küldetése lesz az új (rubídium-stroncium és hidrogén mézer) atomórák és a Galileo navigációs szignáljainak tesztelése.

Átírás

1 GPS rendser Mnság egre elerjedebb e rövidíés, de vlójábn kevesen udják, onosn mi jelen. A Globl Posiionl Ssem Globális Helmeghároó Rendser rövidíésén, GPS-en öbbnire műholds nvigáió érik. Vlójábn e nvigáiós rendsereke fejleső nghlmk egikének Egesül Állmok Nvsr GPS-nek rövid lkjkén erjed el. Mivel Egesül Állmok vol első, ki kifejlesee eljes rendser, érheő, hog áll hsnál név erjed el. Ténlegesen onbn, GNSS név lenne heles, vgis Globl Nvigionl Sellie Ssem Globális Műholds Nvigáiós Rendser. Perse, m már leheelen lenne áállni erre, senki sem figelne fel lkáokon erre nég beűre, mer mindenki sk GPS-kén ismeri e rendser. Érdemes eg kisi áekineni működési elvé, hho, hog felhsnáló megérse, miér kell fenrásokkl keelni elsőre oln vonónk űnő onossági rméereke, vg "mindig, mindenhol megmondj hol vg" és ehhe hsonló reklámsövegeke. Njinkbn már nég műholds helmeghároó rendser GNSS, Globl Nvigionl Sellie Ssem, meriki NAVSTAR GPS NAVigionl Sellies for Timing And Rnging - Nvigáiós Műholdk Idő- és Távolságmérésre, oros GLONASSZ rendser, Eurói Uniós Glileo és kíni Comss korábbn Beidu jelei foghók, de köülük sk Nvsr GPS működik eljes lefedeséggel. A Glileo rendser kiéíésére lérehoo konorium gji sjnos nem udnk egmássl megegeni, eér fejlesés kdoik. A Glileo rogrm megvlósíás erveési skssl definiion kedődö, mele fejlesési és álmeni es-eriódus Develomen nd In-Orbi Vlidion, végül edig eljes kiéíés és üemeleés fáis Full Delomen nd Oerions köve. Jelenleg fejlesési sksbn vgunk Glileo Ssem Tes Bed, GSTB. A ké emlíe esműhold erveésén és megéíésén kívül, álmeni esek első résekén űrbéli feldok is vnnk, öbbek köö e ké hold

2 küldeése les új rubídium-sronium és hidrogén méer omórák és Glileo nvigáiós signáljink eselése.. A műholds helmeghároó rendser működési elve A globális műholds helmeghároó rendser Föld körül onosn ismer álákon keringő műholdk sokságából áll. H eg rögíe illnbn bármelik műhold modullnnk ekinjük, eg oln vekorháromsöge lehe elkéelni, melnek egik sús műhold, másik sús megfigelő állásonj, hrmdik edig Föld köéonj. Ahol: időkülönbség míg jel A-ból B-be ju. rádióhulláűm erjedési sebessége időmérés bionlnság Téeleük fel, hog A és B onbn függelen de jól egü járó óránk vn, és ismer időillnbn A dó onból jelsomgo küldünk B iránáb. B onbn megmérjük jel beérkeési idejé és ennek lján meg udjuk hároni A és B on ávolságá. AB vlódi ávolság AB' ór bionlnság mi mér ávolság A helmeghároásnál sokásos ávolság B-A iránú mérése ill. een mérés lján bionlnság sökkenése, de e műholds helmeghároásnál nem hsnálhjuk. Mivel műhold geoenrikus álán kering, illnni helee, vgis geoenrumból műholdr muó vekor ismer. H megfigelő állásonjából műholdr muó vekor meghárohó, ki lehe sámíni geoenrumból megfigelő állásonjár muó vekor, íg megfigelő földi helee ismeré válik. A műholdk jelei fogdó GPS-vevők vekornk sk hossá dják meg, de nnk iráná nem. A egérelmű helmeghároásho érbeli ívmesésre vn sükség. E három ávolság egidejű mérésé jeleni, vgis három műhold köré húo kéelebeli gömb mesésonji. Vlójábn ebből ívmesésből ké ono kunk, de Föld sugránk illeve

