Orbita: na kształt wpływają: księżyc, słońce, pole graw. innych planet, ciśnienie wiatru, zmienność pola graw. ziemi, szczątkowy wpływ atmosfery.
PERTURBACJE RUCHU PO OBICIE
- hamujący wpływ atmosfery ziemskiej (nie tylko hamujący- jonosfera i egzosfera zawierają cząstki naładowane elektrycznie, które ładują metalowy korpus satelity- powstanie prądów indukcyjnych , które wytwarzają znaczne ciepło), anizotropia pola grawitacyjnego, wpływ jonosfery i egzosfery, ciśnienie promieniowania słonecznego. Strefy oddziaływań:
- zewnętrzna- zakłócenia przez duże ciała niebieskie (Słońce) - środkowa- anizotropia pola grawitacyjnego jest taka sama jak wpływ ciał obcych - wewnętrzna- działanie hamujące atmosfery jest na tyle znaczne, że należy je uwzględniać. Zakłócenia nie grawitacyjne w górnych warstwach atmosfery zmniejszają się szybko wraz ze wzrostem odległości od Ziemi- 2R od środka można je praktycznie pominąć. Anizotropia pola grawitacyjnego sięga dużo dalej. 10R praktycznie nie ma już znaczenia. Powyżej tej odległości ruch sztucznego satelity wystarczająco dokładnie opisują równania różniczkowe klasycznej mechaniki nieba.
RODZAJE ORBIT WOKÓŁZIEMSKICH:
- LEO- wyskość orbity 100-1500km, okres obiegu ok. 90min, używana jest przez ISS, satelity pogodowe i telekomunikacyjne, zasięg znajduje się poza pasami Van Allena.
- MEO- wysokość orbity 8000-20000km, narażone są na większe promieniowanie ze strony pasów Van Allena, doskonale nadaje się do użytkowania przez satelity telekomunikacyjne, których wystarczy kilka aby zapewnić łączność na całym globie, umieszczenie satelitów nawigacji typu GPS, GALILEO.
- Geosynchroniczna orbita- wysokość orbity 35786km, okres obiegu 24h, znajduje się w stałym pkcie nad powierzchnią Ziemi, używana przez satelity komercyjne i wojskowe, DSP oraz przez TDRSS, satelita z i=0, geostacjonarna, wystarczą 3 dla zapewnienia ciągłej komunikacji.
- HEO (eliptical) orbit-rozwijana jako alternatywa dla geosynchronicznej orbity, głównie przez Rosjan, dogodna dla telekomunikacji głównie z północnymi szerokościami geog, apogeum można umieścić w odpowiednim dla nas obszarze, wystarczą 3 do komunikacji ciągłej.
O. Synchronizowana słoneczna i polarna; normalna i wsteczna
ALMANACH (60 dni przed pomiarem, przewidywana ~100m)
BROADCAST (pomiarowa Real time, 1-2m)
PRECISE (uż w post processingu, ok. 2 tyg, 5-10cm)
NIEOZNACZONOŚĆ Nf: m. poszukiwań: dla małego bł standardowego, długo czas obs; wideline, narrowline; Quasi Ionic Free, FARA: szybka metoda wyznaczania nieoznacz. Fazowych; LAMBDA alg wyzn. Liczb całkowitych.
DANE POM. W POM. GEODEZYJNYCH
Obserwacje ( L1,L2 - fazy sygnałów, C/A - obs. kodu na 1 częstotliwości, P1,P2 -obserwacje kodu, D1,D2 - obs. Dopplera )
2. Orbity ( parametry orbit pokładowych 3.Dane stanowiska : - nazwa pkt. ( skrót 4 znakowy ) - czas pomiaru ( początek, koniec ) - wysokość anteny ( Ew. ekscentr anteny ) - szkic przysłonięcia horyzontu 4. Dane meteo ( temp. ciśnienie, wilgotność )
OPRACOWANIE DANYCH GPS:
- konwersja plików danych, -sprawdzenie i weryfikacja danych, -obliczenie wektorów, -parametry oceny jakości pomiarów, -wyrównanie sieci, -ocena jakości wyrównania, -pliki wynikowe, -transformacja współrzędnych, -przykładowy program obliczeniowy;
RÓŻNICA MIĘDZY PLIKIEM .N (NAWIGACYJNYM) A .SP3 (ORBIT PRECYZYJNYCH) Podstawową różnicą jest czas utworzenia pliku. n - dane zawarte w tym pliku pochodzą z predykcji; są tworzone przez centra obliczeniowe na jakąś epokę w przyszłości sp3 - dane otrzymane na podstawie obserwacji położenia satelitów na ich orbitach są dostępne na kilka tygodni po rzeczywistej obecności satelity na danym miejscu orbity
PORÓWNANIE GLONASS I GPS : -Porównując parametry systemów GPS i GLONASS zauważamy: GPS: 26,560, 55* -Identyczna liczbę satelitów - 24 (Rosjanie na chwile obecna nie osiągają tego poziomu, amerykanie planują jej zwiększenie do 30) -Plany orbitalne - 6x4 satelity w GPS i 3x8 w GLONASS - Inklinacja toru- wieksza w przypadku satelitów rosyjskich -Wysokość orbit - amerykańskie satelity znajdują się nad rosyjskimi -Czas okrążenia Ziemi - większy w przypadku amerykańskich z powodu większej wysokości orbit -Inny układ odniesienia - w GPS WGS-84, w GLONASS PZ 90 -Metoda kodowania - w GPS CDMA, w GLONASS FDMA (stad każdy satelita nadaje na innej częstotliwości) - Oba systemy świadczą serwis dokładny (pasmo P) oraz cywilny (C/A) -Amerykański system (po wyłączeniu 1 maja 2000 roku błędu SA) jest dokładniejszy. Glonass widoczne 5 satelitów, unika rezonansu. Obieg: GPS: 11.58, glo 11.16.
