ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΟ ΔΚΠΑΗΓΔΤΣΗΚΟ ΗΓΡΤΜΑ ΚΑΒΑΛΑ
ΥΟΛΖ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΧΝ ΔΦΑΡΜΟΓΧΝ
ΣΜΖΜΑ ΖΛΔΚΣΡΟΛΟΓΗΑ
ΠΣΤΥΗΑΚΖ ΔΡΓΑΗΑ
ΘΔΜΑ: ΔΛΔΓΥΟ ΘΔΖ ΟΥΖΜΑΣΧΝ ΜΔΧ ΤΣΖΜΑΣΟ
ΠΛΟΖΓΖΖ (GPS)
ΔΠΗΒΛΔΠΧΝ ΚΑΘΖΓΖΣΖ: ΒΡΑΓΔΛΖ ΗΧΑΝΝΖ
ΠΟΤΓΑΣΔ: ΚΑΡΑΜΟΥΟΓΛΟΤ ΣΔΛΗΟ ΑΔΜ: 4027 ΣΟΤΚΑΛΟ ΜΗΥΑΖΛ ΑΔΜ: 4276
ΚΑΒΑΛΑ 2010
Πεξηερόκελα
1 GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS) ... 1
1.1 ΓΗΑΣΖΜΗΚΟ ΣΜΖΜΑ (SPACE SEGMENT): ... 1
1.2 ΣΜΖΜΑ ΔΛΔΓΥΟΤ (CONTROL SEGMENT) ... 3
1.3 ΣΜΖΜΑ ΥΡΖΣΖ (USER SEGMENT) ... 4
1.4 ΖΜΑΣΑ GPS... 5
1.5 ΤΠΖΡΔΗΑ ΔΠΑΚΡΗΒΟΤ ΔΝΣΟΠΗΜΟΤ (PRECISE POSITINING SERVICE-PPS) ... 7
1.6 ΣΤΠΗΚΖ ΤΠΖΡΔΗΑ ΔΝΣΟΠΗΜΟΤ (STANDARD POSITIONING SERVICE-SPS) ... 7
1.7 ΓΔΓΟΜΔΝΑ GPS ... 8
1.8 ΜΔΘΟΓΟΗ ΣΟΤ GPS ΓΗΑ ΔΝΣΟΠΗΜΟ ΘΔΖ ΚΑΗ ΥΡΟΝΟΤ ...10
1.8.1 Ανίτνεσζη Φάζης Κώδικα (Code Phase Tracking-Navigation) ...10
1.8.2 Παρακολούθηζη υεσδο- εμβέλειας ( Pheudo-Range Navigation) ...14
1.8.3 Θέζη, Τατύηηηα και Χρόνος ηοσ Δέκηη ...16
1.8.4 Παρακολούθηζη Φάζης ηοσ Φέρονηος (Carrier Phase Tracking-Surveying) 20 1.9 ΠΖΓΔ ΦΑΛΜΑΣΧΝ ΣΑ ΤΣΖΜΑΣΑ GPS ...22
1.10 GEOMETRIC DILUTION OF PRECISION (GDOP) ΚΑΗ ΟΡΑΣΟΣΖΣΑ (VISIBILITY) ...25
1.11 ΠΔΡΗΟΡΗΜΟΗ ΣΑΥΤΣΖΣΑ ΚΑΗ ΤΦΟΤ ...27
1.12 ΟΡΗΕΟΝΣΗΑ ΣΡΟΥΗΑ ΑΝΑΦΟΡΑ (HORIZONTAL DATUM) ...27
1.13 ΓΗΑΚΤΜΑΝΖ ΣΟΝ ΤΠΟΛΟΓΗΜΟ ΣΟΤ ΤΦΟΤ ...28
1.14 DIFFERENTIAL GLOBAL POSITIONING SYSTEM (DGPS) ...28
1.15 WAYPOINTS ΚΑΗ ΓΗΑΓΡΟΜΔ (ROUTES) ...30
1.16 ΓΗΑΤΝΓΔΔΗ ΣΧΝ ΓΔΚΣΧΝ GPS ...30
1.17 ΠΟΤ ΜΠΟΡΔΗ ΝΑ ΛΔΗΣΟΤΡΓΖΔΗ ΔΝΑ GPS ...31
1.18 SURVEY SYSTEMS ...32
1.19 ΣΑΣΗΚΑ SURVEY SYSTEMS...32
2 ΒΑΔΗ ΥΩΡΗΚΩΝ ΓΔΓΟΜΔΝΩΝ ...33
2.1 ΔΗΑΓΧΓΖ ...33
2.2 ΟΡΗΜΟ ...33
2.3 ΣΤΠΟΗ ΥΧΡΗΚΧΝ ΓΔΓΟΜΔΝΧΝ ...34
2.4 ΣΔΛΔΣΔ ...35
2.5 ΜΔΘΟΓΟΗ ΠΡΟΠΔΛΑΖ ΥΧΡΗΚΧΝ ΓΔΓΟΜΔΝΧΝ ...37
2.5.1 Μέθοδοι προζπέλαζης ζημείφν ...38
2.5.2 Μέθοδοι προζπέλαζης περιοτών ...42
2.5.3 Τετνική αποκοπής ...43
2.6 ΥΡΟΝΗΚΔ ΒΑΔΗ ΓΔΓΟΜΔΝΧΝ ...48
2.6.1 Ειζαγφγή ...48
2.6.2 Φύζη ηοσ τρόνοσ ...49
2.7 ΠΡΑΞΔΗ ΣΟ ΥΡΟΝΟ ...52
2.8 ΥΧΡΟΥΡΟΝΗΚΔ ΒΑΔΗ ΓΔΓΟΜΔΝΧΝ ...55
2.8.1 Γενικά ...55
2.8.2 Ειζαγφγή ...55
2.8.3 Σημαζιολογία...66
2.9 ΓΗΑΘΔΗΜΔ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΔ ...69
2.9.1 GSM – GPS – GPRS...69
2.9.2 Γραθική απεικόνιζη γεφγραθικών ταρηών...73
2.10 ΤΛΛΟΓΖ ΓΔΓΟΜΔΝΧΝ ...73
2.10.1 Πραγμαηικά δεδομένα ...73
2.10.2 Δεδομένα προζομοίφζης ...74
2.11 ΒΑΖ ΓΔΓΟΜΔΝΧΝ ...75
2.11.1 Χφροτρονικός ταρακηήρας ...75
2.11.2 Δείκηες ...75
2.12 ΓΡΑΦΗΚΟ ΠΔΡΗΒΑΛΛΟΝ ...76
2.12.1 Διατείριζη ...76
2.12.2 Γραθική απεικόνιζη ...76
3 ΒΗΒΛΗΟΓΡΑΦΗΑ ...78
4 ΠΑΡΑΡΣΖΜΑ………...……….……….80
1 Global Positioning System (GPS)
Σν GPS είλαη έλα ζύζηεκα απηόκαηνπ εληνπηζκνύ ζέζεο, όπσο άιισζηε δειώλεη θαη ην όλνκά ηνπ, ε αλάπηπμε ηνπ νπνίνπ ρξεκαηνδνηήζεθε από ην ακεξηθαληθό ππνπξγείν ακύλεο (Department of Defence-DoD), ην νπνίν είρε θαη ηνλ έιεγρν ρξήζεο ηνπ ελ ιόγσ ζπζηήκαηνο. Παξόιν όκσο ην γεγνλόο όηη ην GPS ζρεδηάζηεθε θαη ιεηηνύξγεζε γηα ινγαξηαζκό ηνπ ακεξηθαληθνύ ζηξαηνύ, ζήκεξα απαξηζκεί ρηιηάδεο ρξεζηώλ παγθνζκίσο.
Σν ζύζηεκα απηό παξέρεη εηδηθά θσδηθνπνηεκέλα δνξπθνξηθά ζήκαηα, ηα νπνία κπνξνύλ λα πθίζηαληαη επεμεξγαζία ζηνπο επίγεηνπο δέθηεο GPS, επηηξέπνληαο έηζη ζην δέθηε λα ππνινγίδεη ηελ ζέζε, ηελ ηαρύηεηα θαη άιιεο παξακέηξνπο θίλεζεο. Σα ζήκαηα από 4 δνξπθόξνπο GPS ζπλδπάδνληαη, γηα λα ππνινγηζηνύλ νη ζέζεηο ζηηο 3 δηαζηάζεηο θαη ε κεηαηόπηζε ρξόλνπ (θαζπζηέξεζε) ζην ξνιόη ηνπ δέθηε.
Σν ζύζηεκα GPS απνηειείηαη από 3 αιιειεπηδξώληα ηκήκαηα:
Σν δηαζηεκηθό ηκήκα (space segment), δειαδή ηνπο δνξπθόξνπο πνπ βξίζθνληαη ζε ηξνρηά γύξσ από ηε γε,
Σν ηκήκα ειέγρνπ (control segment), δειαδή ηνπο ζηαζκνύο ειέγρνπ θαη παξαθνινύζεζεο
Σν επίγεην ηκήκα ή ηκήκα ρξήζηε, δειαδή ηνπο δέθηεο ησλ ζεκάησλ GPS
1.1 Γηαζηεκηθό ηκήκα (Space Segment):
Σν space segment απνηειείηαη από έλα ζπλδπαζκό 24 ελεξγώλ δνξπθόξσλ(θαη έλαλ ή πεξηζζόηεξνπο επηπιένλ ζε ειεύζεξε ηξνρηά).