3 keringési mgsságok ismereében kiárhó nem földi meséson. A ávolság meghároásánál vevő műhold rádiójelének fuási idejé méri, késleleés és erjedési sebesség ismereében. A onos méréshe onbn, három műhold és vevő órájánk sinkronbn kell működniük. E onbn vevő órhibáj mi nem eljesülhe, eér újbb ismerelennel kell sámolni, mi eg negedik műhold bevonásávl lehe megoldni. Néünk eg síkbeli éldá! Példábn eg hjó onos helének meghároásá űük ki, élul. A feldo ilen módon, oldjuk meg, hog egidőben három ron elhelee ismer koordináájú refereni onól megmérjük ávolságo. A mér eredmének lján meghárouk hjó onos heleé Három egenle ismerelen, ehá feld megoldhó, ám visgáljuk meg, hog függelen órák mi bejövő bionlnság mi oko. Ebben eseben már három egenleünk vn és három ismerelenünk, ehá ór bionlnság kisámíhó korrigálhó. A vlóságbn működő GPS rendser D-ben kées meghároni oíió, eér lklmo egenlerendser 4 egenleből és 4 ismerelenből éül fel A helmeghároás onosság függ műholdk ál- és idődink bionlnságáól, ávolság-meghároás hibájáól és műholdk geomerii elhelekedéséől. E geomerii hás figelembe véelére GPS-sel fogllkoó skerüle PDOP Posiion Diluion of Preision nevű mennisége hsnálj. E eg köéhibá soró éneő, mel fordíon

4 rános meghárondó onról műholdkr muó egségvekorok áll hárol es gúl érfogávl... A GPS műholdk lrendsere A műholdk heleé és drbsámá elvárás háro meg, hog Föld bármel onján bármel időonbn leglább nég műhold legen láhó 5 -nál ngobb mgssági sög fele, minimális mérési feléelek eljesíéséhe. A rendser 4 műholdból áll, mel h 55 -os inklináiójú síkon lálhó. Mind h külön álán nég-nég műhold kering 040 km-es álg mgsságbn köel kör lkú álán ór 56 eres keringési idővel. A műholdk fedéleén nelemek, dó-vevő rádiósornák, fúvókák, fedélei sámíógé és eg ngonosságú omór lálhó. E uóbbi 0, MH-es lfrekveniájából állíják elő helmeghároásho sükséges ké vivőjele. A lfrekveni 54-seres sor dj L575,4 MH-es hullámhoss: 9,0 m és 0-s soróvl előállíhó L7,60 MH-es hullámhoss: 4,4 m vivőfrekveniá. Eenúl edig ké ovábbi frekveni hsnálos műhold és veérlő állomás kööi kommunikáiór. Mindké vivőhullámo modulálják eg P reise - onos, vlmin L frekveniá még eg C/A Corse/quisiion - durv kódjellel. Eg ovábbi hrmdik D d - d kód solgál nvigáiós dok ovábbíásár. A C/A kód mindenki sámár hoáférheő, olgári felhsnálók igénei elégíi ki hullámhoss 00 méer, míg P kód koni felhsnálóknk sól hullámhoss 0 méer, mi sk bionos íusú vevők kéesek fogdni... A földi állomások lrendsere A földi állomások rendsere ö ismer koordináájú egenleesen elhelee onokon felállío köveő állomásokból Colordo Srings, Hwii, Kwjlein, Diego Gri, Asension végi műholdk dokkl vló felölésé.

