Агляд па GPS

2015-11-11 11:32:17 / author: sharkov views 501Total views: 501 / 2Views for 7 days: 2
Thanks to Best cliparts
source article: http://geodesy.hartrao.ac.za/site/en/resources/gps-overview.html

Увядзенне

У GPS праграма была пачата ў 1973 годзе, калі ў ВПС ЗША, арміі, флоту, марской пяхоты і абароны супастаўленне агенцтва вырашылі выкарыстоўваць іх у спалучэнні тэхнічных рэсурсаў распрацаваць вельмі дакладныя касмічнай навігацыйнай сістэмы. Персанал гэтых устаноў былі сабраныя ў пачатковыя кадры GPS-навігатар сумесная праграма Office і былі пазней далучыўся кантынгент дзевяць іншых членаў НАТА. Галоўным апраўданнем для GPS праграма была ваеннай, але колькасць грамадзянскіх карыстальнікаў і прыкладанняў расце з кожным днем. GPS забяспечвае высокую дакладнасць часу, хуткасці і пазіцыйных дадзеных, а таксама пасяджэнне агульнага радые пазіцыянаванне патрабаванням шырокага спектру карыстальнікаў. У залежнасці ад рэжыму выкарыстання і выкарыстоўванага абсталявання, высокай дакладнасці геадэзічных вымярэнняў у прыкладаннях. Таму выкарыстоўваюцца ў геадэзічных праграмах, каб дапоўніць і ўзмацніць баз дадзеных, якія выкарыстоўваюцца для пабудовы мадэляў зямной гравітацыі, палеў, акіяна, прыліваў і адліваў, марской паверхні, тапаграфіі, арыентацыі, ўзроўню Сусветнага акіяна і акіянічнай цыркуляцыі. Гэта асабліва падыходзіць для высокай дакладнасці з кароткім базавыя працавыдаткі. GPS не разглядаецца як асноўны інструмент геадэзісты ў сілу драматычных удасканаленняў ў метады і праграмныя сродкі апрацоўкі, даступнасць і эканамічны доступ да GPS абсталяванне, пераноснасці і пераваг міжнароднага супрацоўніцтва.

Агульнае Апісанне Сістэмы

Сістэма GPS складаецца з трох асноўных сегментаў; прастору, кантролю і карыстацкага сегмента. Эксплуатацыі касмічнага сегментаў і кіравання імі знаходзіцца ў вядзенні ВПС ЗША і касмічнага камандавання дапаможныя каманды для GPS аперацыямі з'яўляецца абавязак матэрыяльна-тэхнічнага камандавання ВПС ЗША (AFLC).

Касмічны Сегмент

Цалкам функцыянальны касмічны сегмент планавалася Сузор'е з 21 спадарожніка, плюс 3 эксплуатацыйныя запасных частак, у шасці плоскасцях з чатырох спадарожнікаў у плоскасці. Іх намінальна кругавой арбіты з нахілам каля 55 градусаў і маюць тэрмін 12 гадзін. Арбітальная вышыня прыкладна 20 200 км Спадарожнікі перадаюць на спектральны сігнал на двух частотах ў L-групе, вядомай як Link 1 (Л1)=1575.42 МГц і спасылка 2 (Л2)=1227.6 МГц. Л1 сігнал мадулюецца з дакладнасцю (р) у дыяпазоне код і грубага/набыцце (з/у), пачынаючы код, у той час як у Л2 толькі мадуляваных сігналу з Р-кодам. Усе кампаненты сігналу кантралююцца атамнымі гадзінамі, які з'яўляецца ключом да сістэмы дакладнасці. Накладваецца на коды навігацыйных Паведамленняў дадзеных, якая ўключае ў сябе спадарожнікавае гадзін і эфемерид параметраў, UTC для сінхранізацыі інфармацыі і спадарожнікавага сігналу дадзеных аб стане здароўя. У цяперашні час ад чатырох да васьмі спадарожнікаў, бачных з вышыні маску каля 15 градусаў.

Карыстацкі Сегмент

Доступ Карыстальнікаў

Два метаду выкарыстоўваюцца, каб панізіць дакладнасць сістэмы.

