Jakość i dostępność parametrów nawigacyjnych GNSS

5122018 Jako i dost pno parametr w nawigacyjnych GNSS - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfulljakosc-i-dostepnosc-parametrow-nawigacyjnych-gnss

Jakość i dostępność parametroacutew nawigacyjnychuzyskiwanych z GNSS

latach 2006 ndash 2007 sys-

temy GPS i Glonass zo-

staną uzupełnione o

analogicznie działający

europejski system Galileo (rys 1)

tworząc globalny nawigacyjny

system satelitarny GNSS

Rys 1 Reklama programu Galileo zestrony internetowej Europejskiej AgencjiKosmicznej

Odbiorniki tego systemu mają wniedługim czasie być tak po-

wszechne jak komputery PC i zna-

leźć zastosowanie nie tylko u sto-

sunkowo wąskiej grupy specjali-

stycznych odbiorcoacutew ale prak-

tycznie w każdym gospodarstwie

domowym Szczegoacutelnie przydatne

stają się one już teraz w szeroko

pojętej turystyce ndash żeglarskiej sa-

mochodowej pieszej Pisząc ten

artykuł początkowo kierowałem go

właśnie do żeglarzy ktoacuterzy coraz

częściej kupują odbiorniki GPS i

użytkują bez merytorycznego

przygotowania jakie otrzymują w

Akademii Morskiej nasi

absolwenci Przypominając sobie

jednak egzaminy inżynierskie i

magisterskie oraz pytania kur-

santoacutew SDKO uznałem że podję-

cie tematu jakości parametroacutew na-

wigacyjnych uzyskiwanych

z GNSS jest oczekiwane także

przez bardziej doświadczonych

nawigatoroacutew

W nawigacji morskiej odbiornik

GPS stanowi jedno z podstawo-

wych narzędzi pracy od mniej wię-

cej 15 lat Każdy nawigator wie iż

szczegoacutelnie na akwenach ograni-

czonych bdquodobra praktyka morskardquo

nakazuje weryfikację pozycji GPSmetodami terestrycznymi i radaro-

wymi Młodzi nawigatorzy często

jednak zapominają dlaczego jest to

konieczne Tymczasem specyficzna

budowa statku i charakterystyczne

dla niego właściwości manewrowe

mogą w wielu sytuacjach mieć nie-

korzystny wpływ na odbioacuter sygna-

łoacutew satelitarnych niezbędnych do

wyznaczenia pozycji GPS lub

ogoacutelnie GNSS Nie zawsze roacutewnież

dokładność wyświetlanej pozycji

jest zgodna z oczekiwaniami Dla-

tego ze względoacutew bezpieczeństwa

istotne jest aby każdy użytkownik

systemu GNSS zdawał sobie

sprawę z jego ograniczeń oraz po-

siadł umiejętność prawidłowej in-

terpretacji wskazywanych przez

odbiornik parametroacutew nawigacyj-

nych i ich kontroli

Aby zrozumieć ograniczenia w

możliwości uzyskania pozycji ob-

serwowanej i ograniczenia w do-

kładności tej pozycji należy prze-

śledzić procedurę wyznaczania po-

zycji w typowym odbiorniku

GNSS

1 Zasada wyznaczania pozycji

Wyznaczenie pozycji w odbior-

niku GNSS odbywa się na zasadzie

rozwiązania układu roacutewnań mini-

mum czterech linii pozycyjnych

Pojedynczą bdquolinią pozycyjnąrdquo

(zbiorem punktoacutew do ktoacuterego na-

leży pozycja) jest sfera (po-

wierzchnia kuli) w środku ktoacuterej

znajduje się satelita (rys 2)

Rys 2 Linia pozycyjna w systemieGNSS (sfera o środku w położeniu satelityi promieniu roacutewnym odległości pomiędzyanteną odbiornika a satelitą)

nr 2-3 (38-39) 2004 Akademickie Aktualności Morskie

W

21

0 0 1 0 1 0 0 0

Rys 3 Wyznaczenie odległości do satelity techniką kodową w systemie GNSS



Aby wyznaczyć linię pozycyjną

odbiornik uzyskuje z sygnału sa-telitarnego informacje o położeniu

danego satelity i mierzy odległośćdo tego satelity czyli inaczej

otrzymuje wspoacutełrzędne środka iwylicza promień sfery pozycyjnej

Pomiar odległości satelitarnej w

większości zastosowań GNSS od-

bywa się techniką kodową Jej wa-

runki można określić w następujący

sposoacuteb (rys 3)

