‹header›
‹date/time›
Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level
‹footer›
‹#›
GPS - så funkar det
GPS är en teknik som kommer till användning i allt fler tillämpningar, i vitt skilda delar av samhället. Om man efterfrågar system med hög noggrannhet, blir man i vanlig ordning bombarderad med tre- och fyr-bokstavskombinationer som betecknar olika finesser och vidareutvecklingar. För att kunna avgöra vad man egentligen vill ha, och vilken prestanda man kan förvänta sig, bör man sätta in sig i tekniken, speciellt då priserna varierar från 2500 kr upp till 250,000 kr, för något som skenbart gör samma sak: levererar en positionsangivelse.  I seminariet kommer jag att berätta om det jag lärt mig i samband med en aktuell upphandling av utrustning för lokalisering av fordon i skogsmiljö. Jag kommer att berätta om hur GPS fungerar, vilka felkällor som finns, samt vilka fyrbokstavskombinationer som används för att minska olika typer av fel. Jag kommer också, i mån av tid, att berätta om hur GPS används i kombination med tröghetsnavigering (INS) för positionering av rörliga fordon. Keywords: GPS, DGPS, RTK, INS, GLONASS, PRC, SA, EPHEMERIS, L1, L2, CARRIER PHASE, CODE PHASE, EPOS, P4
Service-styrning och dokumentation
Öresundsbron: utplacering av bropelare
Precisionsbyggen
Navigering för Autonoma fordon
Övervaka och dirigera fordons-flottor (taxi, ambulans, lastbilar,…
GPS-antennen på ett schaktarblad: jämna jordnivåer, med cm-precision
GPS: en satellit:30M$. Batterilivslängd: ~8år.
6 plan med satelliter med 55 graders inklination (4-5 satelliter per plan)
GLONASS: ekonomiska problem. Bara 10 av 24 satelliter fungerar. 64,8% INKLINATION
GALILEO
24 satelliter
Det nya systemet ska ge Europa egen, civil kapacitet, men samtidigt vara kompatibelt med GPS och med det ryska Glonass. Systemet beräknas vara klart till 2008
These stations monitor the GPS satellites, checking both their operational health and their exact position in space. The master ground station transmits corrections for the satellite's ephemeris constants and clock offsets back to the satellites themselves. The satellites can then incorporate these updates in the signals they send to GPS receivers. There are five monitor stations: Hawaii, Ascension Island, Diego Garcia, Kwajalein, and Colorado Springs.
Positionsbestämning med GPS går ut på att GPS-mottagaren mäter tiden det tar för signalen att gå från satelliten till mottagaren. Eftersom signalen går med ljusets hastighet så kan avståndet mellan satellit och mottagare beräknas. Det krävs minst tre satelliter för att räkna ut mottagarens position, men på grund av bristande synkronisering mellan mottagarens och satelliternas klockor så behövs det egentligen minst fyra satelliter för att få den tredimensionella positionen hos mottagaren.
Vi ska nu se hur det går till i mer detalj
PRC unik för varje satellit : d.v.s. man kan använda samma frekvens för alla satelliter
Svår att störa : DOD kan styra användningen av systemet
s/v = 20200/300000 = 67 ms
67ms rakt upp.
1msec = 300m
Bakgrundsbrus
4 atomur i varje satellit (1-5 M$ / styck)
Men biliga kvartsur i mottagarna.
Klockfel i mottagaren: 1ms  = 300km
Denna korrektion ger atomurs-precision
Vi behöver alltså 4 satelliter.
Kvarvarande fel och fel i satelitklockorna tas om hand mha DGPS.
Det syns alltid 5 satelliter från jorden.
Ofta 12kanalers GPS-mogttagare
Ephemeris = bana
Markstationerna övervakar hela tiden position och hastighet.
Banparametrar skickas tillsammans med timing-signalerna.
Jonosfären:
Laddade partiklar. Påverkas av solaktivitet, tid på dygnet mm.
Modeller av hur ljushastigheten är beroende på atmosfäriska betingelser som ändras varje dag.
Modelleras och korrektioner skickas från satelliterna till mottagarna.
Omkr. 50% av felet kompenseras med detta. Resten kan elimineras mha DGPS.
Alternativ 2: Påverkan är frekvensberoende. Princip:
Mät fördröjningen mellan signalen på två frekvenser L1 och L2. Ur det kan en korrektion beräknas.
Troposfären:
vattenånga
Felet beror på elevationen.
Mer lokala variationer: svårt med modeller
Ej frekvensberoende.
Svårt problem även med sofistikerad elektronik
Inget direkt fel, men det påverkar beräkningsnoggranheten.
Trots alla åtgärder återstår fel i position och tidsberäkningarna.
Detta kan illustreras (i 2D) med två cirklar. Ett konfidensintervall för avläsningarna.
Bra mottagare väljer bort de satelliter som ger hög GDOP.
GLONASS har sina sateliter i högre inklination 64.8% jämfört med GPS 55% : Mindre DOP för GLONASS på våra breddgrader
Minskar korrelerade fel : banfel, tidsfel, jonosfärsfel
Ökar okorrelerade fel: mottagarbrus, multipath,troposfärseffekter
För alla satelliter eftersom den fasta inte vet vilka som den rörliga använder.
Mottagaren kan antingen ha inbyggd radio eller en ingång från en separat radiomottagare för diff-signal i standardiserat format.
Även GSM istället för radio.
RDS använder en underbärvågskanal på FM-bandet.
Omnistar om det inte finns radiotäckning. Men satelliten ligger på ekvatorn så det blir dålig vinkel i norr.
Statusmeddelanden: Banavvikelser och klockkorrektioner och systeminformation (trasiga satelliter)
Först görs grovinstälning mha Code-Phase, sedan finjusterar man mha. Carrier-Phase. Om felet i Code-Phase är under en meter behöver man bara fjnjustera några perioder bärvåg.
RTK: rörlig
Kräver 5 satelliter för att synka, sedan 4.
Static: Efterbehandlar data . Noggrannare.
Jonosfärskorrektion skulle antagligen halvera felen i höjdled
För IFOR:  Lokal basstation för  DGPS krävs !
Lantmäteriverkets internet-baserade beräkningstjänst. Man kan emaila datafiler och få dom korrigerade.
Bara enkelrktad radiokomm. -> billigare
Newton’s andra lag F=m*a
Gimbaled:
Upphängd i
Proprioceptive sensors: INS, compass , odometry
Frågetecken om satelliter så här långt norrut.
Se upp för gamla (före SA togs bort) siffror