  1. Селектыўны даступнасць (СА) СА дзівіць, у асноўным, аднаго прымача выкарыстанне і дасягаецца ў асноўным за кошт дизеринга спадарожніка тактавай частаты. Перадаванага навігацыйнага паведамленні таксама могуць быць усечены які забараняе карыстальнікам магчымасць дакладна вылічыць каардынаты спадарожнікаў.
  2. Анты-Спуфинг (як) гэтая функцыя выклікаецца выпадковым чынам, каб звесці на няма патэнцыйныя спуфинг (імітацыя варожых) ППС карыстальнікаў. Гэтая здольнасць, па сутнасці, адключае p-код або ўключаецца зашыфраваны Y-код.

Ўзроўні абслугоўвання

Існуе два асноўных ўзроўню паслуг, якія прадстаўляюцца па GPS:

  1. Дакладнае Пазіцыянаванне службы (ППС) у ППС можа забяспечыць 8-метровая кругавая верагодная памылка (КВО) пазіцыянаванне і 100 НС (адна Сігма) час UTC пераклады. КЭП вызначаецца як радыус гарызантальнага круга, які змяшчае 50 % з усіх магчымых выпраўляе становішча. Гэты сэрвіс даступны толькі для аўтарызаваных карыстальнікаў і прызначаны ў асноўным для ваенных карыстальнікаў. Доступ да ППС кантралюецца Дэпартаментам абароны (ДОД), выклікаючы СА і як.
  2. Стандартная служба пазіцыянавання (СФМ) гэты сэрвіс паказаны для вытворчасці 100 м гарызантальнага пазіцыянавання і прыкладна 337 НС дакладнасць перадачы часу UTC.

Карыстальнікі дзеляцца на дзве катэгорыі, тыя хто маюць доступ да PPS і баланс, па змаўчанні карыстальнікі СПС. ППС-магчымасць выкарыстання GPS-прымача мае ўбудаваны крыптаграфічны логіка, якая дазваляе cryption/апрацоўка расшыфроўкі з дапамогай ключа PPS. Звычайна ППС-магчымасць выкарыстання GPS-прымача ўсталеўвае прымяніць ППС шыфравання/дэшыфраванні для апрацоўкі SA і як функцыі, хоць некаторыя GPS прымачы, якія выкарыстоўваюцца ў геадэзічных здымачных сетак працуюць у абмежаваным рэжыме ППС. З гэтымі прымачамі GPS ППС шыфравання апрацоўка патрабуецца толькі для падтрымкі ў рэальным часе ў якасці функцыі як СА расшыфроўкі функцый у працэсе пост-апрацоўкі.

Кантрольны Сегмент

Сегмент кіравання складаецца з аднаго галоўнага пункта кіравання (МПУ) на Сокале АСПО ў Каларада і пяці станцый маніторынгу, размешчаных на Гаваях, Кваджалэйн, Дыега-Гарсія, востраў Ушэсця і ГКС. ГКС абагульняе адсочвання дадзеных ад станцый маніторынгу і разлік арбіт спадарожнікаў і параметраў гадзін. Тры наземных апорных станцый, якія размешчаны сумесна з манітора станцый на Кваджалэйн, Дыега-Гарсія і Ушэсця загружаць вынікі як вызначаецца МКН.

Многіх іншых неваенных манітор станцый спрыяць развіццю вытанчанага арбіт і збор дадзеных для геодинамических даследаванняў. Хартрао у цяперашні час ўстаноўка Турба ізгояў GPS-прыемнік на крэдыт з лабараторыі рэактыўнага руху ў Пасадэне, Каліфорнія. Гэта дазволіць нам даць каштоўную інфармацыю для Міжнароднай службы GPS для Геадынамікі (МДС), які выкарыстоўвае дадзеныя з глабальнай сеткі з больш чым пяцідзесяці станцый, размеркаваных па ўсім свеце. Вынікі ад МДС Цэнтральнага Бюро можна знайсці на http://sideshow.jpl.nasa.gov/mbh/global.

GPS у назіраных

Есць два GPS назіраных, якія выкарыстоўваюцца для вызначэння пазіцыі. Нізкая дакладнасць прыкладанняў, такіх як рух выкарыстоўваць псеўда дыяпазонаў. У геадэзічныя пошукі апорнай фазы выкарыстоўваюцца як яно дазваляе з высокай дакладнасцю.

