GPS. Lehoczki Róbert Vadvilág Megőrzési Intézet Szent István Egyetem, Gödöllő

Hasonló dokumentumok
Adatgyűjtés. Kézi technológiák. Adatgyűjtési technológiák. Térbeli adatok jelenségek térbeli elhelyezkedése, kiterjedése, stb.

Hegyi Ádám István ELTE, április 25.

TestLine - nummulites_gnss Minta feladatsor

HÍRADÁSTECHNIKA I. Dr.Varga Péter János

Híradástechnika I. 5.ea

INFORMATIKA ÁGAZATI ALKALMAZÁSAI. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Kincskeresés GPS-el: a korszerű navigáció alapjai

2007. március 23. INFO SAVARIA GNSS alapok. Eötvös Loránd Tudományegyetem, Informatika Kar. Térképtudományi és Geoinformatikai Tanszék

A rendszer legfontosabb jellemzőit az alábbiakban foglalhatjuk össze:

GPS szótár. A legfontosabb 25 kifejezés a GPS világából. Készítette: Gere Tamás A GPSArena.hu alapítója

Globális mőholdas navigációs rendszerek

GPS. 1.a A GLONASS rendszer. Feladata. A rendszer felépítése. A GLONASS és s a GALILEO GPS- rendszerek. Céljaiban NAVSTAR GPS rendszerhez

MIKOVINY SÁMUEL TÉRINFORMATIKAI EMLÉKVERSENY

Mobil térinformatikai feladatmegoldások támogatása GNSS szolgáltatással

Székesfehérvár

ALKALMAZOTT TÉRINFORMATIKA 1.

Terepi adatgyűjtés mobil eszközökkel a természetvédelemben

Agrár-környezetvédelmi Modul Agrár-környezetvédelem, agrotechnológia. KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc TERMÉSZETVÉDELMI MÉRNÖKI MSc

GPS mérési jegyz könyv

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

GNSS Modernizáció. Horváth Tamás FÖMI Kozmikus Geodéziai Obszervatórium Penc. Tea előadás, június 1., Penc

Leica Viva GNSS SmartLink technológia. Csábi Zoltán mérnök üzletkötő, Kelet-Magyarország

INFORMATIKA ÁGAZATI ALKALMAZÁSAI. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

HÍRADÁSTECHNIKA I. Dr.Varga Péter János

Agrár-környezetvédelmi Modul Agrár-környezetvédelem, agrotechnológia. KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc TERMÉSZETVÉDELMI MÉRNÖKI MSc

, ,457. GNSS technológia Budapest június 20 július 1.

Babeș Bólyai Tudományegyetem Informatika kar Műholdas helymeghatározás a GPS rendszerrel

A távérzékelésről. A műholdas helymeghatározás GPS

Helymeghatározó rendszerek

Bevezetés a méréstechinkába, és jelfeldologzásba jegyzőkönyv

GPS és atomóra. Kunsági-Máté Sándor. Fizikus MSc 1. évfolyam

MIKOVINY SÁMUEL TÉRINFORMATIKAI EMLÉKVERSENY

Agrár-környezetvédelmi Modul Vízgazdálkodási ismeretek. KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc TERMÉSZETVÉDELMI MÉRNÖKI MSc

INFORMATIKA ÁGAZATI ALKALMAZÁSAI. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

MIKOVINY SÁMUEL TÉRINFORMATIKAI EMLÉKVERSENY

Interferencia jelenségek a BME permanens állomásán

A GNSS infrastruktúrára támaszkodó műholdas helymeghatározás. Borza Tibor (FÖMI KGO) Busics György (NyME GEO)

BBS-INFO Kiadó, 2017.

A FIR-ek alkotóelemei: < hardver (bemeneti, kimeneti eszközök és a számítógép), < szoftver (ARC/INFO, ArcView, MapInfo), < adatok, < felhasználók.

A GPS pozíciók pontosításának lehetőségei

HÍRADÁSTECHNIKA. Dr.Varga Péter János

Rádiófrekvenciás kommunikációs rendszerek

A DIGITÁLIS TÉRKÉP ADATAINAK ELŐÁLLÍTÁSA, ADATNYERÉSI ELJÁRÁSOK

Óbudai Egyetem Alba Regia Műszaki Kar Szakdolgozat védés január 2. GNSS technika alkalmazása tervezési alaptérképek készítésekor

Matematika 11 Koordináta geometria. matematika és fizika szakos középiskolai tanár. > o < szeptember 27.

GNSS a precíziós mezőgazdaságban

A távérzékelés és fizikai alapjai 4. Technikai alapok


Vonalas közlekedési létesítmények mobil térképezésével kapcsolatos saját fejlesztések

szló egyetemi tanár, igazgató szségügyi gyi informatikai Workshop Miskolctapolca, December 11.