Αξθεηά ζπρλά ππάξρνπλ πεξηζζόηεξνη από 24, αθνύ κπνξεί λα εθηνμεύνληαη λένη δνξπθόξνη πνπ ζθνπό έρνπλ λα αληηθαηαζηήζνπλ ηνπο παιαηόηεξνπο.
ρήκα 1-1:Γηαζηεκηθό ηκήκα ηνπ GPS
Οη ηξνρηέο ησλ δνξπθόξσλ αθνινπζνύλ ζρεδόλ ην ίδην “πέξαζκα” πάλσ ζηε γήηλε επηθάλεηα ( αθνύ ε γε πεξηζηξέθεηαη από θάησ ηνπο) κηα θνξά θάζε 24-σξν. Σν ύςνο πεξηζηξνθήο είλαη ηέηνην ώζηε λα εμαζθαιίδεη όηη ν δνξπθόξνο (ην ίρλνο ηνπ δνξπθόξνπ) ζα επαλαιακβάλεη ηελ ίδηα δηαδξνκή πάλσ ζηε γήηλε επηθάλεηα κηα θνξά θάζε 24 ώξεο πεξίπνπ.
Πξνγελέζηεξα ζρέδηα ηνπ ζπζηήκαηνο πξνέβιεπαλ 18 ή 21 ελεξγνύο δνξπθόξνπο. Σέζζεξηο δνξπθόξνη είλαη ηνπνζεηεκέλνη ζε θαζεκηά από 6 ηξνρηέο.
ρήκα 1-2:Καηαλνκή ησλ ελεξγώλ δνξπθόξσλ αλά ηξνρηά
Οη ηξνρηέο απηέο δηαλέκνληαη νκνηόκνξθα γύξσ από ηε γε θαη είλαη επηθιηλείο θαηά 55 κνίξεο από ηνλ ηζεκεξηλό. Ο ζρεκαηηζκόο ησλ δνξπθνξηθώλ ηξνρηώλ εμαζθαιίδεη ζηνπο ρξήζηεο 5 έσο 8 δνξπθόξνπο νξαηνύο από νπνηνδήπνηε ζεκείν ηεο γεο.
1.2 Σκήκα ειέγρνπ (Control Segment)
Σν ηκήκα ειέγρνπ απνηειείηαη από έλα ζύζηεκα ζηαζκώλ παξαθνινύζεζεο ηνπνζεηεκέλσλ ζε δηάθνξα ζεκεία παγθνζκίσο. Ο ζηαζκόο πνπ έρεη ηνλ θπξίαξρν έιεγρν (master control) είλαη ηνπνζεηεκέλνο ζε κηα αεξνπνξηθή βάζε (Falcon Air Force Base-AFB) ζην Κνινξάλην ησλ ΖΠΑ. Οη επίγεηνη ζηαζκνί παξαθνινύζεζεο κεηξνύλ ζήκαηα από ηα SVs (Space Vehicles), ηα νπνία ελζσκαηώλνπλ θάπνηα ηξνρηαθά κνληέια γηα θάζε δνξπθόξν. Με βάζε ηα κνληέια απηά ππνινγίδνληαη αθξηβή δεδνκέλα ζρεηηθά κε ηηο ηξνρηέο θαη ηηο δηνξζώζεηο- πξνζαξκνγέο πνπ πξέπεη λα γίλνπλ ζηα ξνιόγηα ησλ SVs, ώζηε λα πξνζαξκόδνληαη ζηνλ GPS ρξόλν. Ο ζηαζκόο πνπ αζθεί ην master control
“θνξηώλεη” ηέηνηνπ είδνπο δεδνκέλα ζηα SVs θαη απηά κε ηε ζεηξά ηνπο ζηέιλνπλ ππνζύλνια απηώλ ζηνπο δέθηεο GPS κέζσ ξαδην-ζεκάησλ.
ρήκα 1-3:Σκήκα ειέγρνπ ηνπ GPS
1.3 Σκήκα ρξήζηε (User Segment)
Σν ηκήκα ρξεζηώλ απνηειείηαη από ηνπο GPS δέθηεο θαη από ηελ θνηλόηεηα ησλ ρξεζηώλ. Οη δέθηεο απηνί κεηαζρεκαηίδνπλ ηα ζήκαηα πνπ ιακβάλνπλ από ηα SVs ζε εθηηκήζεηο ζέζεο, ρξόλνπ θαη ηαρύηεηαο.
Σέζζεξηο ζπλνιηθά δνξπθόξνη ρξεηάδνληαη, πξνθεηκέλνπ λα ππνινγηζηνύλ νη ζπληεηαγκέλεο ζέζεο (X,Y,Z) θαη ν ρξόλνο.
ρήκα 1-4:Τπνινγηζκόο Υ,Τ,Ε,t
Ζ παξαθνινύζεζε ηεο θίλεζε ζε 3-δηαζηάζεηο είλαη ε πξσηαξρηθή ιεηηνπξγία ηνπ GPS. Οη δέθηεο είλαη θηηαγκέλνη γηα ηνπνζέηεζε ζε αεξνζθάθε, πινία, νρήκαηα εδάθνπο, θαζώο θαη γηα εθαξκνγέο ηδησηώλ- ρξεζηώλ.
ρήκα 1-5:Δθαξκνγέο ηνπ Global Positioning System
Ο αθξηβήο εληνπηζκόο ζέζεο είλαη δπλαηόο κε ηε ρξεζηκνπνίεζε ζηαζεξώλ δεθηώλ αλαθνξάο, πνπ παξέρνπλ δηνξζώζεηο θαη ζπγθξηηηθά δεδνκέλα εληνπηζκνύ ζε θηλεηνύο δέθηεο. Μηα άιιε ρξήζε ηνπ ζπζηήκαηνο GPS είλαη ν ππνινγηζκόο ηεο δηαζπνξάο ρξόλνπ θαη ζπρλόηεηαο, πνπ βαζίδεηαη ζηα αθξηβή ξνιόγηα ησλ SVs θαη ειέγρεηαη από ηνπο ζηαζκνύο παξαθνινύζεζεο. Σέινο, αμίδεη λα ζεκεησζεί όηη δηάθνξα εξεπλεηηθά projects έρνπλ ρξεζηκνπνηήζεη ζήκαηα GPS, γηα λα κεηξήζνπλ δηάθνξεο αηκνζθαηξηθέο παξακέηξνπο.
1.4 ήκαηα GPS
Σα SVs εθπέκπνπλ κηθξνθπκαηηθά ζήκαηα ζε δύν θέξνπζεο ζπρλόηεηεο.
Σελ ζπρλόηεηα L1 (1575,42MHz), ζηελ νπνία κεηαθέξνληαη ηα κελύκαηα πινήγεζεο θαη ηα ζήκαηα ηνπ θώδηθα SPS, θαη ηελ ζπρλόηεηα L2, πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα κεηξεζεί ε θαζπζηέξεζε πνπ εηζάγεη ε ηνλόζθαηξα από εηδηθά εμνπιηζκέλνπο PPS δέθηεο.
Σξεηο δπαδηθνί θώδηθεο κεηαηνπίδνπλ ηε θάζε ηνπ θέξνληνο (δηακνξθώλνπλ) ζηα L1 ή/θαη ζηα L2 ζήκαηα:
Ο θώδηθαο C/A (Coarse Acquition) δηακνξθώλεη θαηά θάζε ην θέξνλ L1.Ο C/A είλαη έλαο επαλαιεπηηθόο θώδηθαο ςεπδν-ηπραίνπ ζνξύβνπ (Pseudo Random Noise- PRN) εύξνπο 1MHz. Απηόο ν θώδηθαο δηακνξθώλεη ην ζήκα L1 απιώλνληαο ην θάζκα ηνπ ζε έλα εύξνο ζπρλνηήησλ πάλσ από 1MHz. Ο θώδηθαο απηόο επαλαιακβάλεηαη θάζε 1023bits (1 millisecond). Τπάξρεη δηαθνξεηηθή εθδνρή ηνπ C/A γηα θάζε SV. Οη δνξπθόξνη ηνπ GPS ζπρλά αλαγλσξίδνληαη από ηνλ PRN αξηζκό ηνπο, δειαδή από ην κνλαδηθό αλαγλσξηζηηθό πνπ αληηζηνηρεί ζε θάζε pseudo random noise θώδηθα. Ο C/A θώδηθαο πνπ δηακνξθώλεη ηα L1ζήκαηα είλαη ε βάζε γηα ηελ ππεξεζία SPS ( ζα αλαπηπρζεί παξαθάησ).