GALILEO- eksperymentalne GLOVE-A i B (zegar atomowy, rubidowy; B-meser atomowy); Kompletny: 30 sat na wys 23222km, 9+1 sat na 3 orbitach, 2 centra kontrolne w Eur; 5 stacji transmisji sygn, 10 st referencyjnych; 5 serwisów: open acces do pozycjonowania, odplatny commercial, safety of life - ratowniczy, nawigacja -public regulated; 5-safe and rescue; sygnały Li, E5 i E6. Minimalizacja odbić, w miare przenikalny, szybko dostepny
USA: mniejsza podatność na interferencje, zwiększona dokładnośc, dostępność, spójnośc. L2C (2gi), uzytkowy E911, ochrona przed korelacją kodu (5-12); L5 (3ci) dodatek do C/A-wstecznie kompatybilny, wyzsza precyzja, ochrona przed Interpol, zapewniona wspolpraca z Galileo (12-17); GPSIII start 12. zw dokładność, odporn na Inter, spójność, wstecznie kompatybilny, kom z l2c i l5, dazenie do pokrycia z galileo
INTER. GPS SERVICE.:
Precyzyjne orbity satelitów, parametry ruchu obrotowego ziemi, korekty zegarów, parametry opóźnienia troposfer. na stacjach, globalne mapy jonosfery.
Metoda DGPS - jeżeli ustawi się odbiornik GPS w ustalonym punkcie, to na skutek zakłócenia sygnału pozycja przez niego wyznaczona będzie ciągle się zmieniać. Jeżeli obliczymy różnicę pomiędzy zmierzoną przez odbiornik pozycją, a pozycją rzeczywistą odbiornika to otrzymamy tzw. Wektor błędu. Otrzymane w ten sposób informacje, tzw. Dane korekcyjne, odejmuje się od danych odbieranych przez GPS-y dokonujące pomiarów w terenie. Pomiary Dopplerowskie: met pol na zmianie częstotliwości fali wysyłanej z satelity zarówno gdy sat i pk obserwacyjny na pow Ziemi poruszają się względem siebie: fs-fr ; (fs-fr)=fs* r/c; gdzie r - względna v radialna. Całkowanie różnicy częstotliwości w czasie (t2-t1)- w wyniku tego procesu podaje się liczbową charakterystykę przesunięcia Doplerowskiego N=całk t1t2(fo-fr)dt; gdzie Całkowita liczba okresl ilość całkowitych cykli sygnału częstotliwości dudnienia. Wciągu dwóch minut aparatura Dopl była w stanie wyznaczyć 9 pozycji i w związku z tym mieliśmy 9 równań
Metoda Kodowa: Pseudoodl. miedzy sat a odbiornikiem w czasie transmisji i odbioru sygnału. Czas przejścia sygnału jest wyznaczany przez porównanie identycznego z satelitą pseudoszumowego kodu (PRN) wytworzonego przez odbiornik. Kody generowane w odbiorniku przez urządzenia współpracujące z zegarem odbiornika są dopasowane do kodu gener przez satelitarny system zegarów i transmitowanego przez satelitę. Błędy: chodu zegarów, propagacji fal w atmosferze. Poprawki ze wzgl na refrakcję fali w jonosferze i troposf. są określone wg odp. formuł. PPk=(tk-tp)c= PPk+(dtp-dtk)c+lPk+TPk tk- nominalny czas odbiornika; tp- nominalny czas transmitowany; lP- popr jonosferyczna; TPk-popr troposf.; c- v światła; PPk- topocentryczna odl miedzy odbiornikiem a sat. W odb znajduje się zegar kwarcowy, kt mierzy z dokl 10-5-10-6[m] Met Fazowa: Obserw fazowe są różnicą między fazami sygnału sat mierzonymi przez odbiornik w epokach pom t. Pomiar zaw dwie wielk: 1. Nieznaną liczbę cykli fali nośnej na drodze sat-odb. 2.Zakumulowaną częstotliwość dopplerowską, odp sumie wielk dopplerowskiej oraz mierzonego ułamka fazy częstotl nośnej: fi sk(t)=fis(t)-fik(t)+N sk+Efi fi s, fi k- faza fali nosnej sat, faza oscylatora