ndash każdy z satelitoacutew w falę nośną

swojego sygnału ma wmodulo-

wany cyfrowy kod binarny o

ściśle określonych parametrach

czasu rozpoczęcia i trwania

(np ciąg bitoacutew powtarzanyciągle co t PRN = 1ms) po to

żeby utrzymać właściwe

parametry kodu satelita

wyposażony jest w atomowe

wzorce czasu synchronizowane

z centralnym wzorcem w

głoacutewnej stacji kontrolnej w

Colorado Springs w Kalifornii

ndash w odbiorniku generowana jest

replika kodu wysyłanego z sa-

telity zgodnie z tymi samymi parametrami czasu

ndash gdy sygnał satelitarny dociera

do anteny odbiornika następuje

pomiar przesunięcia bitoacutew re-

pliki w stosunku do odebranego

kodu i na podstawie tego czasu

przesunięcia (t PRN ) zliczonej

ilości całych odcinkoacutew kodu (n)

i prędkości fali elektromagne-

tycznej c wyznaczona zostaje

odległość do satelity p s (kod

satelitarny dociera z opoacuteźnie-niem wynikającym z przebytej

drogi)

PRN PRN s t t nc p

Kod cyfrowy służy także prze-

kazaniu wiadomości nawigacyjnej

retransmitowanej przez satelity z

naziemnych stacji kontrolnych

systemu To właśnie w tej wiado-

mości podawane są parametry

efemerydalne satelitoacutew (informacje

o ich położeniu)

Po odebraniu sygnału od kolej-

nego satelity zgodnie z zaprezen-

towana procedurą wyliczana jest

druga sfera pozycyjna Pozycja odbiornika znajduje się w ktoacuterymś z

punktoacutew przecięcia obu sfer czyli

na łuku okręgu (rys 4)

Rys 4 Możliwe punkty pozycji z dwoacutech pomiaroacutew satelitarnych

Po wyznaczeniu linii pozycyjnej

z trzeciego satelity pozycja może

być określona już tylko w dwoacutech

punktach co przy znacznej

odległości między nimi pozwala na

jednoznaczne określenie położenia

anteny odbiornika w trzech wymia-

rach przy założeniu bardzo dobrej

synchronizacji zegaroacutew w odbior-niku i satelitach (rys 5)

Rys 5 Możliwe punkty pozycji z trzech

pomiaroacutew satelitarnych

W praktyce we wspoacutełczesnych

odbiornikach GNSS nie stosuje się

zegaroacutew atomowych i z tego po-

wodu warunek synchronizacji po-

miaru czasu z wzorcem satelitar-

nym nie jest spełniony Konieczny

więc staje się pomiar czwartej linii

(sfery) pozycyjnej w celu korekcji

czasu i jednoznacznego wyznacze-

nia pozycji (rys 6)

Rys 6 Korekcja czasu po sprowadzeniuczterech pomiaroacutew satelitarnych do jed-nego punktu

Do celoacutew nawigacji morskiej

wystarczająca jest pozycja dwu-

wymiarowa i w takim przypadku

odbiornik zastępuje jedną sateli-

tarną sferę pozycyjną powierzchnią

elipsoidy lub geoidy ziemskiej o

promieniu powiększonym o po-

mierzoną przez użytkownika wy-

sokość anteny nad poziomem mo-

rza W przypadku pozycji troacutejwy-

miarowej dla przyjętej powierzchni

elipsoidy ziemskiej tę wysokość

wylicza odbiornik

Podsumowując system GNSS

umożliwia wyznaczenie pozycji w

dwoacutech wymiarach o dowolnej porze

w każdym punkcie globu ziem-skiego do ktoacuterego docierają sy-

gnały z przynajmniej trzech sateli-

toacutew i w trzech wymiarach przy od-

biorze sygnałoacutew od minimum czte-

rech satelitoacutew

W celu zwiększenia dokładności

wyznaczanych parametroacutew pozycji

stosuje się techniki roacuteżnicowe (ang

differential i stąd DGPS DGNSS)

