Chyby systému GPS

Nic není dokonalé a tak i systém GPS má své mouchy vycházející z chyb systému jako takového, chyb při šíření signálu atmosférou a chyb vlastních přísrojů. Pokud chceme pojmenovat přímo vlivy, které se odrážejí na přesnosti určení polohy pak to je – doba pozorování, aktivita slunce, poloha družic vůči pozorovateli, stav družic, vícecestné šíření signálu, překážky v šíření signálu, rychlost pohybu přijímače, stav atmosféry, kvalita antény přijímače, …

Míra přesnosti v určení polohy

Jako v jiných navigačních systémech i zde je dosahována určitá míra přesnosti ve stanovení polohy a rychlosti vlivem působení jistých chyb systému GPS. Ty jsou složeny z chyby měření vzdálenosti (pseudorange error) násobené hodnotou tkv. geometrické odchylky od přesnosti (GDOP-Geometric Dilution of Precision). O velikosti obou chyb nebo výsledné velikosti jsme přijimačem trvale na displeji informováni. Chyba měření vzdálenosti má statistický (pravděpodobnostní) charakter a tedy i udávané hodnoty přesnosti stanovení polohy jsou vlastně statistické odhady s danou pravděpodobností. Obvykle se udávají hodnoty pro 50% (CEP) nebo 67% (DRMS) interval, který zaručuje, že udávané hodnoty přesnosti je dosaženo v uvedeném procentu stanovených poloh. Proto je třeba brát s rezervou údaje v katalogu (např. 15 m), které u stanovení chyby polohy neudávají pro jakou hodnotu pravděpodobnosti vlastně platí. Na velikosti chyby měření se podílí ionosférické zpoždění (asi do 20m ve dne a 6m v noci) a troposférické zpoždění signálu (do 30m), chyba v efemeridách družic (menší než 3m), chyba družicových hodin (menší než 3m) a především již dříve zmíněná úmyslná chyba SA (kolem 60m). Hodnoty přesnosti zde uvedené platí pro navigační přístroje.

Konfigurace družic

Rozložení družic nad místem ve kterém určujeme polohu má svůj nezanedbatelný vliv na přesnost. Poloha je určena ze 3 vzdáleností a opravy času. Konfigurace družic vůči přijímači ovlivňuje pod jakým úhlem se přímky se vzdálenostmi protnou a tím je dáno jak přesně půjde polohu určit.

Chyba se označuje jako DOP (dilution of precision). Dle toho jakou veličinu určujeme, můžeme DOP rozdělit na jednotlivé podsložky.

  • GDOP – geometrická – má vliv na určení 4 základních veličin pro určení polohy (3 vzdálenosti a oprava času)
  • PDOP – polohová – vliv na určení polohy v prostoru
  • HDOP – horizontální – vliv na určení horizontální polohy
  • VDOP – vertikální – vliv na určení výšky
  • TDOP – časový – vliv na určení korekce času

Ionosférická refrakce

Signál z družice prochází na cestě k uživateli ionosférou, ve které dochází k ionosférické refrakci. Signál dostávající se k uživateli jde po delší cestě než skutečně má. Ionosféra je část atmosféry od výšky 50 km cca do 1000 km (navazuje na troposféru). Problém spočívá v proměnné rychlosti signálu, který ionosférou prochází. Rychlost se mění v závislosti na počtu volných elektronů v ionosféře. Refrakce se dá potlačit několika způsoby:

  • zavedením modelu ionosférické refrakce přímo do přístroje
  • měřením dvoukmitočtovou metodou – družice vysílá 2 signály an 2 frekvencích (řešením soustavy rovnic získáme požadované výsledky)
  • diferenčním měřením – viz. měřické metody a postupy

Ionosférická refrakce představuje největší přirozenou chybu systému GPS. Největší vliv ionosféry je při měření ve dne, naopak v noci je vliv menší.

Troposférická refrakce

Troposféra je část atmosféry, která se nachází pod ionosférou (cca 11 – 50 km na zemským povrchem). Narozdíl od ionosféry v této vrstvě nejsou volné elektrony ani ionty, zde signál ohrožuje hustota atmosféry, která závisí na teplotě, tlaku a vlhkosti. Chyba se odstraňuje zaváděním výpočetních modelů.

Chyba v poloze družic

Spolu se signálem putuje do přijímače navigační zpráva, která obsahuje mimo jiné i informace o poloze družic. Tyto údaje (efemeridy) jsou předpovězeny a předpověď polohy není nikdy absolutně přesná.

Mnohacestné šíření

Signál jdoucí od družice k anténě přijímače se šíří přímou cestou za předpokladu že nenastal odraz od okolních předmětů (multipath). V tomto případě jde signál po cestě delší. Omezit mnohocestné šíření signálu lze:

  • vhodnou anténou (choke ring – odrazná či stínící deska)
  • v moderních přístrojích je kbvalitní anténa doplněna zvláštním uspořádáním korelátoru přístroje

Multipath představuje nejzávažnější přirozenou chybu aparatur GPS.

S-A

Selective Availability – výběrová dostupnost. Spočívá v záměrném zhoršování přesnosti měření manipulováním se signálem družic. Budete-li určovat po delší dobu jeden bod, bude se jeho poloha měnit s přesností 64 m.

Vliv SA

Vliv SA

K 1.5.2000 byl vliv SA zrušen.

Vliv bez SA

Vliv bez SA

 

Komentáře

Doposud nebyl připojen žádný komentář. Buďte první!

Připojte váš komentář!

Můžete používat Texy! syntaxi.

* Hvězdičkou jsou označeny povinné informace.

Cimrman

Kam jinam?

Mladí ochránci přírody