Ο θώδηθαο P ( P-code), πνπ ρξεζηκνπνηείηαη, γηα λα δηακνξθώζεη θαηά θάζε ηόζν L1 όζν θαη L2 ζήκαηα. Ο θώδηθαο απηόο είλαη έλαο
πνιύ κεγάινο (7 εκεξώλ) θώδηθαο PRN εύξνπο 10MHz. Καηά ηε ιεηηνπξγία anti-spoofing (AS) ν θώδηθαο P θξππηνγξαθείηαη θη έηζη πξνθύπηεη ν Τ θώδηθαο. Ο θξππηνγξαθεκέλνο Y- θώδηθαο απαηηεί κηα AS ππνκνλάδα γηα θάζε θαλάιη δέθηε θαη ρξεζηκνπνηείηαη κόλν από εληεηαικέλνπο ρξήζηεο πνπ δηαζέηνπλ θιεηδηά θξππηνγξάθεζεο. Ο θώδηθαο P (ή Τ) είλαη ε βάζε γηα ηελ ππεξεζία PPS, πνπ επίζεο ζα εμεγεζεί παξαθάησ.
Σα κελύκαηα πινήγεζεο (navigation messages) επίζεο δηακνξθώλνληαη από ηνλ θώδηθα C/A. Σα κελύκαηα απηά είλαη ζήκαηα 50Hz πνπ απνηεινύληαη από bits δεδνκέλσλ ζρεηηθά κε ηηο ηξνρηέο ησλ GPS δνξπθόξσλ, δηνξζώζεηο ξνινγηνύ θαη άιιεο παξακέηξνπο ηνπ ζπζηήκαηνο.
ρήκα 1-6:Γνξπθνξηθά ζήκαηα ηνπ GPS
Ο δέθηεο κεηξά ην ρξόλν πνπ απαηηείηαη γηα λα ηαμηδεύζεη ην ζήκα από ην δνξπθόξν κέρξη απηόλ, γλσξίδνληαο ην ρξόλν πνπ ην ζήκα έθπγε από ην δνξπθόξν θαη παξαηεξώληαο ην ρξόλν πνπ ιακβάλεη ν ίδηνο ην ζήκα, κε βάζε ηελ έλδεημε ηνπ εζσηεξηθνύ ηνπ ξνινγηνύ. Αλ ν δέθηεο είρε έλα ηέιεην ξνιόη, δειαδή απόιπηα ζπγρξνληζκέλν κε απηά ησλ δνξπθόξσλ, 3
κεηξήζεηο από 3 δνξπθόξνπο ζα ήηαλ επαξθείο γηα λα δειώζνπλ κε αθξίβεηα ηε ζέζε ζηηο 3 δηαζηάζεηο. Όκσο, ηερληθνί θαη εκπνξηθνί ιόγνη δελ επηηξέπνπλ ηελ ύπαξμε ελόο ηέιεηνπ ξνινγηνύ ζ’ έλαλ δέθηε, επνκέλσο απαηηείηαη κηα ηεηξάδα δνξπθόξσλ, γηα λα αληηζηαζκηζηεί ην ζθάικα ξνινγηνύ ησλ δεθηώλ. Κάζε κέηξεζε δίλεη ηε ζέζε πάλσ ζηελ επηθάλεηα ηεο ζθαίξαο πνπ είλαη θεληξαξηζκέλε ζηνλ αληίζηνηρν δνξπθόξν. Δμ’
αηηίαο ηνπ ζθάικαηνο ξνινγηνύ ηνπ δέθηε, νη ηέζζεξηο ζθαίξεο δελ ζα ηέκλνληαη ζην ίδην ζεκείν. Ο δέθηεο ζα ξπζκίδεη ην ξνιόη ηνπ κέρξη λα ζπκβεί ην παξαπάλσ, παξέρνληαο έηζη πνιύ αθξηβείο ρξόλνπο θαζώο επίζεο θαη ζέζεηο.
1.5 Τπεξεζία Δπαθξηβνύο εληνπηζκνύ (Precise Positining Service-PPS)
Ζ ππεξεζία απηή ρξεζηκνπνηείηαη από εληεηαικέλνπο ρξήζηεο κε εηδηθό εμνπιηζκό θαη θιεηδηά θξππηνγξάθεζεο θαη εηδηθά εμνπιηζκέλνπο δέθηεο.
Σν PPS έρεη θαηά θαηξνύο ρξεζηκνπνηεζεί από ηνλ ακεξηθαληθό ζηξαηό, από εηδηθέο αληηπξνζσπείεο ηεο θπβέξλεζεο ησλ ΖΠΑ θαζώο θαη από ηδησηηθνύο αιιά εηδηθά εγθεθξηκέλνπο ρξήζηεο. Ζ πξνβιεπόκελε ηππηθή απόδνζε γηα ην PPS είλαη 22 κέηξα νξηδόληηα αθξίβεηα, 27,7 κέηξα θαηαθόξπθε θαη 200 nanoseconds αθξίβεηα ζην ρξόλν (UTC).
1.6 Σππηθή ππεξεζία εληνπηζκνύ (Standard Positioning Service-SPS)
Σν SPS ρξεζηκνπνηείηαη παγθνζκίσο από ηδησηηθνύο ρξήζηεο ρσξίο ρξεώζεηο ή πεξηνξηζκνύο. Οη πεξηζζόηεξνη δέθηεο έρνπλ ηε δπλαηόηεηα λα δέρνληαη θαη λα ρξεζηκνπνηνύλ ηα SPS ζήκαηα. Ζ αθξίβεηα ηνπ ζπζηήκαηνο SPS ζθόπηκα ππνβαζκίδεηαη από ην DoD κέζσ ελεξγνπνίεζεο ηεο επηιεθηηθήο δηαζεζηκόηεηαο. Οη πξνβιεπόκελεο απνδόζεηο ηνπ SPS είλαη 100 κέηξα νξηδόληηαο αθξίβεηαο, 156 κέηξα θαηαθόξπθεο θαη 340 nanoseconds αθξίβεηα ζην ρξόλν. Γεληθά, ε
πξνβιεπόκελε αθξίβεηα αθνξά ην 95% ηνπ ζπλνιηθνύ ρξόλνπ θαη εθθξάδεη ηελ ηηκή δύν ηππηθώλ απνθιίζεσλ από ηελ πξαγκαηηθή ζέζε ηεο θεξαίαο GPS ζε ζρέζε κε έλα ζύλνιν εθηηκήζεσλ ζέζεο, νη νπνίεο (εθηηκήζεηο) έγηλαλ ππό ζπγθεθξηκέλεο γσλίεο αλύςσζεο ησλ δνξπθόξσλ (πεξίπνπ 5ν) θαη ππό ζπγθεθξηκέλεο ζεσξήζεηο γηα ην PDOP(βι.
παξαπάλσ).
Γηα ηελ εθηίκεζε ηεο αθξίβεηαο ζέζεο θαη ρξόλνπ ρξεζηκνπνηνύληαη δηάθνξα κέηξα ζθάικαηνο. Σν πην ζπρλά ρξεζηκνπνηνύκελν είλαη ε ελεξγόο ηηκή ηνπ ζθάικαηνο (root-mean-square, RMS, ξίδα ηνπ κέζνπ ηεηξαγώλνπ), πνπ είλαη ε ηηκή κηαο ηππηθήο απόθιηζεο (68%) ηνπ ζθάικαηνο ζε κία, δύν ή ηξεηο δηαζηάζεηο. Έλα άιιν κέηξν ηνπ ζθάικαηνο είλαη ην Circular Error Probable (CEP), πνπ είλαη ε αθηίλα ελόο θύθινπ πνπ έρεη θέληξν ηε ζηαζεξή ζέζε θαη πεξηέρεη ην 50% ησλ εθηηκήζεσλ ζέζεο.
Σν Spherical Error Probable (SEP) είλαη ην ζθαηξηθό ηζνδύλακν ηνπ CEP, είλαη δειαδή ε αθηίλα κηαο ζθαίξαο πνπ έρεη θέληξν ην ζηαζεξό ζεκείν θαη πεξηέρεη ην 50% ησλ εθηηκήζεσλ ζέζεο 3-δηαζηάζεσλ.
ηα θύιια πξνδηαγξαθώλ νξηζκέλσλ δεθηώλ δίλνληαη ιίζηεο ηεο νξηδόληηαο αθξίβεηαο ζε RMS ή CEP κε ή ρσξίο επηιεθηηθή δηαζεζηκόηεηα, θάλνληαο ηνπο δέθηεο απηνύο λα θαίλνληαη πην αθξηβείο ζε ζρέζεηο κε άιινπο πνπ ρξεζηκνπνηνύλ πην παξαδνζηαθέο κεζόδνπο κέηξεζεο ζθάικαηνο.
