Alapok GPS előzmnyei Navstar How the GPS locate the position Tények Q/A GPS. Varsányi Péter

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Alapok GPS előzmnyei Navstar How the GPS locate the position Tények Q/A GPS. Varsányi Péter"

Emil Gáspár
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A Óbudai Egyetem Alba Regia Egyetemi Központ (AREK) Székesfehérvár december 8.

2 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A Mi az a? Global Positioning System Föld körül keringő műhold együttes, mely az Amerikai Egyesült Államok karbantartásával egyértelmű poziciómeghatározás a föld felszínen, vagy felette. Fő használat: gépjarművek poziciójának meghatározása, információk alapján útvonaltervezés

3 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A - Global Positioning System 1964 Az első műhold alapú navigációs rendszer, haditengerészet használatában A projekt túljutott a kezdeti problémákon, és létrejött a 24 műholdból álló rendszer a U.S. Department of Defense által ben érte el a teljes funkcionalítását Az első műhold fellövése 1994 Teljes műholdrendszer Műholdakat 10 évre tervezik

4 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A Navstar A Navstar rendszernek 24 műholdja van, minden műhold naponta megkerüli a földet kétszer, km magasan(11300km/h). Műholdak olyan pályán mozognak, hogy egy adott pillanatban, a föld bármely pontjáról, legalább 6 műhold akadálytalanul hozzáférhető legyen. Sík felületen 7-12 műhold érhető el.

5 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A Navstar system A rendszernek 4 műhold szükséges a 2D pont meghatározásához, és 5 műhold a 4D ponthoz(tengerszint feletti magasság) Minden műhold két frekvencián működik: MHZ(L1 signal), MHZ(L2 signal). Minden műhold szórt spektrumú jelet sugároz, amit pszeudo-véletlen zaj -nak lehet nevezni (angol megnevezése: pseudo-random noise, röviden: PRN ).

6 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A Navstar system A PRN kód egyedi minden műholdban, és szükséges az üzenet helyreállításához. PRN kódok: C/A Coarse/Acquisition Általános felhasználás (1.023 millió jel / s) P Precision Code Katonai felhasználás (10.23 millió jel / s)

7 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A Minden műholdon két db rubídium- vagy cézium-atomóra van elhelyezve. Az oszcillátorok biztosítják az alapfrekvencia és a kód előállítását is. Az alapfrekvenciát az USDOD földi állomásai felügyelik, amit egyeztetnek az egyezményes koordinált világidővel (UTC) (amit a United States Naval Observatory (USNO) állít elő), azonban a két időfogalom és érték nem azonos egymással. A -idő nem tartalmazza a polgári életben megszokott szökőmásodperceket, haladása folyamatos, ezért a -vevők megkapják a kettő közötti eltérés értékét és a ké szülék a polgári életben használt időt mutatja.

8 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A Hogyan is működik? Lépések: 1 A -vevőnek először a műholdakkal folyamatosan egyeztetett pontos időre van szüksége, ehhez a PRN-kódot használja fel. A PRN-kód jelzi a vevőnek, hogy melyik műhold jelét veszi, és az adott műholdtól milyen álvéletlen jelsorozatra számíthat. A ténylegesen megkapott és a vevőben várt jel egyedi mintázattal rendelkezik, ennek ismeretében a vevő megállapítja a jelek időbeli eltérését és a saját óráját ennek megfelelően járatja.

9 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A 2 Igazából nem háromszögelés -ről van szó, mivel általában több mint 3 műhold látható, de az eljárás hasonló, ugyanis háromszögekkel állapítjuk meg egy ismeretlen pont (a vevő) térbeli helyzetét. Elméletileg 3 műhold is elég lenne ehhez, ha mindegyik órája tökéletesen járna, a gyakorlatban azonban a rendszer ismert pontatlanságait figyelembe véve legalább 4 műholdat használnak a pozíció meghatározásához.

10 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A Egy ismert táv

11 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A Két ismert táv, kör a gömbök metszéspontjában

12 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A Három ismert táv, két pont a metszéspontokban

13 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A Négy ismert táv, egy pont

14 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A 3 A vevő és a műholdak távolságához ismerni kell a műholdak aktuális pozícióit. Ehhez a műholdak kisugározzák az ún. almanac adatokat (ez a vevőkészülék bekapcsolásakor, illetve később periodikusan megtörténik), amik az egyes műholdak pályaadatait tartalmazza. Ennek ismeretében a vevő kiszámítja a műhold Föld feletti helyzetét.

15 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A 4 Hibák, és hibajavítás A műholdakon lévő atomórák nagyon pontosak, de nem tökéletesek. Az eltéréseket a földi állomások figyelik és szükség esetén korrigálják azokat. A pályaelemek folyamatosan változnak a különféle zavaró hatások következményeként, például: a Föld anyageloszlásának, és így gravitációjának egyenetlenségei, a Nap és a Hold gravitációs hatása, illetve a napszél eltérítő ereje (ami mindig más irányból hat a műholdra)

16 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A Jelentősen nagyobb torzítást okoz a rendszerben a légkör hatása a rádióhullámokra. A számítások leírásánál feltételeztük, hogy egyszerűen a távolság = sebesség x idő képlettel számolunk. Ez igaz is, csakhogy a rádióhullámok sebessége csak vákuumban állandó. Ahogy a műhold jele a Föld felé terjed, áthalad az elektromosan töltött részecskéket tartalmazó Van Allen sugárzási övön, majd a vízpárát tartalmazó troposzférán, és mindkettőben valamennyire lelassul a vákuumbeli sebességhez képest.

17 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A

18 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A A rendszer kialakítása igen nagy összegeket emésztett fel (indításkor kb. 12 milliárd USD). Az 1970-es években, a hidegháború során kezdtek a fejlesztésbe, ez része volt a szigorúan titkos csillagháborús tervnek között az Egyesült Államok egy zavaró jelet is sugárzott (SA - selective availability), hogy a rendszer pontosságát korlátozza. Emiatt a akár több száz métert is tévedhetett. A zavaró jelet csak a katonai jel vételével lehetett megkerülni, ehhez azonban a katonai vevőn kívül a napi kódra is szükség volt. Végül nemzetközi nyomásra az SA jel sugárzását 2000 májusában megszüntették.

19 Alapok előzmnyei Navstar How the locate the position Tények Q/A Köszönöm a figyelmet! Q/A

Hasonló dokumentumok

Hegyi Ádám István ELTE, április 25.

Hegyi Ádám István ELTE, április 25. Hegyi Ádám István ELTE, 2012. április 25. GPS = Global Positioning System Department of Defense = Amerikai Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma 1973 DNSS = Defense Navigation Satellite System vagy Navstar-GPS