Polegają one na wyznaczeniu

poprawek do zmierzonych

odległości satelitarnych na podsta-wie odległości wyliczonych teore-

tycznie w stacjach referencyjnych o

znanej pozycji Poprawki będące

roacuteżnicami pomiędzy wartościami

zmierzonymi (pseudoodległościami)

a teoretycznymi są następnie

przesyłane publicznym naziemnym

Dokładnie wysokość dodawana jest w kierunku prostopadłym do

stycznej do powierzchni elipsoidy

Akademickie Aktualności Morskie nr 2-3 (38-39) 2004 22



łączem radiowym (radiolatarnie

IALA) lub łączem satelitarnym

(satelity geostacjonarne WAAS

EGNOS lub MSAS) do odbiornika

użytkownika (oproacutecz łączy

publicznych dostępne są też łącza

płatne ndash komercyjne) Większość

wspoacutełczesnych odbiornikoacutew

nawigacyjnych DGPS konstru-

owana jest jako jednostki zinte-

growane ndash we wspoacutelnej obudowie

znajduje się odbiornik GPS i antena

GPSWAAS i pośredniofalowa

łącza IALA

2 Wektor prędkości

Wektor prędkości (prędkość i jejkierunek) w odbiorniku GNSS

wyznaczany jest na podstawie reje-

strowanych zmian pozycji w czasie

Na okres za jaki wyznaczany jest

ten wektor operator ma przeważnie

wpływ dzięki ustawieniu stałej filtru

cyfrowego wygładzającego odchyłki

wynikoacutew od średniej W praktyce

należy uwzględnić to że

ndash większa wartość stałej czasowej

filtru (ang filter constant ) po-

woduje opoacuteźnienie zmiany kie-runku i wartości prędkości w

stosunku do rzeczywistości ale

ostateczne parametry są obar-

czone mniejszym błędem (wy-

eliminowane są chwilowe od-

chyłki prędkości)

ndash dynamika ruchu anteny umiesz-

czonej na maszcie może być na

tyle duża (przemieszczenie w

bardzo kroacutetkim odstępie czasu

podczas ruchu na fali) że ko-

nieczne może być zwiększenie

stałej czasowej filtru ndash najlepiej

przetestować reakcję

odbiornika w praktyce

ndash wyznaczone zostają parametry

ruchu względem dna ndash nie

można więc z odbiornika GNSS

odczytać kursu (chyba że jest

to odbiornik dwuantenowy) ale

kąt drogi nad dnem i pręd-

kość względem dna

3 Dostępność pozycji GNSS

Zarządzający systemem GPS

Departament Obrony USA (DoD)

gwarantuje że od momentu rozpo-

częcia fazy operacyjnej systemu

(17071995 r) w każdym punkcie

globu ziemskiego o każdym czasie

powinny być widoczne minimum

cztery satelity W praktyce oznacza

to że minimum cztery satelity po-

winny znajdować się zawsze nad

płaszczyzną horyzontu anteny od-

biornika (prostopadłą do po-

wierzchni Ziemi i przechodzącą

przez podstawę anteny ndash tzw hory-

zont topocentryczny) Nie oznacza

to niestety że z tylu satelitoacutew będą mogły być odebrane sygnały gdyż

widzialność satelitoacutew może być

ograniczona np w wyniku konfigu-

racji odbiornika W praktyce celem

wyeliminowania ujemnego wpływu

przejścia sygnału przez troposferę

pomiary parametroacutew

nawigacyjnych w odbiorniku prze-

prowadza się tylko wtedy kiedy

satelita znajduje się powyżej pewnej

minimalnej wysokości topo-

centrycznej (ang elevation) wzglę-dem anteny odbiornika

Oz

R z

htminP S

Powierzchnia Ziemi

Strefa widzialności satelity

Roacutewnik

Płaszczyzna horyzontu topocentrycznego

Rys 7 Strefa widzialności satelity S z punktu P z uwzględnieniem dolnej gra-nicznej wysokości topocentrycznej obser-

wacji htmin [J Januszewski bdquoSystemy sate-litarnerdquo WSM Gdynia 2002]