1.7 Γεδνκέλα GPS
Έλα κήλπκα GPS απνηειείηαη από bits δεδνκέλσλ πνπ θέξνπλ ρξνληθή ζθξαγίδα ε νπνία δειώλεη γηα θάζε ππν-πιαίζην δεδνκέλσλ ηε ρξνληθή ζηηγκή θαηά ηελ νπνία εζηάιε από ην SV (Space Vehicle). Έλα πιαίζην (frame) δεδνκέλσλ απνηειείηαη από 1500 bits πνπ ρσξίδνληαη ζε 5 ππν- πιαίζηα ησλ 300 bits. Έλα πιαίζην δεδνκέλσλ εθπέκπεηαη θάζε 30 δεπηεξόιεπηα. Σξία ππν-πιαίζηα ησλ 6seconds έθαζην πεξηέρνπλ δεδνκέλα ζρεηηθά κε ηελ ηξνρηά θαη ην ξνιόη. Οη δηνξζώζεηο γηα ην ξνιόη ηνπ SV ζηέιλνληαη ζην ππν-πιαίζην 1 θαη ηα αθξηβή δεδνκέλα ηεο ηξνρηάο
(ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ θαη αζηξνλνκηθώλ παξακέηξσλ) ζρεηηθά κε ην SV-πνκπό ζηέιλνληαη ζηα ππν-πιαίζηα 2 θαη 3. Σα ππν-πιαίζηα 4 θαη 5 ρξεζηκνπνηνύληαη γηα ηε κεηαθνξά δηαθνξεηηθώλ ζειίδσλ γηα δεδνκέλα ηνπ ζπζηήκαηνο. Έλα νιόθιεξν κήλπκα (navigation message) απνηειείηαη από 25 πιαίζηα (125 ππν-πιαίζηα) θαη γηα ηελ απνζηνιή ηνπ ρξεηάδεηαη κηα ρξνληθή πεξίνδν πάλσ από 12,5 minutes. Σα ππν-πιαίζηα bits δεδνκέλσλ πεξηέρνπλ αθόκε θαη θάπνηα bits ηζνηηκίαο πνπ επηηξέπνπλ ηνλ έιεγρν ησλ ιακβαλόκελσλ δεδνκέλσλ θαη δηόξζσζε ιαζώλ ζε πεξηνξηζκέλε θιίκαθα.
ρήκα 1-7:Γνκή κεηαθεξόκελσλ δεδνκέλσλ ζην GPS
Οη παξάκεηξνη ξνινγηνύ πεξηγξάθνπλ ην ξνιόη ηνπ SV θαη ηε ζπζρέηηζή ηνπ κε ην ρξόλν ηνπ ζπζηήκαηνο GPS. Οη αζηξνλνκηθέο παξάκεηξνη πεξηγξάθνπλ ηελ ηξνρηά ησλ SV γηα κηθξά ηκήκαηα ηεο ηξνρηάο ησλ δνξπθόξσλ. Καλνληθά, ν δέθηεο ζπιιέγεη δηαθνξεηηθά δεδνκέλα ηέηνηνπ ηύπνπ θάζε ώξα, αιιά κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεί παιηά δεδνκέλα γηα πάλσ από 4 ώξεο ρσξίο ζεκαληηθό ζθάικα. Οη παξάκεηξνη απηέο ρξεζηκνπνηνύληαη ζε ζπλδπαζκό κε έλαλ αιγόξηζκν θη έηζη ππνινγίδεηαη ε
ζέζε ηνπ δνξπθόξνπ γηα θάζε ρξνληθή ζηηγκή κέζα ζηελ πεξίνδν ηεο ηξνρηάο πνπ πεξηγξάθεηαη από ην ζύλνιν (set) ησλ παξακέηξσλ.
Οη εκεξνδείθηεο (almanacs) είλαη παξαπιήζηνη κε ηα δεδνκέλα ηα ζρεηηθά κε ηελ ηξνρηά θαη αθνξνύλ όια ηα SVs. Οη εκεξνδείθηεο ησλ δέθα παξακέηξσλ πεξηγξάθσλ ηηο ηξνρηέο ησλ SVs γηα εθηεηακέλεο πεξηόδνπο ηνπ ρξόλνπ (ζε κεξηθέο πεξηπηώζεηο γηα κήλεο) θαη ηα sets ζηέιλνληαη από θάζε SV ζε κηα πεξίνδν 12,5 minutes (ηνπιάρηζηνλ). εκεηώλνπκε εδώ όηη έλα πιήξεο set δεδνκέλσλ ζρεηηθά κε έλα SV πεξηέρεη έλα κνληέιν ηεο ηνλόζθαηξαο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη από ην δέθηε ώζηε λα ππνινγίζεη πξνζεγγηζηηθά ηελ θαζπζηέξεζε θάζεο από ηε δηέιεπζε κέζσ ηεο ηνλόζθαηξαο γηα θάζε ηνπνζεζία θαη θάζε ρξνληθή ζηηγκή. Σέινο, εθηόο από ηα παξαπάλσ, απνζηέιινληαη θαη άιιεο παξάκεηξνη ή ζεκαίεο (flags), πνπ ραξαθηεξίδνπλ δηάθνξεο θαηαζηάζεηο ηνπ ζπζηήκαηνο.
1.8 Μέζνδνη ηνπ GPS γηα εληνπηζκό ζέζεο θαη ρξόλνπ 1.8.1 Αλίρλεπζε Φάζεο Κώδηθα (Code Phase Tracking-Navigation) Ο δέθηεο GPS παξάγεη έλα αληίγξαθν ηνπ C/Α ή/θαη ηνπ P θώδηθα. Κάζε PRN θώδηθαο ιακβάλεη κελ ππ’ όςηλ ηνπ ηνλ ζόξπβν, αιιά είλαη κηα πξνθαζνξηζκέλε θαη κνλαδηθή αθνινπζία δπαδηθώλ ςεθίσλ (bits). Ο δέθηεο παξάγεη κηα αθνινπζία ηνπ C/A θώδηθα βαζηζκέλνο ζε κηα θόξκα ηνπ γελλήηνξα ηνπ C/A (C/A generator). Οη ζύγρξνλνη δέθηεο ζπλήζσο απνζεθεύνπλ ζηε κλήκε ηνπο έλα πιήξεο set από πξνϋπνινγηζκέλεο αθνινπζίεο C/A, αιιά κπνξνύλ επίζεο λα ρξεζηκνπνηεζνύλ πινπνηήζεηο θαηαγξαθήο ησλ αθνινπζηώλ απηώλ (νιηζζαίλνπζεο αθνινπζίεο-shift register) ζην hardware ησλ δεθηώλ.
ρήκα 1-8:Μέζνδνο Αλίρλεπζεο Φάζεο Κώδηθα
Ο C/A generator παξάγεη αθνινπζίεο θώδηθα πνπ απνηεινύληαη από 1023 κηθξά θνκκάηηα (chips) γηα θάζε ξύζκηζε θάζεο. Αλ ρξεζηκνπνηείηαη ε πινπνίεζε ησλ νιηζζαηλόλησλ αθνινπζηώλ (shift register), νη αθνινπζίεο θώδηθα κεηαηνπίδνληαη (νιηζζαίλνπλ) ζην ρξόλν κέζσ ηνπ ξνινγηνύ πνπ ειέγρεη ηηο θαηαρσξήζεηο-εγγξαθέο κέζσ νιίζζεζεο.
Ο C/A generator επαλαιακβάλεη ηελ ίδηα αθνινπζία PRN θώδηθα, πνπ απνηειείηαη από 1023 chips, θάζε 1 millisecond. Οη θώδηθεο PRN πνπ παξάγνληαη είλαη νξηζκέλνη γηα 32 αλαγλσξηζηηθά λνύκεξα δνξπθόξσλ.
ρήκα 1-9:Αθνινπζία επαλαιακβαλόκελνπ PRN θώδηθα
Ο δέθηεο νιηζζαίλεη ζην ρξόλν έλα αληίγξαθν ηνπ θώδηθα κέρξη λα ππάξμεη ζπζρέηηζε κε ηνλ θώδηθα ηνπ SV. Αλ ν δέθηεο εθαξκόδεη έλαλ
δηαθνξεηηθό PRN θώδηθα από ην SV, ηόηε δελ ππάξρεη ζπζρέηηζε κεηαμύ ησλ δύν αθνινπζηώλ.
ρήκα 1-10:Με ζπζρέηηζε κεηαμύ PRN θώδηθα δέθηε-SV
Όηαλ ν δέθηεο ρξεζηκνπνηεί ηνλ ίδην PRN θώδηθα κε ην SV, όηαλ νη δύν απηνί θώδηθεο αξρίδνπλ λα αληηπαξαηάζζνληαη, ηόηε αληρλεύεηαη νξηζκέλε από ηελ ηζρύ ηνπ ζήκαηνο.
ρήκα 1-11:Μεξηθή ζπζρέηηζε κεηαμύ PRN θώδηθα δέθηε-SV
Αλ νη θώδηθεο δέθηε θαη SV αληηπαξαηεζνύλ ηειείσο, ηόηε ε θαζκαηηθή εμάπισζε ηνπ θέξνληνο ζήκαηνο αλαηξείηαη θαη αληρλεύεηαη πιένλ όιε ε ηζρύο ηνπ ζήκαηνο.
