A GPS koordináták manapság már az élet számtalan területén jelen vannak, beférkőztek mindennapjainkba. De hogyan is működik pontosan a GPS alapú pozícionálás, milyen tényezők befolyásolják működését és pontosságát? Ezekre a kérdésekre keressük a választ mostani bejegyzésünkben.
A GPS pozícionálás során nem történik más, minthogy több ismert pozíciójú műholdtól megmérjük a távolságunkat. 1 db műhold segítségével csupán egy gömb felületére képezhetjük le pozíciónkat, de 4 db műholddal már egyértelműen meghatározható helyzetünk. A pontos pozíciónk meghatározásához szükséges 3 koordinátát (x,y,z), a 3 műhold metszéspontja adja, a 4. segítségével pedig a földi vevő és a műhold óráját szinkronizálják (dt). Így nagy pontossággal meghatározható a vevő földi helyzete. A távolság mérése a jelterjedési idő alapján történik, így nagyon pontos órák kellenek az időméréshez, amit a műholdakon elhelyezett atomórák alkalmazásával valósítanak meg.
A 24 GPS műhold kb 20.000 km magasan kering a Föld körül olyan pályarendszeren, hogy a Föld minden pontjáról legalább 4-6 műhold legyen látható egyszerre a földi vevők számára. Egy műhold jelének megkeresése hosszú folyamat a GPS eszközök számára, ráadásul ezt minden műholdra végig kell csinálniuk. A mobiltelefonba épített GPS-ek ( Assisted-GPS, AGPS segítségével) képesek a mobilhálózaton keresztül letölteni a műholdpályák adatait, így gyorsítva a műholdak megtalálásának idejét.
A GPS pozíciók pontosságát több tényező befolyásolja. Nézzük most meg a teljesség igénye nélkül, hogy mikből is fakadnak ezek.
A felhasználó és a műhold közti távolságmérést (User Range Error, URE) befolyásoló tényezők:
-
A műholdakon elhelyezett atomórák és a pályainformációk pontossága is egy-egy hiba forrása lehetnek, ezért ezeket néhány óránként ellenőrzik és frissítik.
-
Az ionoszféra módosítja a rádióhullámok terjedési sebességét, ugyanis a Nap UV sugarai hátására elektromos töltésű részecskék alkotják a légkör ezen részét. Minél közelebb van a műhold a horizonthoz, annál több utat tesz meg a jele az ionoszférában, így romlik a pontossága.
-
A visszaverődésből fakadó többutas jelterjedés is befolyásolja a műholdakat, ugyanis a vevőbe nem csak a közvetlen, hanem a visszaverődés miatt késleltetett jel is eljut, ami összezavarhatja a vevőkészüléket.
A műhold geometriai pontossághígulása (Dilution of Precision, DOP)
-
A pontatlanság nő a műholdak egymáshoz viszonyított helyzetétől függően, mint azt az alábbi ábra is jól szemlélteti.
-
Kedvezőtlen körülménynek számítanak a nagyfeszültségű elektromos vezetékek, a sűrű lombkoronaszint, a magas házak vagy akár a magas páratartalom is.
A fent említettek együtteseként áll elő egy GPS pozíció helyzethibája a DOP*URE számítás alapján.
Szerencsére az ismertetett körülmények soha nem lehetnek egyszerre jelen, de talán sikerült szemléltetni, hogy milyen sok tényező befolyásolja a mára már mindennapi életünk részét képező GPS alapú helymeghatározást.
Reméljük ezzel a bejegyzéssel adtunk egy kis bepillantást a pozícionálás eddig misztikusnak hitt világába és sikerült mindenkivel egy kicsit megismertetni a működés részleteit is.
Forrás: Németh Krisztián, BME TMIT – Navigációs szolgáltatások és alkalmazások
Comments are currently closed.
2 hozzászólás - “Hogyan működik a GPS alapú helymeghatározás és milyen tényezők befolyásolják pontosságát?”
[…] Kezdjük az elején! A GPS (Global Positioning System = Globális Helymeghatározó Rendszer) kifejezés magára a teljes műholdas helymeghatározáson alapúló technológiára utal, nem pedig az autóba szerelt eszközre. A rendszer része a 24 darab, Föld körül folyamatosan keringő műhold, mellyel 3 dimenziós helymeghatározást végezhetünk. A műholdak egymással és a földi központokkal is folyamatosan kommunikálnak, szinkronizálják pályájukat és az órájukat, és sugározzák pozícióikat a GPS vevő eszközök felé. A GPS-t számos célra használhatjuk, de mindegyiknek az alapja maga a helymeghatározás, melyről korábban már írtunk egy bejegyzést. […]
[…] a GPS technológiát már nem kell bemutatni senkinek, sőt többször írtunk már mi is a működéséről, megfelelő használatáról. Ezt a 24 aktív műholdból álló helymeghatározó rendszert sok […]