Rysunek 7 przedstawia strefę

widzialności satelity ograniczoną

dodatkowo kątem htmin (ang eleva-

tion mask ) Widzialność satelity

może być także dodatkowo ograni-

czona przeszkodami lądowymi

tłumiącymi bądź odbijającymi sy-

gnał (las goacutery budynki przy jezio-

rach i torach wodnych) oraz znaj-

dującymi się na statku (maszt

osprzęt zasłaniający antenę) W

odbiorniku GPS zawsze mamy

możliwość podglądu konstelacji

satelitarnej (rys 8) W środku pre-

zentowanego wykresu położony jest

zenit (ht = 90ordm) a zewnętrzny okrąg

odpowiada płaszczyźnie horyzontu

topocentrycznego (ht = 0ordm) Numery

satelitoacutew z ktoacuterych sygnałoacutew ko-

rzysta odbiornik wyroacuteżnione są

czarnym tłem Azymuty odczytu-

jemy zgodnie z oznaczeniami stron

świata od środka zobrazowania nazewnątrz

N

W E

S

04

23

16

25

29

14

27 13

30

09

05

Rys 8 Prezentacja rozmieszczenia sate-litoacutew nad horyzontem topocentrycznym wodbiorniku GPS

W rzeczywistości płaszczyzną

horyzontu topocentrycznego anteny

będzie jej podstawa (dla większości

konstruowanych anten) Sygnały

dochodzące z kierunkoacutew poniżej

podstawy są celowo eliminowane

aby np zredukować błądwielotorowości sygnału Dlatego z

dostępnością sygnału GNSS mogą

wystąpić szczegoacutelne problemy przy

ruchu w dużym przechyle lub spo-

rym falowaniu

nr 2-3 (38-39) 2004 Akademickie Aktualności Morskie 23



4 Dokładność pozycji GNSS

GPS z wyłączonym od maja

2000 r selektywnym dostępem

(ang SA ndash selective availability)

pozwala na wyznaczanie pozycji bez korekty roacuteżnicowej z dokład-

nością około 20 m przy poziomie

ufności 095 ndash 098 Z korektą roacuteż-

nicową dokładność ta może wzro-

snąć nawet do 1 m Jest to tzw do-

kładność absolutna systemu (ang

absolute accuracy) czyli wyzna-

czona względem teoretycznej ndash

rzeczywistej wartości pozycji w

danym układzie odniesienia (ang

reference datum) Oproacutecz niej

każdy odbiornik cechuje też do-kładność względna (ang relativeaccuracy) charakteryzująca wier-

ność powrotu do wcześniejszej po-

zycji i opisywana zwykle miarą

poziomego odchylenia standardo-

wego

Należy pamiętać iż w praktyce

dokładność względna jest zawszelepsza od absolutnej

5 Czynniki wpływające nadokładność pozycji GNSSpoza kontrolą użytkownika

Jest kilka czynnikoacutew wpływają-

cych na dokładność pozycji uzy-

skanej z systemu GNSS na ktoacutere

użytkownik nie ma wpływu Wy-

mieniam je poniżej w kolejności od

najbardziej do najmniej znaczących

1 Geometria konstelacjisatelitarnej (rys 9)

Na doboacuter satelitoacutew można wpły-

nąć jedynie pośrednio w wyniku

zmiany minimalnej wysokości to-

pocentrycznej (wpływ na liczbę

widzianych satelitoacutew) oraz mak-

symalnej wartości wspoacutełczynnika

jakości geometrycznej pozycji

(HDOP) Nie możemy jednak

zmienić ruchu satelitoacutew po orbicie

Ogoacutelnie im z większej liczby sate-

litoacutew może odbiornik wyznaczyć

pozycję tym niższy DOP i dlatego

nie powinno się celowo blokować

odbioru niektoacuterych satelitoacutew

Rys 9 Wpływ geometrii wybranych przezodbiornik satelitoacutew na wartość HDOP

(ang horizontal dilution of precision)

2 Struktura atmosferyCzas przejścia sygnału uzależ-

niony jest od miejscowej gęstości

jonosfery Parametry jonosfery i

troposfery wpływają na zmierzoną

odległość ndash im satelity są bliżej

płaszczyzny horyzontu tym błąd

pomiaru jest większy i dlatego nie

powinno się zmniejszać minimalnej

wysokości topocentrycznej poniżej

5 nawet kosztem DOP

3 Wielotorowość sygnałoacutew

satelitarnych (rys 10)

Sygnały mogą docierać do od-

biornika nie bezpośrednio najkroacutet-

szą drogą ale w wyniku odbić (ang

multipath)

Rys 10 Wielotorowość sygnału satelitar-nego GNSS

4 Błędy satelitarnych wzorcoacutew

czasu (zegaroacutew atomowych) i

parametroacutew położenia satelitoacutew

(ang ephemeris)