Псеўда Дыяпазон

Становішча GPS вызначэнне заснавана на канцэпцыі названа час прыбыцця дыяпазоне. Просты прыклад будзе разгледзець выпусканне сігналу ў нейкі дакладны момант часу T1 ад стацыянарнага перадатчыка. Сігнал паступае на прыемнік праз некаторы час, скажам Т2. Розніца ў часе Т2 - Т1 дазваляе вызначэнне часу прыходу (ТОА) значэнне. Дыяпазон (адлегласць) паміж прымачом і перадатчыкам можа быць знойдзена памнажэннем ТОА з хуткасць распаўсюджвання сігналу. Калі чатыры спадарожніка назіраюцца адначасова, У (х,у,Z) становішча і зрушэння гадзін прымача можа быць знойдзена з простых назіранняў. У геадэзіі тэрміналогіі, гэта рэзекцыя па адлегласці.

У GPS спадарожнікі перадаюць псевдослучайный шум (ПРН) паслядоўнасць-мадуляваных радыехваль. У ПРН коды наканаваных радкоў двайковых дадзеных, якія генеруюцца са спадарожніка гадзіны, што служыць момант перадачы кадавання сігналаў. Перадачы кожны спадарожнік унікальны, нават калі яны ўсе перадаюць на той жа частаце. Гэта дазваляе GPS-прымача для распазнавання сігналаў. Гэта дасягаецца за кошт GPS-прымача генераваць дакладныя рэплікі ПРН паслядоўнасці, якая змешваецца ў прыемніку, паварочвацца наперад і назад у часе з дапамогай кода адсочвання цыклу да максімальнага значэння карэляцыйнай функцыі дасягаецца. Велічыня павароту назіранае значэнне ТОА.

Гадзіны ў GPS-прымачы не сінхранізаваныя з гадзінамі спадарожніка, так, што ТОА не наўпрост прыдатныя ў простым прыкладзе вышэй. Гадзін прымача мае ўхіл, які вызначаецца шляхам дадзеныя-працэсар GPS-прымача ўсталяваць. Калі назіраны ТОА памнажаецца часе затрымкі распаўсюджвання сігналу знайсці геаметрычнае дыяпазону, прыемнік тактавага зрушэння уключаны. Гэты дыяпазон называецца псеўда дыяпазону (пр) вымярэння. Вымераныя д'ор закрануты тропосферных і ионосферных затрымак распаўсюджвання. ТОА таму ўключае ў сябе і затрымку распаўсюджвання сігналу і зрушэнне частоты.

Спрошчаны карыстацкі пазіцыі, вызначэнне алгарытму будзе:

  1. Трэк ПРН паслядоўнасці з чатырох спадарожнікаў.
  2. ТОА значэння памножыць на хуткасць святла, каб атрымаць чатыры піяр вымярэнняў.
  3. Правільны піяр вымярэння на ионосферных і тропосферных затрымак. Дадаць карэкцыю на розніцу паміж кожным гадзін спадарожніка і GPS сістэмы часу, эфекты адноснасці і інш У 50 Гц лічбавы струмень дадзеных (навігацыйных Паведамленняў), якія перадаюцца са спадарожнікаў разам з Р - І З/А кода ўтрымлівае неабходную інфармацыю, такую як GPS сістэмны час трансмісія, эфемериды і гадзіны дадзеныя для канкрэтнага спадарожніка. Акрамя таго, уключаны дадзеныя альманаха для ўсіх спадарожнікаў, каэфіцыентаў мадэлі ионосферной затрымкі і спадарожнікавае медыцынскай інфармацыі, каб зрабіць гэтыя карэктывы.
  4. Выканаць становішча/час вырашэння праблемы шляхам рашэння чатырох раўнанняў далекасці і вылічэнні (х,у,Z) выправіць становішча ў плане ў сістэме каардынат wgs-84.

Сістэма Дакладнасць Характарыстык

Дзве важныя параметры выклікаюць GPS, каб паказаць дакладнасць статыстычных размеркаванняў. Па-першае, існуе хібнасць у вымяранай ор і, па-другое, дакладнасць абмяжоўвалым фактарам з-за геаметрыі размяшчэння спадарожнікаў. Гэтыя два фактары з'яўляюцца важнымі, так як гэта прыводзіць да разумення абмежаванасці GPS і дазваляе прагназаваць каардынаты і час дакладнасцю.

