hegyi Ádám istván elte, 2012. április 25.szft.elte.hu/~danka/iefa/2012/hegyia_gps.pdf ·...
TRANSCRIPT
GPS = Global Positioning System
Department of Defense = Amerikai Egyesült Államok
Védelmi Minisztériuma
1973 DNSS = Defense Navigation Satellite System vagy Navstar-GPS
Orosz-India: GLONASS, Európa: Galileo, Kína:
Beidou-2
Transit (US Navy, 1964): 4db egyenként 45 kg-os műhold poláris pályán, pontosság: 0,042 tengeri mérföld.
Navstar (USA, 1973): 24 db műhold, keringási magasság 20200 km, keringési idő: 12 h, legalább 4 látszódik.
Két frekvencia: L1=1575,42 MHz, L2=1227,6 MHz, PRN = pseudo random noise: ◦ C/A = Coarse/Acquisition 1 kódelem 1 us (L1)
◦ P(Y)-code = Precision-code 1 kódelem 0,1 us, csak katonai célokra érhető el (L1 és L2).
SA = Selective Availability: szándékos zavaró jel C/A-n 2000 évig.
2 atomóra minden műholdban! (133Cs:
9192631770 db átmenet)
Pontosság 1014
Hevített Cs gázt mágneses tér szeparál paralell
és antiparalell mag-elektron spinkonfigurációkra
http://www.bipm.org/en/scientific/tai/time_server.html
Vannak rubídiummal héliummal és ammóniával
működő atomórák is, de a cézium az idősztenderd
Atomóra 65 mW fogyasztással
Nem mag, hanem héjfizikán alapul (elektron
gerjesztés)
Első atomórák: MASER alapúak (indukált emisszió, mikrohullám)
Ma már lézeres hűtéssel 0° közelében lévő
gázzal cézium-szökőkutat hoznak létre
A cézium azért jó mert 1 vegyértékelektronja van
A beérkező atomok intenzitása visszacsatolva a
frekvenciára
USDOD = földi frekvenciafigyelő állomás
UTC = Universal Time Coordinated
(Egyezményesen Koordinált Idő, US Naval Observatory atomórája állítja elő)
Ez 10 ns-on belül megyegyezik a világidővel
Nem tartalmaz szökőmásodperceket
Analitikus geometriai módszer: háromszögelés
Igazából 4-5 műholddal van kapcsolat
1. lépés: a GPS rendelkezzen a műholdak atomóráinak pontos idejével. Ehhez
PRN kódot használ fel.
2. lépés: a GPS legalább 4 műhold pontos idejét ismeri, így tudja a
távolságukat. Először egy gömbfelületen utána egy körön utána pedig egy
pontban helyezi el magát. A többi műholddal pontosít.
A geodéziai műszernek minimum 5 műholdkapcsolat kell.
3. lépés: ALMANAC (műholdpályák pontos adatai)
4. lépés: EFEMERIS (külső körülményekből adódó) hibák korrigálása
Atomórák elhangolódása
ALMANAC pontatlanság
EFEMERIS: napszél, földi gravitációs
inhomogenitás, Hold gravitációja, légkör hatása a rádióhullámokra,
Van Allen sugárzási öv: Földkörüli kettős, töltött
részeket tartalmazó öv, belső öv: 10-50 Mev proton, külső öv: főleg elektronok
Minden napra megadnak az adott napra
érvényes korrekciókat. Ez is része a kommunikációnak
Egyszerre több műholdat és földi adókat
is használ.
A légkör torzító hatását kompenzálja.
Csak a rögzített földi állomás néhány 100 km-es környezetében alkalmazható.
Kiegészítő rendszerek: WAAS (USA-
ban), MSAS (Japánban), EGNOS (Európában).
Alkalmazása: közlekedés területén,
vagyonbiztonság szempontjából kritikus alkalmazási területeken.
Korrekciós jeleket sugároznak.
Ingyenes szolgáltatás. Itthon az EGNOS
működik.
Földi ismert pontok alapján pontosítanak. Ezt OGPSH alap-pontoknak nevezik.
Kivitelezés:
a; Két műszerrel:
Előny: függetlenség
Hátrány: a telepített műszer távol van a mérés helyétől, illetve a két műszer közötti kapcsolat a távolságot korlátozza.
b; Bázisjellel:
Előny: folyamatos mérés, terepi állomás nem szükséges, csak egy helyen kell működtetni
Hátrány: terepi internetkapcsolat kell.
▶ mm-es pontosság, bizonytalanság 1-2 cm.
Geodézia=földméréstan: A
Föld alakjának és méreteinek
meghatározásával
foglalkozik.
Előnyök:
▶ Napszaktól független
▶ Földfelszín feletti
magasságtól független
▶ Mozgási sebességtől függ
Hátrányok:
▶Alkalmazása nyílt terepen
▶Adatok vétele bekapcsolás előtt hosszú idő
▶Épületekről visszaverődő jelek zavart okoznak ▶A ritkán előforduló erős napkitörésekkor
használhatatlanok
▶US Army működteti Alkalmazás:
▶Közlekedés
▶Gépjárművédelem
▶Geodézia ▶Természetjárás
▶Környezeti kutatás ▶Játékok