5 Dokładność synchronizacji koduw odbiorniku GNSS (rys 11)

Synchronizacja podczas pomiaru

kodowego odbywa się w obrębie

czasu trwania ułamka 1 bitu Stąd

przykładowo dla synchronizacji z

tolerancją 1s błąd pomiaru odle-

głości moacutegłby wynieść nawet

300 m W odbiornikach nawigacyj-

nych wartość ta nie powinna prze-

kraczać 1 ndash 3 metroacutew


Rys 11 Synchronizacja kodu w odbiorniku GNSS odbywa się w obrębie czasu trwania

ułamka 1 bitu

0 0 1 0 1 0 0 0



W przypadku pozycji DGNSS

błędy wynikające z przejścia sy-

gnału przez atmosferę i błędy zega-

roacutew są w znaczącym stopniu redu-

kowane Powinno uwzględniać się

jednak wiek poprawki roacuteżnicowej

(ang AOC ndash age of correction)

i związaną z nim konieczność eks-

trapolacji poprawki wynikającej z

a) szybkości wyliczania po-

prawek w stacji referen-

cyjnej

b) szybkości wysyłania popra-

wek roacuteżnicowych ze stacji

referencyjnej (ang

transmission rate)

c) typu wiadomości roacuteżnico-wej

6 Czynniki wpływające na do-kładność pozycji GNSS za-leżne od użytkownika

Przy zakupie i użytkowaniu od-

biornika GNSS powinniśmy zwroacute-

cić uwagę na następujące aspekty

1 Rodzaj odbiornika GNSS

Przy wyborze odbiornika warto

zwroacutecić uwagę na jego specyfikacjętechniczną i zaimplementowane

funkcje nawigacyjne (np lokso-

dromiczne planowanie trasy) Może

się okazać że w tej samej cenie

otrzymamy lepszy sprzęt Ogoacutelnie

im więcej satelitoacutew może

jednocześnie śledzić odbiornik tym

lepiej (decyduje o tym liczba

kanałoacutew odbiorczych ndash ang chan-nel ) Aktualnie standardem stają się

odbiorniki 8 ndash 12-kanałowe dla

ktoacuterych dokładność wyznaczonej

pozycji autonomicznej GPS może

być zbliżona do dokładności czte-

rokanałowego odbiornika DGPS

wcześniejszej generacji Nie ogra-

niczając się zasięgiem stacji refe-

rencyjnej dokładności około kilku

metroacutew można uzyskać zakupując

odbiornik DGPS WAASEGNOS

2 Doboacuter układu odniesienia

Standardowo odbiorniki wy-

świetlają pozycję według WGS 84

Datum Przed naniesieniem tej po-

zycji na mapę należy zweryfikować

według jakiego układu odniesienia

zbudowana jest mapa (rys 12) i

ewentualnie wprowadzić do

odbiornika poprawkę zgodnie z

notką (rys 13) albo właściwy układ

odniesienia Odczytując poprawkę z

mapy warto sprawdzić na ile

znaczący byłby błąd jej nie-

uwzględnienia w skali mapy (często

będzie to grubość ołoacutewka)

Rys 12 Informacja zamieszczona pod ty-

tułem mapy angielskiej odnośnie układuodniesienia

Rys 13 Nota informująca o poprawkachdo pozycji satelitarnych

3 Miejsce zamontowania anteny

Trzeba tu uwzględnić kompromis

możliwości technicznych

przesłonięć anteny i narażenia jej na

uszkodzenia (warto także zwroacutecić

uwagę na standard wodoszczelności

sprzętu)

4 Konfiguracja odbiornika

GNSS

Maksymalna wartość DOP po-

winna być ustalona w granicach 8-10 Dla potrzeb nawigacji morskiej

najlepiej wybrać wyliczanie pozycji

w dwoacutech wymiarach (2D)