ρήκα 1-12:Πιήξεο ζπζρέηηζε κεηαμύ PRN θώδηθα δέθηε-SV
Ο δέθηεο ρξεζηκνπνηεί απηήλ ηελ ηζρύ πνπ αληρλεύεηαη ζην ζπζρεηηζκέλν πιένλ ζήκα , γηα λα “επζπγξακκίζεη” ηνλ C/A θώδηθά ηνπ κε ηνλ θώδηθα ηνπ SV ζήκαηνο. πλήζσο, κηα κεηαγελέζηεξε εθδνρή ηνπ θώδηθα ζπγθξίλεηαη κε κηα πξνγελέζηεξε, γηα λα δηαπηζησζεί όηη ε θνξπθή ηεο ζπζρέηηζεο έρεη κεηαθηλεζεί.
ρήκα 1-13:Απινπνηεκέλν δηάγξακκα δέθηε GPS
Έλαο βξόρνο θιεηδσκέλεο θάζεο, πνπ κπνξεί λα θιεηδώλεη είηε ζε έλα ζεηηθό είηε ζε έλα αξλεηηθό εκηθύθιην (δη-θαζηθό θιείδσκα), ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα απνδηακνξθώζεη ην κήλπκα πινήγεζεο (navigation message) ησλ 50Hz από ην ζήκα GPS. Σν ίδην ζύζηεκα κπνξεί λα παξαθνινπζεί θαη λα κεηξά ηε θέξνπζα ζπρλόηεηα (νιίζζεζε Doppler) θαη θαηαγξάθνληαο ηηο αιιαγέο ζηνλ αξηζκεηηθά ειεγρόκελν ηαιαλησηή, λα θαηαγξάθεη θαη λα κεηξά ηε ζπρλόηεηα ηνπ θέξνληνο ζήκαηνο.
ρήκα 1-14:Απνδηακόξθσζε bits δεδνκέλσλ ηνπ GPS θαη block δηάγξακκα ειέγρνπ ηνπ θώδηθα C/A
1.8.2 Παξαθνινύζεζε ςεπδν-εκβέιεηαο (Pheudo-Range Navigation) Ζ ζέζε ηνπ δέθηε είλαη εθεί πνπ ηέκλνληαη νη ςεπδν-εκβέιεηεο (pseudo- ranges) από έλα ζύλνιν SVs.
ρήκα 1-15:Τπνινγηζκόο ζέζεο θαη ηαρύηεηαο
Ζ ζέζε θαζνξίδεηαη από πνιιαπιέο pseudo-range κεηξήζεηο θαηά κηα ζπγθεθξηκέλε πεξίνδν κεηξήζεσλ. Οη κεηξήζεηο απηέο ρξεζηκνπνηνύληαη ζε ζπλδπαζκό κε ηηο εθηηκήζεηο ζέζεσλ ησλ SVs, πνπ βαζίδνληαη ζε αθξηβή δεδνκέλα ζρεηηθά κε ηελ ηξνρηά θαη ζηέιλνληαη από θάζε SV. Απηά ηα ζρεηηθά κε ηελ ηξνρηά δεδνκέλα επηηξέπνπλ ζηνλ δέθηε λα ππνινγίδεη ηε ζέζε ηνπ SV ζηηο 3-δηαζηάζεηο ηε ρξνληθή ζηηγκή εθείλε θαηά ηελ νπνία ζηάιζεθε από ην SV ην αληίζηνηρν ζήκα. Όπσο αλαθέξζεθε θαη παξαπάλσ, 4 δνξπθόξνη είλαη αξθεηνί, γηα λα θαζνξίζνπλ ηε ζέζε ζηηο 3- δηαζηάζεηο θαη ην ρξόλν.
ρήκα 1-16:Καζνξηζκόο ηεο ζέζεο ηνπ δέθηε ζηηο 3 δηαζηάζεηο ηνπ ρώξνπ
Ο ρξόλνο ρξεζηκνπνηείηαη πξνθεηκέλνπ λα δηνξζσζεί (αληηζηαζκηζηεί) ην ξνιόη ηνπ δέθηε, επηηξέπνληαο έηζη ηε ρξήζε κε αθξηβώλ ξνινγηώλ ζηνπο δέθηεο. Ζ ζέζε θαηά XYZ ελόο SV ππνινγίδεηαη από ηηο κεηξήζεηο pseudo- range ηεζζάξσλ SVs, από ηελ αληηζηάζκηζε ηνπ ξνινγηνύ θαη από δεδνκέλα ζρεηηθά κε ηελ ηξνρηά πεξηζηξνθήο. Από ηελ άιιε κεξηά, νη ζέζεηο ησλ δεθηώλ ππνινγίδνληαη από ηηο ζέζεηο ησλ SVs, από ηα κεηξνύκελα pseudo-ranges (αληηζηαζκηζκέλα γηα ηε κεηαηόπηζε ησλ
ξνινγηώλ, ηηο ηνλνζθαηξηθέο θαζπζηεξήζεηο θ.α) θαη από κηα εθηίκεζε ζέζεο ηνπ δέθηε (ζπλήζσο ηελ ηειεπηαία ππνινγηζκέλα ζέζε ηνπ δέθηε).
Αλ ην ξνιόη ηνπ δέθηε ήηαλ ηέιεην, ηόηε ζα αξθνύζαλ ηξεηο δνξπθόξνη, γηα λα θαζνξηζηεί ε ζέζε ηνπ ζηηο ηξεηο δηαζηάζεηο. Πέληε ή πεξηζζόηεξνη δνξπθόξνη κπνξνύλ λα παξέρνπλ ηε ζέζε, ην ρξόλν θαη άιια πιενλάδνληα ζηνηρεία. Σα πεξηζζόηεξα ζεκεξηλά SVs παξέρνπλ επηπιένλ ζηγνπξηά όζνλ αθνξά ηελ ππνινγηδόκελε ζέζε θαη κπνξνύλ λα αληρλεύνπλ κε επηηξεπηά ζήκαηα θάησ από ηδηαίηεξεο πεξηζηάζεηο.
1.8.3 Θέζε, Σαρύηεηα θαη Υξόλνο ηνπ Γέθηε
Ζ ζέζε ζε ζπληεηαγκέλεο XYZ κεηαζρεκαηίδεηαη εληόο ηνπ δέθηε GPS ζηηο γεσδαηηηθέο ζπληεηαγκέλεο, δειαδή ην γεσγξαθηθό πιάηνο, ην γεσγξαθηθό κήθνο θαη ην ύςνο πάλσ από ην γήηλν ειιεηςνεηδέο.
ρήκα 1-17:Γαησδαηηηθέο ζπληεηαγκέλεο
Οη ππνινγηζκνί πνπ ρξεηάδνληαη, γίλνληαη κέζσ ησλ παξαθάησ ηύπσλ.
Γηα κεηαηξνπή από XYZ ζηηο γεσδαηηηθέο ζπληεηαγκέλεο:
θαη γηα ηελ αληίζηξνθε κεηαηξνπή, δειαδή κε δνζκέλα ην γεσγξαθηθό πιάηνο, κήθνο θαη ην ύςνο, ηα XYZ ππνινγίδνληαη από ηνπο παξαθάησ ηύπνπο:
Σν γεσγξαθηθό πιάηνο θαη ην γεσγξαθηθό κήθνο δίλνληαη ζπλήζσο κε αλαθνξά ην γεσδαηηηθό ζύζηεκα πνπ έρεη πηνζεηεζεί (ζπλήζσο ην WGS84). πρλά νη δέθηεο έρνπλ ηε δπλαηόηεηα λα κεηαηξέπνπλ ηηο ζπληεηαγκέλεο ζε άιια γεσδαηηηθά ζπζηήκαηα πνπ πηζαλώο απαηηήζεη ν ρξήζηεο.
Ζ ηαρύηεηα ππνινγίδεηαη κε ηελ αιιαγή ηεο ζέζεο κε ηελ πάξνδν ηνπ ρξόλνπ, από ηηο νιηζζήζεηο ζπρλνηήησλ Doppler ησλ SVs ή θαη από ηα δύν.
Ο ρξόλνο ππνινγίδεηαη θαηά SV, θαηά GPS θαη θαηά UTC (Universal Coordinated Time). Ο SV ρξόλνο είλαη ν ρξόλνο πνπ δηαηεξείηαη από θάζε δνξπθόξν. Κάζε SV πεξηέρεη 4 αηνκηθά ξνιόγηα (2 από θαίζην θαη δύν από ξνπβίδην). Σα ξνιόγηα ησλ SVs παξαθνινπζνύληαη από επίγεηνπο
ξνινγηώλ, αληαλαθινύλ ηελ αληηζηάζκηζε κεηαμύ ηνπ ρξόλνπ ησλ SVs θαη ηνπ GPS ρξόλνπ.
Ο SV ρξόλνο θαζνξίδεηαη ζηνπο δέθηεο από ηα ζήκαηα GPS. Σα ππν- πιαίζηα ησλ bits δεδνκέλσλ απαληώληαη θάζε 6 seconds θαη πεξηέρεη θάπνηα bits, ηα νπνία βξίζθνπλ ην ρξόλν “Time of Week” εληόο 6 δεπηεξνιέπησλ. Ζ αθνινπζία (stream) από bits δεδνκέλσλ ησλ 50Hz επζπγξακκίδεηαη αλάινγα κε ηηο αιιαγέο ηνπ θώδηθα C/A.