Карыстальнік эквівалент памылку далекасці (UERE)

Памылка ў вызначэнні сбн з кожнага спадарожніка, выкліканыя памылкамі ў прагназаванні арбіты спадарожніка, стабільнасць яго гадзіннік, памылкі ў навігацыйным паведамленні, ионосферные і тропосферные памылкі мадэлі, а таксама карэляцыі памылак. У UERE змяшчаецца ў навігацыйным паведамленні і ў спалучэнні з ДНЗ фактараў дае магчымасць ацэнкі дакладнасці ў кропцы пазіцыянавання, якія могуць быць дасягнуты.

Паказчык зніжэння дакладнасці (dop) фактары

Кошт доп фактары звычайна выкарыстоўваюцца ў якасці меры памылкі, які ўкладвае эфект геаметрыі спадарожніка рассылкі на пазіцыю і час рашэння. Кошт доп фактары з'яўляюцца простымі функцыямі дыяганальныя элементы ковариационной матрыцы адкарэктаваных параметраў. Гэтага апісання становіцца зразумела, калі ен зразумеў, што фільтра Калмана ў GPS-прыемнік ўтрымлівае матрыцу ацэнак (ковариационную матрыцу) з піяр-памылкі. Фільтра Калмана характарызуе крыніцы шуму, выкліканыя памылкамі ў ионосферных карэкцый, карыстальнік сыходу гадзін і г. д., для таго, каб мінімізаваць свае памылкі ўкаранення эфект. Яна з'яўляецца рэкурсіўнай (лінейнай камбінацыі папярэдніх ацэнак і прадстаўлення дадзеных) сярэднеквадратовае сметчик якая па метадзе найменшых квадратаў, сэнс, вырабляе мінімальную ковариационную ацэнку вектара стану, які ўключае ў сябе параметры, такія як прыемнік GPS каардынаты і час. Тое ковариационная матрыца памылак задавальняе раўнанню Риккати, якія параўнальна легка вырашыць з дапамогай мікрапрацэсара, які ў сваю чаргу facillitates рэалізацыі ў GPS-прыемнік. На дыяганалі ковариационной матрыцы змяшчае адхіленні становішча і памылкі гадзін прымача сістэматычнай памылкі.

Добры ДОФ мае малое колькасць (2-3), тады як дрэнны dop мае высокую колькасць. Інтуітыўна, у лепшым ДОФ быў бы зададзены адзін спадарожнік прама над галавой, і трох спадарожнікаў, размешчаных раўнамерна на гарызонце. Высокія значэнні dop вынік, калі спадарожнікі згрупаваны разам або ўтвараюць лінію. У якасці спадарожнікавых пазіцый прадказальныя, значэння dop могуць быць вылічаныя на этапах планавання даследаванні, каб гарантаваць добрыя значэння. У заключэнне гэтага падзелу спецыяльныя тыпы значэння dop апісана коратка і іх выразаў.

  1. VDOP вертыкальны доп Апісвае ўплыў спадарожнікавай геаметрыі на вышыні.
  2. HDOP гарызантальнае доп Паказвае, зніжэння дакладнасці для гарызантальных пазіцый.
  3. PDOP пазіцыі доп. Камбінаваная вертыкальна-гарызантальным становішчы значэнне.
  4. TDOP Гэты алгарытм так ж часу доп. Вымярэнне часу ўплыў геаметрыі.
  5. GDOP геаметрычны доп Састаўным паказчыкам вертыкальна-гарызантальнай-час вымярэння.

Апорнай Фазы

Перавозчык фазавыя вымярэння з'яўляюцца больш дакладнымі, чым піяр вымярэнняў і выкарыстоўваюцца на кароткіх і вельмі доўгіх базавых ліній з высокай дакладнасцю. На пытанне "Што такое фаза апорнай" лепш за ўсе адкажуць пачынаючы з першых прынцыпаў. Фаза наблюдаема розніца ў фазе паміж апорнай хвалі, якія перадаюцца са спадарожніка і прымача сігналу гетэрадзіна ў азначаную эпоху г Фазу хвалі, такім чынам, мае сэнс толькі тады, калі ен паказаны адносна іншага хвалі той жа частоты. Пасля атрымання сігналу пачалася цэлага ліку цыклаў падлічваюцца. Фазавыя вымярэння з'яўляюцца неадназначнымі і пакуль абсалютны дыяпазон розніцы ў пачатковай эпохі вызначаецца, фазавыя вымярэння толькі забяспечвае змены дыяпазону на працягу назіранага перыяду. Першапачатковыя цэлалікавых неадназначнасці залежыць ад прымача спадарожнікавай спалучэнне на пачатковай эпохі і застаецца нязменным на працягу пэўнага перыяду назірання. Гэта дазваляе пачатковай і невядомыя цэлалікавых неадназначнасці быць прадстаўлена адным ухілам тэрмін. Цыкл слізгацення можа адбывацца пры удасканаленьні перарываецца з прычыны закаркаванні сігналаў, слабых сігналаў або няправільнай апрацоўкі сігналу прымача з-за праграмнага збою.

