім він помножується на швидкість розповсюдження сигналу.
Для визначення часу всі GPS супутники оснащені понадточними атомними годинниками, чиї показання кодуються у сигнали, які передаються зі супутника. GPS приймачі також оснащені високоточними годинниками, які у процесі ініціалізації на початку вимірювань синхронізуються з годинниками GPS супутників.
Для визначення координат антени приймача використовуються вимірювання відстаней мінімум до 4 супутників (четвертий супутник потрібен для виключення похибки, яка може бути викликана несинхронністю роботи годинників GPS супутників).
Структура сигналу
Кожен GPS супутник передає радіосигнали на двох частотах: L1=1575.42 МГц і L2=1227.60 МГц. Сигнали, які використовуються для цивільних цілей, модулюються двома кодами: C/A і P. "Грубий" C/A-код (цивільний) не закодований і може прийматися всіма GPS-приймачами. "Точний" P-код приймається геодезичними і ГІС приймачами і може бути закодований під час військових дій.
Вимірювання відстаней до супутників по C/A-коду забезпечує точність позиціювання в 10-15 м і застосовується, в основному, для навігації. Приймачі, які виконують вимірювання лише по кодовому модулюючому сигналу, називаються кодовими.
Для підвищення точності позиціювання виконуються вимірювання по фазі несучої частоти. GPS приймачі, які виконують вимірювання по C/A і P кодам і по фазі хвилі L1, називаються фазовими одночастотними. Приймачі, які виконують вимірювання по C/A і P кодам і по фазі несучих частот L1 і L2, називаються фазовими двочастотними GPS приймачами. Двочастотні приймачі є більш точними, тому що вони враховують вплив іоносфери. Фазові одно- і двочастотні приймачі в диференційному режимі забезпечують точність вимірювань до декількох сантиметрів, що є допустимим для задач геодезії.
Диференційна корекція
При проходженні радіосигналу від GPS супутника через іоносферу і тропосферу швидкість його розповсюдження зменшується, що призводить до похибки в обчисленні дальності, викликаної затримкою сигналу. Значення цієї похибки важко визначити, але воно приблизно однакове для двох недалеко розташованих одна від іншої точок на земній поверхні. Диференційна корекція - це метод, який значно збільшує точність обробки GPS даних шляхом виключення систематичної складової похибки затримки сигналу. Використання диференційної корекції дозволяє зменшити похибку позиціювання при кодових вимірюваннях до 2-3 м і при фазових вимірюваннях - до декількох міліметрів.
В класичній схемі диференційного методу вимірювань використовуються два приймачі, один з яких розташований в точці з відомими координатами (базова станція), а інший приймач розташовується над точками з координатами, які потрібно знайти (мобільный приймач). GPS приймач базової станції визначає поточні координати (координати, які були вимірені в даний момент часу) і порівнює їх з відомими точними координатами базової станції. Різниці між значеннями поточних і точних координат, взяті з від'ємним знаком, називаються диференційними поправками. Диференційні поправки можуть бути введені до розрахунків координат після вимірювань (режим постобробки), або в реальному часі (режим DGPS - для кодових вимірювань і режим RTK - для фазових вимірювань).
Основні помилки GPS та їх причини
Безліч помилок місця розташування може відбутися через обмеження точності визначення координат у межах 15 - 25 метрів. Ці помилки перевіряються і компенсуються безліччю способів:
Орбітальні помилки - Іноді положення супутника, про яке повідомляють, не відповідають його фактичної траєкторії. У США, Міністерство оборони безупинно контролює кожен супутник, вносячи орбітальні виправлення.
"Бідна" геометрія - Виникає тоді, коли всі прийняті супутники згруповані близько один до другого, чи вибудовані в лінію щодо положення приймача, що у свою чергу не забезпечує необхідну розбивку сигналу на так званий трикутник, від чого точність обчислення координат стає менш надійною.
Використання сигналів виправлення системи WAAS - широкозонної системи функціонального доповнення (Wide Area Augmentation System) компенсує орбітальні помилки через виникнення "бідних" геометрій.
Багатошляхові сигнали - Сигнали перед тим, як досягти GPS-приймача, можуть бути відбиті від високих чи будинків інших перешкод, тим самим чи збільшується відстань цього чи сигналу ж сигнал попросту збивається, зменшуючи точність.
Приймачі навігації постійно роблять безліч складних математичних обчислень, щоб ефективно компенсувати всілякі потенційні помилки в місці розташування:
Атмосферна затримка -Супутникова навігація сигналізує медленней, оскільки сигнали проходять через атмосферу Землі. Приймачі навігації обчислюють середню затримку наносекунд, і дають компенсацію.
Помилки годинника - годинник, вбудований в GPS-приймач не настільки точний як атомний годинник на навігаційному супутнику, годинники якого дають погрішність у 1 секунду на кожні мільйон років. Кожен навігаційний приймач автоматично компенсує диференціали часу, порівнюючи сигнали часу з декількох супутників, він відбудовує свій внутрішній годинник, - від чого приймач завжди буде показувати вам самий точний час.
Використана література
1. Геодезичні прилади. Частина II. Електронні геодезичні прилади. Костецька Я. М. ІМЗН, 2000.
Loading...

 
 

Цікаве