Ο ρξόλνο SV κεηαηξέπεηαη ζε GPS ρξόλν εληόο ηνπ δέθηε. Ο ρξόλνο GPS είλαη έλα “έγγξαθν ξνιόη” θαη κεηξάηαη ζε εβδνκάδεο θαη δεπηεξόιεπηα από ηηο 24:00:00, 5 Ηαλνπαξίνπ ηνπ 1980. Ο ρξόλνο GPS δελ δηαζέηεη ηα ιεγόκελα leap seconds θαη είλαη εκπξόο από ην UTC θαηά κεξηθά δεπηεξόιεπηα.
Ο ρξόλνο θαηά UTC (Universal Coordinated Time) ππνινγίδεηαη από ηνλ GPS ρξόλν ρξεζηκνπνηώληαο ηηο παξακέηξνπο αληηζηάζκηζεο-δηόξζσζεο ηνπ UTC, πνπ απνζηέιινληαη ζαλ έλα κέξνο ησλ δεδνκέλσλ παξαθνινύζεζεο ηνπ δέθηε. Καηά ηε κεηάβαζε από ηηο 23:59:59 ηεο 31εο Γεθεκβξίνπ 1998 ζηηο 00:00:00 ηεο 1εο Ηαλνπαξίνπ 1999, ν ρξόλνο UTC θαζπζηέξεζε θαηά 1 second. ήκεξα, ν ρξόλνο GPS πξνεγείηαη ηνπ UTC θαηά πεξίπνπ 13 seconds.
ρήκα 1-18:Τπνινγηζκνί ηνπ ρξόλνπ SV, ηνπ ρξόλνπ GPS θαη ηνπ Universal Coordinated ρξόλνπ
1.8.4 Παξαθνινύζεζε Φάζεο ηνπ Φέξνληνο (Carrier Phase Tracking-Surveying)
Ζ ηερληθή απηή έθεξε επαλάζηαζε ζηηο παξαθνινπζήζεηο πνπ γίλνληαη ζηε γήηλε επηθάλεηα. Ζ ηερληθή απηή δελ πξνϋπνζέηεη ηελ ύπαξμε κηαο γξακκήο ζέαζεο (line of sight) θαηά κήθνο ηνπ εδάθνπο, γηα λα θάλεη έλαλ αθξηβή εληνπηζκό ηεο ζέζεο. Οη ζέζεηο κπνξνύλ λα κεηξεζνύλ αθόκε θαη ζε απνζηάζεηο κεγαιύηεξεο ησλ 30km από ην ζεκείν αλαθνξάο ρσξίο ηελ παξεκβνιή ελδηάκεζσλ ζεκείσλ. Απηή ε ρξήζε ηνπ GPS απαηηεί εηδηθά εμνπιηζκέλνπο δέθηεο αλίρλεπζεο θέξνληνο. ηελ ηερληθή απηή (carrier phase surveying) ρξεζηκνπνηνύληαη ηα ζήκαηα L1 ή/θαη ηα L2. Σν ζήκα L1 έρεη κήθνο θύκαηνο 19 cm. Κάησ από ζπγθεθξηκέλεο πεξηζηάζεηο, ε παξαθνινύζεζε θαη κέηξεζε απηώλ ησλ ζεκάησλ κπνξνύλ λα παξάζρνπλ κεηξήζεηο ζέζεο κε ζρεηηθή αθξίβεηα ρηιηνζηνκέηξσλ. Ζ ηερληθή απηή όκσο δελ παξέρεη θακία πιεξνθνξία ζρεηηθά κε ην ρξόλν εθπνκπήο ηνπ ζήκαηνο. Σα ζήκαηα, θαζώο δηακνξθώλνληαη από δπαδηθνύο θώδηθεο πνπ δε θέξνπλ θακία ρξνληθή ζθξαγίδα, δε κεηαθέξνπλ θακία πιεξνθνξία γηα ην δηαρσξηζκνύ ελόο θύθινπ ηνπ ζήκαηνο (κήθνπο θύκαηνο) από ην επόκελό ηνπ. Οη κεηξήζεηο πνπ γίλνληαη ζηελ ηερληθή απηή είλαη ε δηαθνξά ζηε θάζε ηνπ θέξνληνο θαηά ηελ πάξνδν ησλ θύθισλ ηνπ ζήκαηνο θαη ν δηαρσξηζκόο ησλ θύθισλ απηώλ ζην ρξόλν. ηνπιάρηζηνλ δύν δέθηεο παξαθνινπζνύλ ηα θέξνληα ζήκαηα ηελ ίδηα ρξνληθή ζηηγκή. Οη δηαθνξέο ζηηο θαζπζηεξήζεηο ιόγσ δηάδνζεο ζηελ ηνλόζθαηξα πξέπεη λα είλαη επαξθώο κηθξέο ζηνπο δύν δέθηεο, ώζηε λα εμαζθαιηζηεί όηη ε θάζε ηνπ θέξνληνο πνπ ππνινγίδεηαη είλαη αμηόπηζηε. Απηό πνιιέο θνξέο απαηηεί, νη δύν δέθηεο λα απέρνπλ απόζηαζε κηθξόηεξε ησλ 30km. Ζ θάζε ηνπ θέξνληνο (carrier phase) παξαθνινπζείηαη θαη από ηνπο δύν δέθηεο θαη νη αιιαγέο ηεο κε ηελ πάξνδν ηνπ ρξόλνπ θαηαγξάθνληαη επίζεο θαη ζηνπο δύν δέθηεο.
ρήκα 1-19:Σερληθή παξαθνινύζεζεο θάζεο ηνπ θέξνληνο
Ζ ηερληθή απηή είλαη δηαθνξηθή (differential), απαηηεί δειαδή έλαλ δέθηε αλαθνξάο θαη έλαλ θηλεηό δέθηε πνπ παξαθνινπζνύλ ηαπηόρξνλα ηε θάζε ηνπ θέξνληνο ζήκαηνο. Δθόζνλ ν δέθηεο αλαθνξάο θαη ν θηλεηόο ρξεζηκνπνηνύλ δηαθνξέο L1-L2, γηα λα κεηξήζνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ιόγσ ηεο ηνλόζθαηξαο, πξέπεη λα είλαη αξθεηά θνληά κεηαμύ ηνπο, ώζηε λα εμαζθαιίδεηαη όηη ε δηαθνξά θαζπζηέξεζεο είλαη κηθξόηεξε από έλα κήθνο θύκαηνο ηνπ θέξνληνο. Υξεζηκνπνηώληαο ηνλνζθαηξηθέο κεηξήζεηο L1-L2 θαη ιακβάλνληαο ππ’ όςηλ ηα απνηειέζκαηα κεγάισλ πεξηόδσλ κεηξήζεσλ, κπνξνύλ λα νξηζζνύλ ζρεηηθέο ή ζηαζεξά ηνπνζεηεκέλεο ζέζεηο ζε γξακκέο ζηνίρηζεο αθόκε θαη εθαηνληάδσλ ρηιηνκέηξσλ. Οη αιιαγέο ζηε δηαθνξά θάζεο κεηαμύ ησλ δύν δεθηώλ κπνξνύλ λα κεησζνύλ ρξεζηκνπνηώληαο ινγηζκηθό γηα δηαθνξέο ζέζεο ζηηο 3- δηαζηάζεηο. Με ηελ ηερληθή απηή είλαη δπλαηόλ λα επηηεπρζεί πνιύ πςειή αθξίβεηα, αθόκε θαη κηθξόηεξε από centimeters. Πξνβιήκαηα πξνθύπηνπλ θαηά ηελ πξνζπάζεηα παξαθνινύζεζεο ηνπ θέξνληνο, όηαλ απηό ζπλνδεύεηαη από ζόξπβν θαζώο θαη όηαλ θηλείηαη ν έλαο δέθηεο. Οη απιέο δηαθνξέο πξνθύπηνπλ από δύν δέθηεο, όπσο πξναλαθέξζεθε θαη από έλα SV.
ρήκα 1-20:Πξνζδηνξηζκόο ζέζεο κέζσ αλίρλεπζεο θάζεο ηνπ θέξνληνο
Γηα δηπιέο δηαθνξέο απαηηνύληαη δύν δέθηεο θαη δύν SVs. Ζ ηερληθή carrier phase surveying ζε ζπλδπαζκό κε κεηα-επεμεξγαζία ησλ κεηξήζεσλ (post processing) κπνξεί λα επηηύρεη αθξίβεηα 1-5cm ζε απόζηαζε κέρξη 30km από ην ζηαζκό αλαθνξάο κε κεηξήζεηο δηάξθεηαο κέρξη 15 minutes γηα κηθξέο γξακκέο αλίρλεπζεο-παξαθνινύζεζεο (10km) θαη 1 ώξα γηα κεγάιεο γξακκέο (30km).