5 A eeken állomásokon mér eg-eg műholdr vonkoó dok műhold-vevő ávolságok, műhold órállások és áldok vlmin meeorológii- és ionosférdok köoni Colordo Sringsben érékelik, mjd dok műholdk fedélei sámíógéek memóriájáb juják..4. A felhsnálók lrendsere A felhsnálók áll lklmo esőleges sámú GPS késülékek lkoják felhsnálók vevőberendeések lrendseré. Eg vevőberendeés lkoóelemei: nenn. veérlő- és kijelő egség, árolóegség, jelköveő és jelfeldolgoó egség, mikroroessor és áegség. Felhsnálói semonból onosság lján el lehe különíeni geodéii mes, érinformiki m-es és nvigáiós 0-0 m-es élú késülékeke. Ponosság meghároás: Figelembe véve, hog műholdk felsínől mér álg mgsság 040 km, és jellemően méréskor kisebb min 5 imu sögön belül láhó rádióhullám áll mege ú mineg 0-40 eer km. A rádióhullámok álluk befuo úon álgosn fén erjedési sebességével hldnk mi *0 8 m/s. A jel erjedési ideje műholdól földi vevőig hoáveőleg 00ms. Meghárohó hog m megéeléhe /*0 8.*0-9 se. nse idő sükséges. Oln feldolgoó egségre vn sükség mi kées ekkor sebességgel miná venni bejövő jelből. Téeleük fel, hog gkorli éleben hsnál GPS vevők feldolgoó egsége hoáveőleg 0MH frekvenián működő rendser íg können meghárohó, hog eges ávolságmérések onosság hoáveőleg 0 m. Gondoljuk meg, hog 0 MH-en örénő működéshe nem sk minvéel hnem időkülönbségek meghároás is hoároik, mi jelenős művelei igén von mg uán.. A GPS mérési módserek.. A mérési jel íus A helmeghároás lénegében ávolságmeghároás. A műholdk áll sugáro elekromágneses jelek véelével kéféle mérési eljárás leheséges. Eserin vn időméréses kódméréses és fáisméréses ávolság-meghároás. A első eseben vevő áll generál és műhold áll sugáro jel össehsonlíás lján, míg második eseben vivőhullám fáisheleének meghároásávl lehe megkni ávolságo.... A kódmérés elve A GPS úgnevee C/A kóddl sk L vivő modulálj, míg P kód és nvigáiós üene mindké vivőre rákerül. Mivel P kód ikosság lóli felsbdíásár nins remén, kódfáismérés eseében C/A kód felhsnálás sükséges. A C/A kódo onbn nem sk műholdk generálják, hnem vevők is minden

6 millisekundum kedeén. A műhold nem egelen imulus, hnem kódol jelsoroo sugáro, mele vevő onosíni ud, és meg udj mérni időkülönbsége ve és sjá kód megfelelő onjink megjelenése köö. H dó óráj és vevő óráj onosn ugnúg járn, kkor ve jel és vevő jele köi fáiselolódás kiárólg műholdról kibosáo jel erjedési idejéől függne. Mivel dó és vevő óráj nem muködik sinkronbn, időkésedelemből sámío ávolságok nem lesnek onosk. A íg ko ávolság seudoávolság. A ismerelen ór késés eg negedik műholdr vége méréssel lehe meghároni. A időleolvsás onosság függ kód eriódusáól hossáól. A eriódusnk C/A kód eseén kb. 00 m ávolság felel meg, míg koni hsnálú P kód eseén 0 m. A selli órjelé % onossággl lehe deekálni, eér ideális eseben C/A kód lklmásávl vége seudoávolság mérések m, P kód segíségével végeek edig 0, m-es onossággl rendelkenek.... A fáismérés elve A vivő fáis mérésére kilkío vevők ármkörei kéesek kódolásmenes vivő hullámhoss helreállíásár és meg udják mérni vivő fáisá is, meg udják hároni, hog vevő és műhold kööi eljes ávolságbn uolsó nem eljes vivő hullám hánd rése egés hullámnk. E eseben mérendő seudoávolság ké résből, egés eriódusok hullámhossk vlmilen N egés sámú sorából és fáisméréssel meghárohó mrdék ávolságból evődik össe. A gkorlbn vivő fáismérésen luló módserek rendserin ké GPS vevő lklmnk. A él eeknél módsereknél úgnevee relív helmeghároás. A relív helmeghároás során állábn egik vevő koordináái ismerek és válolnok, míg másik vevő heleé ismer heleű vevőhö kées kerül meghároásr. A helmeghároás relívnk neveük. E eseben mindké vevő megméri kijelöl műholdkr vivő fáis és rögíi hoároó idővel egü. A rogrm vivőfáis-éslelések különbségeiből sámolj kerese koordiná-különbségeke. A fáismérés semonjából eljes fáisiklusnk megfelelő vivő-hullámhoss mérékdó, melen belül %-os élességű inerolálás leheséges. Mindké vivőhullámhoss L és L eseében fáismérés mm élességű eredmén d. Megállíhó, hog fáisméréses ávolság-meghároás elmélei onosság ekineében ngságrendekkel felülmúlj időméréses ávolság-meghároás... A vevőberendeések helee Mind sikus mind kinemikus mérés eseében el kell különíeni bsolú és relív módser. A bsolú helmeghároás eg függelen egonos meghároás, hol koordináák kódmérésből, seudoávolság meghároásávl kjuk méréssel eg időben. Ehhe mérési módserhe eg vevőkésülék sükséges. Eel semben relív helmeghároás seudoávolság, vg vivőfáis simulán mérésé jeleni ké vg öbb onon, ugnon holdkr. Ehhe mérési módserhe leglább ké vevőkésülék sükséges. Fáismérésnél relív onosság m. A ovábbikbn sk relív módserek kerülnek bemuásr.