wprowadzając wysokość anteny

nad poziomem morza


DGNSS

Aby otrzymać pozycję popra-

wioną roacuteżnicowo należy prawi-

dłowo wprowadzić do odbiornika

dane łącza radiowego ze stacją re-

ferencyjną lub wybrać opcję

WAAS W odbiornikach pracują-

cych na łączu IALA zazwyczaj

trzeba będzie wprowadzić często-

tliwość (ang frequency) i szybkość

transmisji (ang tx rate) stacji refe-

rencyjnej obejmującej nas swoim

zasięgiem Informacje te można

znaleźć w wydawnictwach Admira-

licji Brytyjskiej w 2 tomie Admi-

ralty List of Radiosignals lub w

dotyczącym naszego rejonu pływa-

nia tomie Admiralty Maritime

Communications for the Yachts-

man Dla użytkownikoacutew z dostępem

do internetu IALA zamieszcza także

wykaz stacji referencyjnych na

stronie httpwwwiala-

aismorgwebindexhtmlNajbardziej kluczowe znacze-

nie w każdej sytuacji ma jed-

nakże umiejętność weryfikacjirodzaju pozycji zliczonej obser-wowanej GNSS obserwowanejDGNSS Pomylenie pozycji ob-

serwowanej ze zliczoną lub nieak-

tualną doprowadziło już do wielu

awarii morskich Nie można więc

nigdy mieć bezgranicznego zaufania

do mapy elektronicznej pre-

zentującej pozycję statku z GNSS

Podsumowanie

Aktualne rozwiązania technolo-

giczne nawigacyjnych odbiornikoacutew

GPSGNSS pozwalają na osiągnię-

cie kilkumetrowych dokładności

pozycji Aby jednak były to pozycje

wiarygodne każdy użytkownik

powinien na wstępie zapoznać się z

instrukcją techniczną i obsługi

swojego odbiornika oraz uwzględ-

nić przedstawione czynniki wpły-

wające na dostępność i dokładność

pozycji GNSS Biorąc pod uwagę

specyfikę budowy i ruchu statku lub

jachtu może to mieć istotne

znaczenie szczegoacutelnie w nie-

sprzyjających warunkach pogodo-

wych i na akwenach ograniczonych

Paweł Zalewski


SATELLITE-DERIVED POSITIONSPositions derived from satellite navigationsystems are normally referred to WGSDatum the latitudes of such positions can be plotted directly on this chart but longitudesshould be moved 01 minutes EASTWARDto agree with this chart

Positions are referred to Ordnance Survey of Great Britain (1936) Datum (see SATELLITE -DERIVED POSITIONS note)



Aby wyznaczyć linię pozycyjną

odbiornik uzyskuje z sygnału sa-telitarnego informacje o położeniu

danego satelity i mierzy odległośćdo tego satelity czyli inaczej

otrzymuje wspoacutełrzędne środka iwylicza promień sfery pozycyjnej

Pomiar odległości satelitarnej w

większości zastosowań GNSS od-

bywa się techniką kodową Jej wa-

runki można określić w następujący

sposoacuteb (rys 3)

ndash każdy z satelitoacutew w falę nośną

swojego sygnału ma wmodulo-

wany cyfrowy kod binarny o

ściśle określonych parametrach

czasu rozpoczęcia i trwania

(np ciąg bitoacutew powtarzanyciągle co t PRN = 1ms) po to

żeby utrzymać właściwe

parametry kodu satelita

wyposażony jest w atomowe

wzorce czasu synchronizowane

z centralnym wzorcem w

głoacutewnej stacji kontrolnej w

Colorado Springs w Kalifornii

ndash w odbiorniku generowana jest

replika kodu wysyłanego z sa-

telity zgodnie z tymi samymi parametrami czasu

ndash gdy sygnał satelitarny dociera

do anteny odbiornika następuje

pomiar przesunięcia bitoacutew re-

pliki w stosunku do odebranego

kodu i na podstawie tego czasu

przesunięcia (t PRN ) zliczonej

ilości całych odcinkoacutew kodu (n)

i prędkości fali elektromagne-

tycznej c wyznaczona zostaje

odległość do satelity p s (kod

satelitarny dociera z opoacuteźnie-niem wynikającym z przebytej

drogi)

PRN PRN s t t nc p

Kod cyfrowy służy także prze-

kazaniu wiadomości nawigacyjnej

retransmitowanej przez satelity z

naziemnych stacji kontrolnych

systemu To właśnie w tej wiado-

mości podawane są parametry

efemerydalne satelitoacutew (informacje

o ich położeniu)

Po odebraniu sygnału od kolej-

nego satelity zgodnie z zaprezen-

towana procedurą wyliczana jest

druga sfera pozycyjna Pozycja odbiornika znajduje się w ktoacuterymś z

punktoacutew przecięcia obu sfer czyli

na łuku okręgu (rys 4)

