Forelesning i SIB6005 Geomatikk, GPS: Metode for koordinatbestemmelse System Mottakere Kodemålinger Fasemålinger

Størrelse: px

Begynne med side:

Download "Forelesning i SIB6005 Geomatikk, 9.9.2002. GPS: Metode for koordinatbestemmelse System Mottakere Kodemålinger Fasemålinger"

Lisbeth Jørgensen
8 år siden
Visninger:

1 Forelesning i SIB6005 Geomatikk, DAGENS TEMA: GPS: Metode for koordinatbestemmelse System Mottakere Kodemålinger Fasemålinger Kapittel 8 i Grunnleggende landmåling Øving nr 1: Innlevering: Siste dag er 11.9 Sted: VM-brakkene, 2. etasje (i kassett ved trappa) Øving nr 2, Transformasjoner. GPS: Ut: Onsdag 11.9 NB: Øvingstimer på onsdag 11.9 kl i datasalen Oslo i VM-brakkene (lengst øst i 1. etasje). Bruk av Pc-programmer i øving 2 (kan også gjøres individuelt senere). Planlagt ekskursjon i forelesningsplanen var satt opp på (til bedrift i Trondheim), må desverre utsettes, blir satt opp senere.

Innlevering: Siste dag er 11.9 Sted: VM-brakkene, 2. etasje (i kassett ved trappa) Øving nr 2, Transformasjoner. GPS: Ut: Onsdag 11.

2 2 Metoder for bestemmelse av nye fastmerker: Satellittmålinger (GPS) Triangulering og trilaterasjon Polygondrag Frioppstilling Grunnlagsnett målt med GPS:

3 3 GPS-konstellasjon Nominell konstellasjon: 6 baner med 4 satellitter, totalt 24 satellitter Satellittene er fastmerkene våre, koordinatene endrer seg med tiden km over bakken Inklinasjon på 55 grader (baneplanenes vinkel med ekvator) Omløpstid på 11 timer 58 minutter Andre satellitter det kan måles mot enn GPS: GLONASS (russisk) GALILEO (europeisk, kommer i 2008?)

våre, koordinatene endrer seg med tiden 20200 km over bakken Inklinasjon på 55 grader (baneplanenes vinkel

4 4 GPS SYSTEM SEGMENTS The GPS consists of three major segments: SPACE, CONTROL and USER. The SPACE segment consists of 24 operational satellites in six orbital planes (four satellites in each plane). The satellites operate in circular 20,200 km (10,900 nm) orbits at an inclination angle of 55 degrees and with a 12-hour period. The position is therefore the same at the same sidereal time each day, i.e. the satellites appear 4 minutes earlier each day. The CONTROL segment consists of five Monitor Stations (Hawaii, Kwajalein, Ascension Island, Diego Garcia, Colorado Springs), three Ground Antennas, (Ascension Island, Diego Garcia, Kwajalein), and a Master Control Station (MCS) located at Schriever AFB in Colorado. The monitor stations passively track all satellites in view, accumulating ranging data. This information is processed at the MCS to determine satellite orbits and to update each satellite's navigation message. Updated information is transmitted to each satellite via the Ground Antennas. The USER segment consists of antennas and receiver-processors that provide positioning, velocity, and precise timing to the user

The satellites operate in circular 20,200 km (10,900 nm) orbits at an inclination angle of 55 degrees and with a 12-hour period.

5 GPS. Relativ/differensiell stedfesting 5 GPS-mottakere i basestasjoner (med kjente koordinater) Og GPS-mottaker i: Båt Fly Bil Gravemaskin (E6 Melhus, Steinkjer) Hvor god blir posisjonen... For kodemottakere? På ca 1-2 m med kodemålere For fasemottakere? På centimeteren med fase-mottakere (de dyre...)

Fly Bil Gravemaskin (E6 Melhus, Steinkjer) Hvor god blir posisjonen.

6 6 CURRENT BLOCK II/IIA/IIR SATELLITES =================================== LAUNCH LAUNCH FREQ COM- ORDER PRN SVN DATE STD PLANE MAND** *II FEB II JUN 89 Cs B *II AUG *II OCT II DEC 89 Rb D *II JAN *II MAR II AUG 90 Cs E II OCT 90 Cs D IIA NOV 90 Cs E IIA JUL 91 Cs D IIA FEB 92 Cs A *IIA APR IIA JUL 92 Rb F IIA SEP 92 Rb A IIA NOV 92 Cs F IIA DEC 92 Rb F IIA FEB 93 Rb B IIA MAR 93 Rb C IIA MAY 93 Rb C IIA JUN 93 Cs A IIA AUG 93 Cs B IIA OCT 93 Rb D IIA MAR 94 Cs C IIA MAR 96 Cs C IIA JUL 96 Cs E IIA SEP 96 Rb B IIA NOV 97 Rb A ***IIR JAN 97 IIR JUL 97 Rb F IIR OCT 99 Rb D IIR MAY 00 Rb E IIR JUL 00 Rb B IIR NOV 00 Rb F IIR JAN 01 Rb E * Satellite is no longer in service. ** US SPACE COMMAND, previously known as the NORAD object number; also referred to as the NASA Catalog number. Assigned at successful launch. *** Unsuccessful launch.