7 ... Sikus mérés Sikus mérés eseén mérés ideje l éslelő műser modulln. Rendserin öbb vevő mér hossbb ideig egü meghárondó és do refereni onokon. A relív sikus mérésnek sk kkor vn érelme, h biosíni lehe egidejűsége és, hog nég onos műhold legen láhó mindké onról mérés eljes időrm l. Állábn sikus módser 0 km-nél hossbb vekorok ng onosságú meghároásánál hsnálják. E világhálóok, koninenális hálóok, mogásvisgáli hálóok léesíésénél kerül elő. A mérési időrm öbb órás, függ báis hossáól, műholdk sámáól vlmin mérés éljáól.... Kinemikus mérés A mérés eg álló, és eg mogó vevő végi. A mérés kedeekor ké ismer onon bsolú kinemikus módserrel meghárouk koordináák. Euán egik vevőnenná kedőonon hgjuk, másikkl edig, onról onr hldv folmos mérés végünk. Eg-eg új onon megállv, mérés időrm néhán másoderől erig erjedhe. Vivőfáis mérésekor elérheő onosság néhán eniméer, kódméréssel néhán méer. A fáismérésen luló kinemikus módserek köös jellemője, hog mérés kedeén sükség vn vivőhullám egés eriódusi sámánk fáismérés legenleében N-nel jelöl éréknek meghároásár, minden eges ve műholdr. A mérés kedő időonjár vonkoó N érékek meghároásá iniiliálásnk neveük. H jelvéel össes éslelheő műholdr folmos, kkor fáismérés mrdék ávolság meghároás melle kedő időonól indulv egés eriódusok sámlálásá is jeleni. H eg GPS hold mérési jeleinek véele megskd, kkor iklus-vesésről vg iklusugrásról besélünk. Amenniben ksol jelvéel vissáll, kiese eriódusok sám meghárohó sámíási eljárássl, menniben öbbi leglább nég műhold éslelése folmos vol. H kinemikus mérés köben nég lá sökken éslel műholdk sám, kkor újriniiliálásr vn sükség.... Vlós idejű kinemikus módser A RTK Rel Time Kinemi módser l fáismérésen luló, vlós idejű, relív differeniális GPS vevőegües érünk, mel m-es onosságú helmeghároás és kiűés es leheővé. A geodéii mérőállomások funkióir hsonlí GPS-sel. A RTK rendser birokábn ereen leheséges dfeldolgoás, eel leheővé válik m-es onosságú kiűési és rel-ime felmérési feldok