odb k w tym samym momencie t (w cyklach).; N sk- niezn wart poczatk, kt wyraża całk liczbę cykli właściwą sat S obserwowaną przez odb k.; Efi- błąd pomiaru różnicy faz fis i fik. Jeżeli znamy „nieznane” N to wyzn odl topocentryczną: r sk=lamda[fi sk(t)+N sk+Efi]. Met fazowa jest dokładniejsza niż kodowa, ale problemem są skokowe zmiany N sk - jest to utrata cykli fazowych Opóźnienie troposferyczne wynika ze zmian v sygnału przy przejściu przez troposferę - dolną warst atm rozciągającą się od pow. Ziemi do wys. około 10 km. Sygnały GPS, tak jak i inne sygnały radiowe o częstotliw poniżej 30 GHz, nie podlegają zjaw dyspersji przy przejściu przez troposferę co oznacza, iż wielk opóźnienia jest niezależna od częstotliwości fali radiowej. Troposfera powoduje opóźnienie sygnału i dlatego wyznaczona poprawka troposferyczna jest odejmowana od rejestrowanej pseudoodległości lub fazy Zmienność opóźnienia jonosferycznego jest jednym z najpow obiektywnych źródeł błędu wyzn pozycji. Duża zmienność warunków jonosferycznych, zarówno dobowa jak i długookresowa, powoduje, iż model opóźnienia jonosferycznego transmitowany przez satelitę pozwala na redukcję odpowiedniego błędu co najwyżej w 50 procentach. Dokładniejszą wartość opóźnienia jonosferycznego obliczyć można w oparciu o rezultaty pomiarów wykonywanych jednocześnie na częstotliwościach L1 i L2. Jonosf (50-1000km)- zjonizowane gazy powodują zmianę v fal elektromagn- zmiana ta jest zależna od czestotliw fali (zjaw zal v fali od czestotliw nazywamy dyspersja)
OPRACOWANIE DANYCH GPS:
Wprowadzamy dane GPS
wprowadzić model geoidy
Projektowana dokładność -> ustalenie wag dla obserwacji
Minimalna długość czasu wekora
Wprowadzenie typu wys. anteny ( pionowy, ukośny )
Wczytanie danych obserwacyjnych ( zaznaczyć ścieżkę, podać typy plików, wczytać pliki formatu REINEX )
Po wczytaniu program pokazuje graficznie dł. danych różnym kolorem, oraz rozmieszczenie punktów.
Sprawdzenie jakości wprowadzonych danych
Otrzymujemy wykres mocy sygnału dla szumu pomiarowego
Ocena ciągłości obserwacji ( czy nie ma przerw, zasłonięć ) -> czy stosunek mocy sygnału do szumu jest stabilny
Obliczenie wektorów -> graf. w postaci elips błędów średnich
Oceną dokł. są błędy średnie składowych wektora.
Wykres reziduów ( odchyłek wahania obserwacji
Można ominąć jakiegoś satelitę w obliczeniach albo wyłączyć z satelitów odniesienia.
Etap wyrównania : obserwacja to 3 liczby w sieci GPS, 1 pkt przyjmujemy jako stały i wyliczamy wsp. pozostałych
RAPORT z obliczeń:
- współrzędne ( bł. średnie, status po wyrównaniu, pozycje pkt. wektory po obliczeniach, poprawki, test )
- podsumowanie wyrównania - wsp. w GS 84
METODY OBSERWACJI SATELITARNYCH:
1. Optyczne: -wizualne ( uzbrojone obs. przelotu satelitów - stały kąt pionowy i poziomy. Moment przejścia przez kreskę - rejestracja ) - fotograficzne ( fot. przelotu satelitów ) - kamera nieruchoma - pozycje gwiazd to odcinki - kamera z ruchem sfery niebieskiej - gwiazdy to pkt. - kamera z ruchem satelity - gwiazdy odcinek, satelita pkt. - laserowe - fotoelektryczne ( brak zastosowania )
2. Elektroniczne - interferencyjne - fazowe (pomiar fazy syg. odbioru ) - dopplerowskie ( system Doris ) - radiolokacyjne - altymetryczne