AUG 90 Cs E2 20724 II-9 15 15 01 OCT 90 Cs D5 20830 IIA-10 23 23 26 NOV 90 Cs E5 20959 IIA-11 24 24 04 JUL 91 Cs D1 21552 IIA-12 25 25 23 FEB 92 Cs A2 21890 *IIA-13 28 10 APR 92 21930 IIA-14 26 26 07

7 GPS er avstandsmåling Absoluttbestemmelse: 7 Figuren viser måling med 1 mottaker: => Absoluttbestemmelse Hvor mange satellitter må det måles til for å bestemme posisjonen? Hvor god er bestemmelsen av høyden? Hvor god blir posisjonen... For kodemottakere? For fasemottakere

det måles til for å bestemme posisjonen?

8 GPS. Kode-mottakere og nøyaktighet ved differensielle målinger 8 Garmin Rino 110/ channel GPS receiver position accuracy of less than 10 feet when enabled to receive enhanced GPS data from the Wide Area Augmentation System (WAAS). (Eller ved mottak av korreksjonsdata fra andre typer/systemer av basestasjoner)

com/ 12-channel GPS receiver position accuracy of less than 10 feet when enabled to

9 GPS. Fase-mottakere og nøyaktighet ved sanntidsmålinger 9 Antenne for sending/mottak av korreksjoner Nøyaktighet på en vektor mellom 2 mottakere, i sann tid: Real-time static: 5mm + 2ppm Real-time kinematic: 10mm + 2ppm Posisjon og høyde blir automatisk oppdatert opptil hvert 0,2 sekund (5 Hz)

com/ Nøyaktighet på en vektor mellom 2 mottakere, i sann tid: Real-time static:

10 Kodemålinger (de billige, mer unøyaktige mottakerne) 10 Når en kodesekvens på satellittsignalet mottas av antennen, kan mottakeren måle hvor lang tid det har gått siden mottakeren genererte den samme sekvensen. Dette er den tiden signalet har brukt på sin vei fra satellitt til mottaker. Problem: Klokka i mottakeren må gå synkront med klokka i satellitten. Kodesignal Del av kodesignalet Målt avstand mellom satellitten og mottakeren (forenklet formel, uten påførte feil, råavstand) D = c τ c: lyshastigheten i vakuum τ : den tiden et utsendt kode-signal tar for å gå fra satellitt til mottaker Legg merke til at avstanden til satellitten fås direkte (i sann tid) ved kodemåling. Dermed kan også en absolutt posisjon bestemmes i sann tid.

Kodesignal Del av kodesignalet Målt avstand mellom satellitten og mottakeren (forenklet formel, uten påførte feil, råavstand) D = c τ c: lyshastigheten i vakuum τ : den tiden et

11 11 Kodemålinger Avstandsformel, med viktige korreksjoner P = ρ + c (dt dt) + d ion + d trop + dρ P: målt avstand, måleverdi (pseudoavstand) ρ : vektoren mellom mottakeren og satellitten Koder: Moduleres på bærebølgene L1 og L2: L1: 10, = 1575,42 MHz => bølgelengde 19,0 cm L2: 10, = 1227,60 MHz => bølgelengde 24,4 cm C/A-koden: Coarse/Acquisition-code. Er tilgjengelig for sivile brukere. Den har en frekvens på 1,023 MHz (som gir en bølgelengde på ca 300 m, og den har en repetisjonstid på 1 millisekund). C/A-koden er modulert på L1-frekvensen og ikke på L2. P-koden: Precision-code. Gir større nøyaktighet og er reservert for spesielle brukere (militære i hovedsak). Den har en frekvens på 10,23 MHz (som gir en bølgelengde på ca 30 m, og den har en repetisjonstid på ca 266,4 dager). P-koden er modulert på både L1- og L2-frekvensene. P-koden kan krypteres til Y-kode ved å bruke anti spoofing, A- S. Systemstøykilden selective availability, SA, ble slått av 2. mai P-koden var ikke påvirket av SA-støyen, og ga en betydelig bedre nøyaktighet med SA-støy, enn målinger på C/A-koden.

Er tilgjengelig for sivile brukere. Den har en frekvens på 1,023 MHz (som gir en bølgelengde på ca 300 m, og den har en repetisjonstid på 1 millisekund).

12 12 GPS. Satellitt-baner (skyplot) Trondheim , 24 timers plott Figuren viser satellittenes baner over horisonten Trondheim er midt i ellipsen (høydevinkel lik 90 grader, senit) Ellipsen er horisonten (høydevinkel lik 0) Hvorfor er det et hull på himmelen, der ingen satellitter går? Hvorfor måles det normalt ikke til satellitter som er lavere enn 15 grader over horisonten? I hvilken himmelretning er det mest kritisk med sikt til satellittene?

(høydevinkel lik 90 grader, senit) Ellipsen er horisonten (høydevinkel lik 0) Hvorfor er det et hull på

13 GPS. Antall satellitter og nøyaktighet (DOP) 13 Trondheim, Figuren viser situasjonen i løpet av 24 timer Max og min antall satellitter (de grå søylene)? Nøyaktighet på posisjonen (DOP-målene, kurvene)? Sammenheng? Når er det best å måle? Sikthindringer?

Like dokumenter

Forelesning i SIB6005 Geomatikk, 16.9.2002. GPS: Metode for koordinatbestemmelse. Kapittel 8 i Grunnleggende landmåling

Forelesning i SIB6005 Geomatikk, 16.9.2002 1 Geodesi/landmåling. 16.9 DAGENS TEMA: GPS: Metode for koordinatbestemmelse Fasemålinger Relativ måling Feilkilder Planlegging Kapittel 8 i Grunnleggende landmåling