HÍRADÁSTECHNIKA. 5.ea. Dr.Varga Péter János

GNSS/RNSS rendszerek a földmegfigyelésben. Dr. Rózsa Szabolcs. Általános és Felsőgeodézia Tanszék

HÍRKÖZLÉSTECHNIKA. 4.ea. Dr.Varga Péter János

Sokkia gyártmányú RTK GPS rendszer

Szabó József CadMap Kft. 29. Vándorgyűlés július Sopron

A navigációs műholdrendszerek fontosabb jellemzői. A műholdas helymeghatározás fejlődéstörténete.

Geometriai adatnyerési eljárások

Csatlakozási állapot megjelenítése

Esri Arcpad Utó- feldolgozás. Oktatási anyag - utókorrekció

I. Telematikai rendszerek

GPS és GLONASS a térinformatikában, a TOPCON-tól

A vasút életéhez. Örvény-áramú sínpálya vizsgáló a Shinkawa-tól. Certified by ISO9001 SHINKAWA

Helymeghatározó technikák

BT-R820 Használati utasítás BT-R820 Wireless GPS Egység Használati utasítás Dátum: Szeptember, 2006 Verzió: 1.1

Agrár-környezetvédelmi Modul Agrár-környezetvédelem, agrotechnológia. KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc TERMÉSZETVÉDELMI MÉRNÖKI MSc

A globális helymeghatározó rendszer A műholdas helymeghatározás kialakulása

INFORMATIKA ÁGAZATI ALKALMAZÁSAI. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Mobil térképészeti eszközök és a térinformatika

Választható önálló LabView feladatok 2017

Robotika. Relatív helymeghatározás Odometria

ADATÁTVITELI RENDSZEREK A GLOBÁLIS LOGISZTIKÁBAN

A GPS-rendszer. Adatgyűjtés A GPS. Helymeghatározási eljárások. 1. Földi geodéziai módszerek Mérőállomás

Alapfokú barlangjáró tanfolyam

A létszámbecslés szerepe a hasznosítástervezésben. Létszám - sűrűség

Mezők/oszlopok: Az egyes leíró adat kategóriákat mutatják.

Takács Bence GPS: pontosság és megbízhatóság. Földmérők Világnapja és Európai Földmérők és Geoinformatikusok Napja Budapest, március 21.

Hol tart a GNSS állapot-tér modellezés bevezetése?

Helymeghatározás Nokia N76-1

A FÖLDMINŐSÍTÉS GEOMETRIAI ALAPJAI

BBS-INFO Kiadó, 2016.

Választható önálló LabView feladatok 2013 A zárójelben szereplő számok azt jelentik, hogy hány főnek lett kiírva a feladat

Geographic Information Systems GIS

TÉRKÉPEK, TÉRKÉPTÍPUSOK

Helyünk a térinformatikában GIS OPEN

A Föld alakja TRANSZFORMÁCIÓ. Magyarországon még használatban lévő vetületi rendszerek. Miért kell transzformálni? Főbb transzformációs lehetőségek

GIS adatgyűjtés zseb PC-vel

Műholdas infokommunikációs rendszerek

THALES Mobil térinformatikai GPS megoldások

Koordinátarendszerek, dátumok, GPS

TÉRINFORMATIKA II. Dr. Kulcsár Balázs egyetemi docens. Debreceni Egyetem Műszaki Kar Műszaki Alaptárgyi Tanszék

A sínek tesztelése örvényáramos technológiákat használva

TERÜLETMÉRÉS. gazdálkodói segédlet

Irányító és kommunikációs rendszerek III. Előadás 13

Milyen északi irány található a tájfutótérképen?

TÉRINFORMATIKA II. Dr. Kulcsár Balázs Ph.D. adjunktus. Debreceni Egyetem Műszaki Kar Műszaki Alaptárgyi Tanszék

MoBi-SHIELD (nextgen011) rendszertelepítési útmutató

Kulcsár Attila. A második szint GeoCalc GIS 2. GISopen 2012 konfrencia.

A GNSS Szolgáltató Központ 2009-ben Galambos István FÖMI Kozmikus Geodéziai Obszervatórium

Helymeghatározás. Hol vagyok a világban?

Térinformatikai DGPS NTRIP vétel és feldolgozás

Átírás:

GPS Lehoczki Róbert Vadvilág Megőrzési Intézet Szent István Egyetem, Gödöllő

Három technológiát egyesít: GPS (helymeghatározás) Robosztus terepen is használható hardver Egyszerű és hatékony szoftver

Mire használható a GPS? (1) Térképezés és adatgyűjtés A GPS vevő kiszámítja az objektum helyét, koordinátáját A felhasználó attribútumokkal látja el az objektumot A készülék a térbeli és attribútív adatokat összekapcsolva egy rendszerben tárolja A nap végén a gyűjtött digitális adatok közvetlenül áttölthetőek a GIS rendszerbe

Mire használható a GPS? (2) Navigáció a GPS vevőt arra használjuk, hogy megtaláljunk valamit a terepen, eljussunk egy előre megadott pontba Iránytartás.