Гэты цыкл слізгацення зменіць цэлы лік цыклаў, хоць частковая этапе вымярэнняў пасля аднаўлення сігналу будзе такім жа, як калі трекінг не было перапынена. Некалькі метадаў былі развіты, каб выправіць цыклічных скокаў ("слипов, такіх як пошук метадаў, дыскрэтнай Калмановской фільтрацыі, аптымізаваных раскладання Холецкого і ў выпадку двухчастотный дадзеных у код і апорная, widelaning неадназначнасць фіксацыі. Хуткія метады вельмі важныя для прыкладанняў рэальнага часу і многае даследаванняў у цяперашні час, каб знайсці лепшага і больш хуткага дазволу неадназначнасці метадаў.

Фазы Апорнай Дакладнасці

У цэлым вертыкальная складнік мае большае стандартнае адхіленне, чым гарызантальныя складнікі. Гэта абумоўлена тым, што вертыкальная складнік не гэтак скаваным і больш адчувальная да памылак у трапасфернай затрымкі. Дакладнасць у вертыкальнай складнікам павялічваецца з большай колькасці спадарожнікаў, назіраныя адначасова як каэфіцыент карэляцыі паміж вертыкальнай каардынатаў станцыі і Зеніт tropospherical затрымка памяншаецца. Тыповая дакладнасць будзе складаць каля 10 мм у сусветным маштабе і каля 1 мм у лакальным маштабе. Гэтую дакладнасць могуць быць атрыманы толькі пры ўмове папярэдняй апрацоўкі выкарыстоўваецца праграмнае забеспячэнне, а таксама дакладныя звесткі пра арбіце. Непрадказальныя паводзіны і часу стандарты частоты і служыць зыходнай для GPS прымачоў з'яўляецца асноўнай крыніцай недахопаў у вымярэннях. Працэс вылічэнні рознасцяў, хібнасці, абумоўленыя прымачом і спадарожнікавым гадзіны могуць быць практычна ліквідаваны. Дыферэнцыявання можа быць зроблена паміж рэсіверы, спадарожнікі, эпох або іх камбінацыі. Дыферэнцыявання памяншае ўплыў іенасферы і трапасферы, калі прымачы размешчаны блізка адзін да аднаго, так, што двухчастотный аперацыя не з'яўляецца неабходнай для кароткіх базавых ліній.

paper4pc
Add a comment:
Sign in

See also

WebKut

WebKut

2015-11-09 16:31:49

WebKut паветра прыкладанне, якое дазваляе захопліваць вэб-старонкі, або часткі з іх у вельмі просты спосаб. Ен дае Вам 3 варыянту захопу:...

Teaching & Learning

Аб Выкладання І Навучання

2015-11-02 17:08:33

У сваей найбольш радыкальнай моманты, скажу Няма такога паняцця, як вучэнне. Калі я спрабую быць больш удумлівым, я дадам, "есць толькі вучоба,...

Reverse Engineering Compiler

REC Studio 4 - адваротнае праектаванне кампілятара

2015-11-09 17:03:07

REC Studio інтэрактыўны декомпилятор. Ен чытае Windows, Лінукс, Мак АС х або сырыя выкананы файл, і спрабуе вырабіць кесарава як прадстаўленне...

Šakutės-prisijunkite prie Plėtros Java™ SE

Šakutės-prisijunkite prie Plėtros Java™ SE

2015-11-09 15:37:23

Šakutės-Prisijunk kasdien, multi-core Java™ programas Šakojimasis arba skaidant darbo krūvį į keletą užduočių, lygiagrečiai perdirbti ir įstojimo į rezultatus, kartu yra...