8 megoldás, mire hgomános uófeldolgoásos GPS ehnik nem kées. A RTK beéíe eleme mene köbeni OTF iniiliálás. Leheőségünk vn mérés köben figelni onossági mérősámok, íg rögön eldönhejük ko eredmén felhsnálhóságá. Lénegé ekinve mérési módser i félkinemikus vg folmos kinemikus lehe, de nem sükséges een módserek definiálás előre, mogás köben bármelik lklmhó. Vlós idejű kineikus rendserrel rögíe dsor feldolgoás elő és uán ábr Deákvári Jósef munkáj.4. Uólgos feldolgoás Uófeldolgoásr öbb okból is sükség lehe. Ilen mikor eg on meghároásáho ngobb onosság érdekében ngon sok mérés végenek, és gkrn műhold heleé sem sugáro, hnem GPS ellenőrő köon áll onosío áldokkl serensés figelembe venni, vg meghárondó menniségeke ké vg öbb vevő simulán ésleléseiből lehe kisámíni, de vevők köö nins rádióksol..4.. Differeniális helmeghároás uólgos feldolgoássl Differeniális helmeghároás végeheő úg is, hog nins sükség vlós idejű dfeldolgoásr, hnem mérés uófeldolgoássl onosíhó. Ebben eseben nins rádióksol ké vevőállomás köö. A báisállomás feld differeniális korrekió folmos sámíás idő függvénében és een dok árolás. A vevő állomás rögíi mogás során mér különböő koordináái és sámíásiho felhsnál műholdk di. A mérés köveően ké állomás áll árol dok össeveheők mérési időonoknk megfelelően, és korrekió sofveresen kisámíhó. 4. Műski feléelek Feldól függően állánosságbn elmondhó, hog GPS-es mérések lköveelméne, hog mérési erüleen műser egidejűleg leglább nég műhold lásson 5 -nál ngobb mgssági sög fele. Toográfii rlomml bíró : : es mérerán kööi érkéek helesbíésénél onbn, ovábbi feléeleke kell eljesíeni mérések onos elvégéséhe. Eg GPS-vevő lklmásávl elérheő bsolú onosság, mel erei nvigáiós feldok elvégésére állábn elegendő, néhánsor í méer. Ennél ngobb onosság sk relív vg differeniális módserek lklmásávl érheő el. A kódmérésen luló mérési módserek -5 méeres megbíhóságo esnek leheővé, ugnkkor körneei éneőkkel semben kevésbé érékenek. A sélső onosságú mmm mérések fáis- és kódméréseken lulnk, de igénlik kikrás menes eree, vrmenes mérési körneee. A urisérkéek GPS-sel örénő kuliálás nvigáiós illeve érinformiki élú dgűjés leheővé evő vevők kegóriájáb esik. Eér mérésekhe ennek megfelelően korrekiós DGPS jelek véelére lklms késülék sükséges. A öbbnos eremunk során ngmenniségű mérési dok mi megfelelő árolókiás kell, mi GPS-be inegrál memóriánk öbbsöröse is lehe. Emelle mér dok uófeldolgoásáho