Rys 4 Możliwe punkty pozycji z dwoacutech pomiaroacutew satelitarnych

Po wyznaczeniu linii pozycyjnej

z trzeciego satelity pozycja może

być określona już tylko w dwoacutech

punktach co przy znacznej

odległości między nimi pozwala na

jednoznaczne określenie położenia

anteny odbiornika w trzech wymia-

rach przy założeniu bardzo dobrej

synchronizacji zegaroacutew w odbior-niku i satelitach (rys 5)

Rys 5 Możliwe punkty pozycji z trzech

pomiaroacutew satelitarnych

W praktyce we wspoacutełczesnych

odbiornikach GNSS nie stosuje się

zegaroacutew atomowych i z tego po-

wodu warunek synchronizacji po-

miaru czasu z wzorcem satelitar-

nym nie jest spełniony Konieczny

więc staje się pomiar czwartej linii

(sfery) pozycyjnej w celu korekcji

czasu i jednoznacznego wyznacze-

nia pozycji (rys 6)

Rys 6 Korekcja czasu po sprowadzeniuczterech pomiaroacutew satelitarnych do jed-nego punktu

Do celoacutew nawigacji morskiej

wystarczająca jest pozycja dwu-

wymiarowa i w takim przypadku

odbiornik zastępuje jedną sateli-

tarną sferę pozycyjną powierzchnią

elipsoidy lub geoidy ziemskiej o

promieniu powiększonym o po-

mierzoną przez użytkownika wy-

sokość anteny nad poziomem mo-

rza W przypadku pozycji troacutejwy-

miarowej dla przyjętej powierzchni

elipsoidy ziemskiej tę wysokość

wylicza odbiornik

Podsumowując system GNSS

umożliwia wyznaczenie pozycji w

dwoacutech wymiarach o dowolnej porze

w każdym punkcie globu ziem-skiego do ktoacuterego docierają sy-

gnały z przynajmniej trzech sateli-

toacutew i w trzech wymiarach przy od-

biorze sygnałoacutew od minimum czte-

rech satelitoacutew

W celu zwiększenia dokładności

wyznaczanych parametroacutew pozycji

stosuje się techniki roacuteżnicowe (ang

differential i stąd DGPS DGNSS)

Polegają one na wyznaczeniu

poprawek do zmierzonych

odległości satelitarnych na podsta-wie odległości wyliczonych teore-

tycznie w stacjach referencyjnych o

znanej pozycji Poprawki będące

roacuteżnicami pomiędzy wartościami

zmierzonymi (pseudoodległościami)

a teoretycznymi są następnie

przesyłane publicznym naziemnym

Dokładnie wysokość dodawana jest w kierunku prostopadłym do

stycznej do powierzchni elipsoidy

















łącza IALA































































Oz

R z

htminP S

Powierzchnia Ziemi


Roacutewnik



























N

W E

S

04

23

16

25

29

14

27 13

30

09

05












rym falowaniu























wego




































5 nawet kosztem DOP






multipath)





(ang ephemeris)













ułamka 1 bitu

0 0 1 0 1 0 0 0














cyjnej



referencyjnej (ang

transmission rate)



















































sprzętu)


GNSS






nad poziomem morza


DGNSS
































Podsumowanie


















Paweł Zalewski



















łącza IALA































































Oz

R z

htminP S

Powierzchnia Ziemi


Roacutewnik



























N

W E

S

04

23

16

25

29

14

27 13

30

09

05












rym falowaniu























wego




































5 nawet kosztem DOP






multipath)





(ang ephemeris)













ułamka 1 bitu

0 0 1 0 1 0 0 0














cyjnej



referencyjnej (ang

transmission rate)



















































sprzętu)


GNSS






nad poziomem morza


DGNSS
































Podsumowanie


















Paweł Zalewski

























wego




































5 nawet kosztem DOP






multipath)





(ang ephemeris)













ułamka 1 bitu

0 0 1 0 1 0 0 0














cyjnej



referencyjnej (ang

transmission rate)



















































sprzętu)


GNSS






nad poziomem morza


DGNSS
































Podsumowanie


















Paweł Zalewski

















cyjnej



referencyjnej (ang

transmission rate)



















































sprzętu)


GNSS






nad poziomem morza


DGNSS
































Podsumowanie


















Paweł Zalewski




Documents

Jakość i dostępność parametrów nawigacyjnych GNSS