Mire használható a GPS? (3) GIS adatok aktualizálása, frissítése A térinformatikai rendszerek gyakori frissítést, naprakészen tartást igényelnek Munkafolyamatok A meglévő adatbázist betöltjük a terepi munkához A GPS vevő segítségével ellenőrizzük, hogy a megfelelő tereptárgynál állunk-e Felfrissítjük a meglévő adatbázisunkat a megfelelő attribútummal vagy új objektumot veszünk fel

Mik a GPS rendszer előnyei? Helyszínen történő attribútumozás és érvényesség vizsgálat Könnyű használhatóság Nincs szükség magasan kvalifikált munkaerőre Pontos, hatékony, objektív helymeghatározás Nincs szükség terepi tájékozódási pontokra A mérés időjárás és napszak független Pontos nagy területek esetén is, bárhol a világon Elektronikus adatfolyam a munka során végig Könnyen integrálható a térinformatikai rendszerbe Nincs kézimunka igény, többszöri adatbevitel Könnyen lehetővé teszi a visszatalálást egy tereptárgyra illetve az adatfrissítést

Milyen fő hátrányai vannak a GPS rendszernek? Minden tereptárgyat végig kell látogatni, fel kell keresni Mindenképpen szükséges a megfelelő rálátás a műholdakra (csak nyílt, fedetlen területeken alkalmazható ) Nem használható épületekben, alagutakban, szűk völgyekben (kombinálható a mérés lézerletapogatókészülékkel a GPS-szel megközelíthetetlen helyeknél) Az épületekről visszaverődő jelek zavart okoznak a mérésben

HOGYAN MŰKÖDIK A GPS?

Globális Helymeghatározó Rendszer Globális (egész Föld) 3 szegmens: - műholdak Időjárás-független - kontroll állomások Napszak-független - felhasználók Mindenki számára elérhető Global Navigation Satellite System (GPS Műholdrendszerek): - NAVSTAR GPS - USA - GLONASS - orosz - GALILEO - EU - COMPASS - kínai plusz a navigációs holdak jeleinek pontosítására: - WAAS - USA - EGNOS - EU NAVSTAR GLONASS

Konstelláció (NAVSTAR) A műholdak minden nap ugyanazt a pályát járják be a földfelszínhez képest A pályamagasság olyan, hogy minden földi pont felett 24 óránként (23 óra 56 perc) a műholdak pályája és konstellációja ugyanolyan A hat pálya (névlegesen mindegyiken 4 műholddal) egyenlően van elosztva, 60 fokonként Ez a konstelláció biztosítja, hogy a felhasználók 5-8 műholdat mindig láthatnak a Föld bármelyik pontjáról.

A működés elméleti alapjai 20000 km A pozíciónk a gömbfelületen van A pozíciónk egy körön van

A működés elméleti alapjai A pozíciónk a két pont egyike Az egyik pozíció kizárható a szélsőséges értéke miatt A pozíció meghatározásához minimum 4 műholdat kell látni (3 helyzet, 1 idő)

Hogyan mérjük a távolságot? A nagy matematikai ötlet Az egész probléma levezethető abból a mindenki számára ismert összefüggésből, hogy a távolság a sebesség és az idő szorzata. Például: ha egy kocsi 60 km/órával megy két órán keresztül, akkor milyen messzire jutott? Sebesség (60 km/h) x Idő (2 óra) = Távolság (120 km) A GPS esetében mi a rádiójel menetidejét mérjük, a rádiójel sebessége a fény sebességéhez hasonló, nagyjából 300000 kilométer másodpercenként. A probléma tehát a menetidő megmérése. Ennek a mérése elég problémás. Először is a menetidő nagyon-nagyon rövid. Ha a műhold pont a fejünk felett lenne, akkor a menetidő 0,06 másodperc. Ennek a megméréséhez egy igen pontos óra szükségeltetik.

Hogyan mérjük az időt? Ha feltételezzük, hogy van egy nagyon pontos óránk, akkor hogyan mérjük meg a jel terjedési idejét? Ahhoz, hogy megértsük, képzeljük el a következő analógiát: Tegyük fel, hogy mind a műhold, mind a vevő elkezdi játszani a Boci, boci tarka című dalt pontosan déli 12 órakor. Ha a hang ideérne az űrből, akkor a hallhatnánk a Boci, boci tarka mindkét változatát, egyiket a vevőnkből, a másikat pedig a műholdról. Persze a két változat nem lenne szinkronban egymással. Ami az űrből jön, késne, mivel több mint 20000 km-t kell megtennie a vevőnkig. Ha szeretnénk tudni, hogy mennyit késett a műhold verziója, elkezdjük késleltetni a vevő verzióját egészen addig, amíg nem esnek egymásba. Amennyivel arrébb kellett állítani a vevő verzióját az az idő a dal (jel) menetideje. Ha összeszorozzuk ezt az időt a fénysebességgel, akkor megkapjuk, hogy milyen messze van a műhold. A különbség csak az, hogy a műhold nem a Boci, boci tarkát játssza, hanem egy úgynevezett Pszeudo Random Kódot azonosít.