9 sükséges sofver és hrdver nélkülöheelen. E uóbbi leheővé esi még ereen vg nnk köelében örénő ellenőréseke l.: rk-ek rseres érkére örénő ráillesése, hog sükséges-e uólgos erebejárás. GPS-es érkéhelesbíés eseén mérés jelenősen befolásolj ere jellege. Lko erüleeken mgs éüleek kikrhnk, ng üveg- és sélsőséges eseben vífelüleek is beérkeő jeleke megörik, eléríik. Sinén vró, kró hássl lehe lombkoron is, eér felmérés idejé eserin is érdemes megválsni. A műholdk geomeriájánál figelemmel kell lenni rr áldokból dódó énre, hog éski iránbn nem vg sk lig lál vevőkésülék hold. Eér mind sikus mind kinemikus módserrel örénő mérésnél ügelni kell, hog semmi ne krj ki déli iránból érkeő jeleke. 5. Terei munk GPS-el 5.. Előkésíés A GPS-sel örénő helesbíés skúg, min minden erei munká elő kell késíeni. A ere kijelölésé köveően sükséges lérkéeke kell besereni. E solgál mérési folm háeréül, e dj jegőkönve, és egben e les később helesbíésre kerülő érké lj is. Terméseesen érdemes besereni vonkoó oográfii és más hsonló méreránú érkéeke is vlmin, h lehe légifelvéeleke, kérdéses eseek isáás mi. A érkéek uán műserek ellenőrése és irodi felkésíése kövekeik. Ellenőrini kell vlmenni roék működőkéességé és ármforrások felölöségé is. Elvi előkésíéskén érdemes besereni vlmelik solgálóól kijelöl erüle fele mérés idejére vonkoó műhold-konselláiók. A éslelés idején leglább nég műholdnk kell 5 -nál ngobb mgssági sögben lásódni miköben PDOP éréke 4-nél kisebb kell, hog legen. Műseres beállíásnál még mérés megkedése elő megdhó mel műholdk hgj figelmen kívül keringési mgsságuk, jel erősségük illeve PDOP elégelen éréke mi. Tájékoódni kell báisállomás koordinááiról és beállíásiról is. Nem sjá báisállomás igénbevéelénél egeeni kell solgálóvl, hog milenek refereni rögíési jellemői, és mekkor solgálo korrekiós érékek kööi időinervllum. A korrekiós érékekhe milen sornán és formáumbn juhunk hoá. A DGPS eseén öbb leheőség is dódh; különböő formáumbn rögíe korrekiós érékekhe hordohó dárolókon, eseleg Inerneen keresül juhunk hoá. Rel-ime DGPS méréseknél ngon fonos udni, hog do erülenek milen differeniális korrekiók sállíó rádióhullámokkl vló lefedesége, és milen ok véeli minősége. Genge minőségű rádióvéel onlnbb eredméneke rodukál, hiánábn edig mérés meghiúsulh. 5.. Mérés A rendelkeésre álló vevő onossági korlái mi egelen helmeghároás eredméne nem bios, hog elegendő onosságú eg ereárg bemérésére. Eér relív sikus helmeghároásr vn sükség, mikor eg helben éslelési idő - er, és végeredménnek ekinheő koordináák méréssoro eredméneinek össeveése dj. A éslelés köveően bemér ono sorsámov be kell jelölni lérkére, vlmin eg külön lon fel kell jegeni, hog drögíő milen néven menee el eredméneke. Ross minőségű rádióvéel differeniális korrekió megbíhóságá ronj, megskdás edig, éslelés megismélésé vonhj mg uán. A sikus mérés ideje

10 l, vevő áll helmeghároásho hsnál műholdk serélődhenek, mi PDOP megváloásá jelenhei. Vonls ereidomok felvéelére relív kinemikus helmeghároás d leheősége. A vevőnennánk ereárg engele fölö kell folmosn moogni, és előre megdo időegségenkén műser rögíi oíiójá. A éslelési időkö úg kell megválsni sebesség függvénében, hog mér onok későbbi ábráolásbn elkülönüljenek egmásól, de vonls elem jellegees vonulá vissdják. 5.. A dok feldolgoás A erei mérések di műser háérárolójából á kell eorálni sámíógé merevlemeeire, hog okon sükséges korrekiók és elemések elvégeheőek legenek. Uófeldolgoásos differeniális mérés eseen elsődleges korrekiók sámíás. A vevővel késíe dok refereniállomáson mér dokkl kerülnek össehsonlíásr. A lérejö állománbn már differeniálisn korrigál formábn vnnk dok, mik köül hibásn éslel onok l. árnékolás mi már kisűrheők. Vlós idejű differeniális korrekió eseén megskdh rádióksol báisállomássl, de vevő ovább rögíhei nem korrigál érékeke. Ilen eseben sofver leheősége d uófeldolgoásr, h rendelkeésre állnk megfelelő báisdok. A dmegjeleníés öbb formáj leheséges. Egrés oíiók koordinááink, és hoájuk roó mellékinformáiók sámserű kiírás, másrés oíiók grfikus ábráolás. A földrji koordináák felhsnálásnk megfelelően különböő veülei rendserekbe á kell sámolni. H sofverben nem válshó sámunkr megfelelő rendser, kkor külön más erre seiliál ásámíó rogrmml kell elvégeni l. WGS84 - EOV. []