Σα θηλεκαηηθά ζπζηήκαηα παξαθνινύζεζεο GPS πξαγκαηηθνύ ρξόλνπ (Real Time Kinematic-RTK GPS) κπνξνύλ λα παξάζρνπλ κεηξήζεηο αθξίβεηαο εθαηνζηόκεηξσλ ζε πξαγκαηηθό ρξόλν θαη ζε γξακκέο παξαηήξεζεο (baselines) κεγαιύηεξεο ησλ 10km κε ηε βνήζεηα 5 ή πεξηζζόηεξσλ δνξπθόξσλ θαη ξαδην-δηαύισλ πξαγκαηηθνύ ρξόλνπ κεηαμύ ηνπ θηλεηνύ θαη ηνπ δέθηε αλαθνξάο.
1.9 Πεγέο ζθαικάησλ ζηα ζπζηήκαηα GPS
Σα ιάζε πνπ ππεηζέξρνληαη ζην GPS είλαη έλαο ζπλδπαζκόο ζνξύβνπ, ζθαικάησλ παξαηήξεζεο, δηάδνζεο κέζσ ηεο ηνλόζθαηξαο, απνζπγρξνληζκνύ ηνπ ξνινγηνύ ζηνπο δέθηεο θαη άιισλ αζηάζκεησλ παξαγόλησλ. Σα ιάζε πνπ νθείινληαη ζην ζόξπβν είλαη ε ζπλδπαζκέλε
επίδξαζε ησλ θσδίθσλ PRN πνπ ιακβάλνπλ ππ’ όςηλ ηνπο ην ζόξπβν θαη ηνπ εζσηεξηθνύ ζνξύβνπ πνπ ππάξρεη ζηνπο δέθηεο.
Οη ζηαηηζηηθέο απνθιίζεηο, πνπ κπνξεί λα ππάξρνπλ, νθείινληαη ζηελ επηιεθηηθή δηαζεζηκόηεηα (Selective Availability-SA) θαη άιινπο παξάγνληεο. Ζ επηιεθηηθή δηαζεζηκόηεηα SA είλαη ε ζειεκαηηθή ππνβάζκηζε ησλ SPS ζεκάησλ από κηα κεηαβαιιόκελε κε ην ρξόλν πόισζε. Ζ ηερληθή απηή ρξεζηκνπνηείηαη από ην ππνπξγείν ακύλεο ησλ ΖΠΑ, γηα λα κεηώζεη ηελ αθξίβεηα παξαηήξεζεο ζε ρξήζηεο εθηόο ηνπ ακεξηθαληθνύ ζηξαηνύ θαη ηεο αληίζηνηρεο θπβέξλεζεο. Ζ δπλαηή από ηνλ θώδηθα C/A αθξίβεηα εληνπηζκνύ ησλ 30 κέηξσλ κεηώλεηαη κε ηελ ηερληθή απηή ζηα 100 πεξίπνπ κέηξα (δύν ηππηθέο απνθιίζεηο).
Ζ ζηαηηζηηθή απόθιηζε ιόγσ ηεο SA είλαη δηαθνξεηηθή ζε θάζε δνξπθνξηθό ζήκα, θη έηζη ε εθηίκεζε ζέζεο πνπ πξνθύπηεη είλαη κηα ζπλάξηεζε ηεο ζπλδπαζκέλεο απόθιηζεο SA από θάζε SV πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηνλ εληνπηζκό. Γηα λα απαιεηθζεί απηή ε δπζκελήο επίπησζε ηεο επηιεθηηθήο δηαζεζηκόηεηαο, νη δηαθνξηθέο δηνξζώζεηο πξέπεη λα ελεκεξώλνληαη κε ξπζκό κηθξόηεξν από ην ρξόλν ζπζρέηηζεο ηεο SA θαη άιισλ πηζαλώλ πεγώλ ζθαικάησλ.
Άιιεο αηηίεο πνπ κπνξεί λα εηζάγνπλ ιάζε ζην GPS ζύζηεκα είλαη:
θάικαηα ζην ξνιόη ησλ SVs, πνπ δελ έρνπλ δηνξζσζεί από ην ηκήκα ειέγρνπ, κπνξεί λα εηζάγνπλ ζθάικα κέρξη θαη 1 κέηξν,
Λάζε ζε αζηξνλνκηθά δεδνκέλα αλαθνξηθά κε ηελ αθξηβή ηξνρηά ησλ δνξπθόξσλ: 1κέηξν,
Σξνπνζθαηξηθέο θαζπζηεξήζεηο: 1κέηξν. Ζ ηξνπόζθαηξα είλαη ην ρακειόηεξν ηκήκα ηεο αηκόζθαηξαο (εθηείλεηαη ζε ύςνο 8-13km), ην νπνίν ππόθεηηαη ηηο αιιαγέο ηεο ζεξκνθξαζίαο, ηεο πίεζεο, ηεο πγξαζίαο ζπλνδεπόκελεο από ηηο ελαιιαγέο ησλ θαηξηθώλ θαηλνκέλσλ. ύλζεηα κνληέια ππνινγηζκνύ ηεο ηξνπνζθαηξηθήο θαζπζηέξεζεο απαηηνύλ εθηηκήζεηο ή αθξηβείο κεηξήζεηο απηώλ ησλ παξακέηξσλ.
Με κνληεινπνηεκέλεο ηνλνζθαηξηθέο θαζπζηεξήζεηο: 10 κέηξα. Ζ ηνλόζθαηξα είλαη ην ηκήκα ηεο αηκόζθαηξαο πνπ εθηείλεηαη ζε ύςνο 50-500km θαη απνηειείηαη από ηνληζκέλν αέξα.
Πνιπδηαδξνκηθή κεηάδνζε (multipath propagation): 0,5 κέηξα.
Οθείιεηαη ζε αλαθιώκελα θύκαηα από επηθάλεηεο πιεζίνλ ηνπ δέθηε, πνπ κπνξεί λα παξεκβάιινπλ ζην απ’ επζείαο ζήκα από ηνλ δνξπθόξν ζηνλ δέθηε πνπ αθνινπζεί ηε ιεγόκελε line of sight (επζεία νπηηθήο επαθήο). Ζ πνιπδηαδξνκηθή κεηάδνζε είλαη δύζθνιν λα δύζθνιν λα αληρλεπζεί θαη πνιιέο θνξέο δύζθνιν λα απνθεπρζεί.
Οξηζκέλα ζθάικαηα κπνξεί λα νθείινληαη ζε θαθνύο ρεηξηζκνύο, όπσο:
Λάζε ηνπ ηκήκαηνο ειέγρνπ (control segment), πνπ νθείινληαη ζε ππνινγηζηηθά ή αλζξώπηλα ιάζε, κπνξνύλ λα πξνθαιέζνπλ ζθάικαηα από 1 κέηξν κέρξη εθαηνληάδεο ρηιηόκεηξα,
Λάζε ρξεζηώλ, όπσο ε ιαλζαζκέλε επηινγή γεσδαηηηθνύ ζπζηήκαηνο, κπνξεί λα πξνθαιέζεη ιάζε από 1 κέρξη εθαηνληάδεο κέηξα,
Λάζε ζνπο δέθηεο ιόγσ απνηπρηώλ ηνπ software ή ηνπ hardware κπνξνύλ λα πξνθαιέζνπλ ζθάικαηα νπνηνπδήπνηε κεγέζνπο.
ρήκα 1-21:Πεγέο θαη ηππηθέο ηηκέο ζθαικάησλ ζηα ζπζηήκαηα GPS
1.10 Geometric Dilution of Precision (GDOP) θαη Οξαηόηεηα (Visibility)
Σα ιάζε ζηνπο ππνινγηζκνύο ηνπ GPS δηνγθώλνληαη από ηηο δηαθνξέο ησλ δηαλπζκάησλ θάιπςεο κεηαμύ ηνπ δέθηε θαη ησλ SVs. Ζ πνηόηεηα ηνπ ζρήκαηνο πνπ πεξηγξάθεηαη από ην κνλνδηάζηαην δηάλπζκα κεηαμύ δέθηε θαη SV είλαη αληηζηξόθσο αλάινγε ηνπ παξάγνληα GDOP. Ο παξάγνληαο απηόο είλαη αζζελήο όηαλ νη ζθνπηέο από ηηο νπνίεο ν δέθηεο ηα SVs είλαη παξόκνηεο.
ρήκα 1-22: Αζζελήο Geometric Dilution of Precision (GDOP)
Ο παξάγνληαο GDOP έρεη απμεκέλε ηηκή όηαλ νη όςεηο ηνπ δέθηε ζηα δηάθνξα SVs είλαη αξθεηά δηαθνξεηηθέο κεηαμύ ηνπο.