Mi a Pszeudo Random Kód? A Pszeudo Random Kód (PRC) egyik legalapvetőbb eleme a GPS-nek. Gyakorlatilag csak egy igen bonyolult digitális kód, más szavakkal 0 és 1 értékek váltakozása, mint ahogy az ábra is mutatja: 1011110001100110100111000111010111100011001101001110001110 A jel olyan bonyolult, hogy úgy néz ki, mint egy véletlenszerű elektromos zaj. Ezért lett a neve Pszeudo-Random.

Mi a Pszeudo Random Kód? Igen sok indok szól a PRC komplexitása mellett: Az összetett minta garantálja, hogy a vevő véletlenszerűen nem szinkronizálódhat össze más jellel. A minta olyan bonyolult, hogy a fogandó jel alakja semmiképpen nem egyezik más egyéb jellel. Minden műholdnak van saját egyedi Pszeudo Random Kódja. A kód bonyolultsága biztosítja, hogy a vevő két műhold jelét nem keveri össze, minden műholdat pontosan tud azonosítani, annak ellenére, hogy ugyanazt az átviteli frekvenciát használják.

A mérés pontosítása Az előzőekben megtárgyaltuk, hogy mi a mérés elve. Elfogadtuk azt a feltételezést, hogy a műhold órája és a mi óránk egyformán jár és ugyanabban az időpillanatban generálják a kódokat. De hogyan tudjuk ellenőrizni, hogy minden óra egyformán jár? Mivel az időmérés a GPS-es helymeghatározás kulcskérdése (ezredmásodpercnyi tévedés 350 km-es hibát eredményezne), az óráknak nagyon-nagyon pontosnak kell lenniük. A műholdak garantálják ezt, mivel minden műholdon négy atomóra található. De mi a helyzet a vevővel? A vevőt nyilvánvalóan nem lehet terhelni egy ilyen költségű alkatrésszel, ezért kellett kidolgozni azt a technikát, ami egy extra mérés segítségével pontosítja a mérést.

Extra időmérés Az ötlet alapja, hogy ha három tökéletes mérés ki tud jelölni a térben egy pontot, akkor négy nem teljesen tökéletes is. Ha az óránk tökéletes lenne, akkor a mérés eredménye az lenne, hogy egy pontot metszene ki a térben a három mérés. De pontatlan óra esetén a negyedik mérés mintegy visszaellenőrzés működik, az nem fogja metszeni az előző három mérés eredményeként kapott pontot. A vevő számítógép észleli, hogy pontatlanság van a mérésben, tehát nincsen szinkronban a műholdak együtt járó órájával. Mivel a műholdak órája együtt jár, a vevő órájának hibája minden mérést érint. A vevő egy olyan közös értéket keres, amelyet kivonva mind a négy mérésből a mérési pontok egybe esnek. Ezért kell a pontos méréshez minden GPS vevőnek minimálisan négy műholdat látnia.

Földi Állomások ("Control Segment") Ezek az állomások arra valóak, hogy ellenőrizzék a műholdak pontos helyzetét az űrben, illetve az egészségi állapotukat. A központi földi állomás folyamatosan továbbítja a korrekciót a műholdak felé. A Földön öt ilyen állomás található: Hawaii, Ascension Island, Diego Garcia, Kwajalein, és Colorado Springs

WGS 84 geoid A GPS vevők a horizontális illetve magassági koordinátákat a WGS 84 geoidhoz képest szolgáltatják. Természetesen van lehetőség a vevőkbe olyan szoftvereket betölteni, ami helyi koordinátákat szolgáltat (pl.: EOV).

Pont Elemtípusok Ha egy ponton állunk és mérünk a koordináták átlagából igen pontosan meghatározhatjuk a pozíciónkat. Vonal Pontok összekötésével készül. Megkapjuk a vonal objektumokat és a vonalak hosszát, mint attribútumot. Poligon Összekötjük a mért pontokat és a kezdő és végpontnál összezárjuk, így kapjuk a poligonokat. Attribútív adatként megkapjuk a területet és a kerületet.

Attribútumok A mérés előtt definiálhatunk attribútumszótárt. A mérés alatt könnyen és hatékonyan használható. A mérés után mind a feature (térbeli) mind a leíró adatok áttölthetőek a GIS rendszerbe.