ρήκα 1-23:Απμεκέλε ηηκή ηνπ παξάγνληα GDOP
Ο παξάγνληαο GDOP ππνινγίδεηαη από ηηο γεσκεηξηθέο ζρέζεηο κεηαμύ ηεο ζέζεο ηνπ δέθηε θαη ησλ ζέζεσλ ησλ δνξπθόξσλ ηνπο νπνίνπο ρξεζηκνπνηεί γηα ηελ πινήγεζε. Γηα ζρεδηαζηηθνύο ιόγνπο, ν GDOP ππνινγίδεηαη από ηα εκεξνιόγηα (almanacs), πνπ αλαθέξζεθαλ παξαπάλσ θαη από κηα εθηηκώκελε ζέζε. Ο εθηηκώκελνο GDOP δελ ιακβάλεη ππ’ όςηλ ηπρόλ εκπόδηα πνπ ππάξρνπλ θαηά κήθνο ηεο γξακκήο ζθόπεπζεο δνξπθόξνπ-θηλεηνύ δέθηε θαη γη’ απηό ε εθηίκεζε απηή κπνξεί λα κελ είλαη αξθεηά αμηόπηζηε.
ρήκα 1-24:Μεησκέλε ηηκή ηεο νξαηόηεηαο (visibility)
Οη όξνη ηνπ GDOP ζπλήζσο ππνινγίδνληαη ρξεζηκνπνηώληαο παξακέηξνπο από ηε δηαδηθαζία παξαθνινύζεζεο θαη εληνπηζκνύ (navigation).Πνιινί από ηνπο όξνπο ηνπ GDOP κπνξνύλ επίζεο λα ππνινγηζηνύλ από πίλαθεο ζπλδηαθύκαλζεο (covariance matrix).
Οη όξνη ηνπ GDOP είλαη νη αθόινπζνη:
PDOP = Position Dilution of Precision (ζηηο 3-δηαζηάζεηο). Σν ζθαηξηθό DOP
HDOP = Horizontal Dilution of Precision (ζρεηηθά κε ην γεσγξαθηθό κήθνο θαη πιάηνο)
VDOP = Vertical Dilution of Precision (γηα ην ύςνο πάλσ από ην γήηλν ειιεηςνεηδέο)
TDOP = Time Dilution of Precision (γηα ην ρξόλν)
Δλώ νη παξαπάλσ όξνη ηνπ GDOP κπνξνύλ λα ππνινγηζηνύλ μερσξηζηά ν θαζέλαο, δελ είλαη αλεμάξηεηνη κεηαμύ ηνπο αθνύ ζπζρεηίδνληαη κέζσ ηεο ζπλδηαθύκαλζεο (covariance). Γηα παξάδεηγκα, κηα πςειή ηηκή ηνπ TDOP ζα πξνθαιέζεη ζθάικαηα ξνινγηνύ ζην δέθηε ηα νπνία κε ηε ζεηξά ηνπο ζα πξνθαιέζνπλ ηειηθά απμεκέλα ιάζε ζηνλ ππνινγηζκό ζέζεο.
1.11 Πεξηνξηζκνί ηαρύηεηαο θαη ύςνπο
Σν ζύζηεκα GPS δελ έρεη έκθπηνπο πεξηνξηζκνύο ηαρύηεηαο θαη ύςνπο, όκσο ην ακεξηθαληθό θξάηνο απαηηεί από ηνπο δέθηεο GPS ηνπ εκπνξίνπ λα κπνξνύλ λα ιεηηνπξγνύλ ζε ηαρύηεηεο θάησ από 900 θόκβνπο θαη ζε πςόκεηξν θάησ από 60.000ft. Βέβαηα, κπνξνύλ λα ρνξεγεζνύλ άδεηεο ππέξβαζεο ησλ νξίσλ γηα νξηζκέλεο εθαξκνγέο.
1.12 Οξηδόληηα ηξνρηά αλαθνξάο (horizontal datum)
Ζ νξηδόληηα ηξνρηά αλαθνξάο (γξακκή αθεηεξίαο) δειώλεη πνην είλαη ην γεσγξαθηθό πιάηνο θαη κήθνο πνπ ζεσξείηαη σο αλαθνξά γηα ηηο κεηξήζεηο ηνπ ζπζηήκαηνο. ε αξρηθή θάζε, νη εθηηκήζεηο βαζηδόηαλ ζε ζεκεία θαζνξηζκέλα από αζηξνλνκηθέο παξαηεξήζεηο ή ζε θπζηθέο κεηξήζεηο πνπ γηλόηαλ πάλσ ζηε γήηλε επηθάλεηα. Απηό είρε ζαλ απνηέιεζκα λα ππάξρνπλ λα ππάξρνπλ πνιιά θαη “ιεπηά” πιέγκαηα γεσγξαθηθνύ κήθνπο-πιάηνπο. Σν GPS ζηε ζεκεξηλή ηνπ κνξθή ρξεζηκνπνηεί έλα εληαίν παγθόζκην πιέγκα. ήκεξα, νη ζέζεηο πνπ πεξηγξάθνληαη από ην GPS βαζίδνληαη ζε κηα νξηδόληηα ηξνρηά αλαθνξάο πνπ ζπλήζσο νλνκάδεηαη “World Geodetic System of 1984” (WGS84). ηηο Ζλσκέλεο Πνιηηείεο θαη ηνλ Καλαδά νη πεξηζζόηεξνη παιαηόηεξνη ( αιιά αθόκε ρξεζηκνπνηνύκελνη) ράξηεο ρξεζηκνπνηνύλ ην “North American Datum of 1927” (NAD27). Νεόηεξνη λαπηηθνί ράξηεο είλαη βαζηζκέλνη ζην NAD83, πνπ είλαη γηα όιεο ηηο πξαθηηθέο εθαξκνγέο, παλνκνηόηππν κε ην WGS84. Οη δηαθνξέο κεηαμύ ηνπ NAD27 θαη ησλ NAD83/ WGS84 πνηθίινπλ αλάινγα κε ηελ ήπεηξν. Γηα παξάδεηγκα, ζηε βνξεην-δπηηθή πιεπξά ηνπ Δηξεληθνύ κηα ζέζε θαηά NAD83, αλ ζρεδηαζηεί ζ’ έλαλ ράξηε
δπηηθόηεξα θαηά 5 second (330ft) ζε ζρέζε κε ηελ πξαγκαηηθή ζέζε. ε νξηζκέλεο πεξηνρέο ηνπ θόζκνπ ε ηνπηθή ηξνρηά αλαθνξάο κπνξεί λα δηαθέξεη από ην WGS84 θαηά έλα κίιη ή πεξηζζόηεξν. Πνιινί δέθηεο GPS κπνξεί λα ηεζνύλ έηζη ώζηε λα ππνδεηθλύνπλ ηε ζέζε ζύκθσλα κε ηελ ηνπηθή ηξνρηά αλαθνξάο (datum) θαη όρη ζύκθσλα κε ην WGS84. Πνιινί επίζεο δέθηεο κπνξεί λα παξνπζηάδνπλ ηα απνηειέζκαηα ζε πεξηζζόηεξα από 100 datums. πλήζσο νη δέθηεο απηνί ππνινγίδνπλ αξρηθά ηε ζέζε κε βάζε ην WGS84 θαη ζηε ζπλέρεηα κεηαζρεκαηίδνπλ ην απνηέιεζκα αλάινγα κε ην πνην ζύζηεκα αλαθνξάο δεηείηαη θάζε θνξά.
1.13 Γηαθύκαλζε ζηνλ ππνινγηζκό ηνπ ύςνπο
Απηό θπξίσο νθείιεηαη ζηε γεσκεηξία ησλ δνξπθόξσλ. Γηα λα ιακβάλνληαη πεξηζζόηεξν αθξηβείο ππνινγηζκνί ύςνπο θαη ζέζεο, πξέπεη λα ρξεζηκνπνηνύληαη δνξπθόξνη πνπ είλαη ηνπνζεηεκέλνη όζν γίλεηαη ζε νξζή γσλία κεηαμύ ηνπο θη έλαο αθόκε θαηαθόξπθα ηνπνζεηεκέλνο.
Όκσο, νη δνξπθόξνη είλαη πην πηζαλό λα βξίζθνληαη πην θνληά ζηνλ νξίδνληα θαη νη δέθηεο ζα πξνηηκνύλ δνξπθόξνπο πνπ βξίζθνληαη θνληά ζηνλ νξίδνληα, πξνθεηκέλνπ λα πάξνπλ κηα πεξηζζόηεξν αθξηβή κέηξεζε ηεο νξηδόληηαο ζέζεο, αθνύ απηόο είλαη θαη ν ζηόρνο ησλ πεξηζζόηεξσλ εθαξκνγώλ. Σν ζθάικα ζηνλ ππνινγηζκό ηνπ ύςνπο είλαη πεξίπνπ 1,5 θνξέο κεγαιύηεξν από ην ζθάικα ηεο νξηδόληηαο ζέζεο. Δπίζεο, ε κέηξεζε ηνπ ύςνπο παξνπζηάδεη κεγαιύηεξε δηαθύκαλζε, αθνύ δίλεηαη ζε θαλνληθέο κνλάδεο (κέηξα ή πόδηα-ft). Μηα εμαίξεζε παξνπζηάδεηαη γηα εθαξκνγέο ζην επίπεδν ηεο ζάιαζζαο, όπνπ ην ύςνο είλαη γλσζηό εθ ησλ πξνηέξσλ (είλαη 0 +/- ην ύςνο ηνπ όγθνπ ησλ θπκάησλ), ελώ ζηνλ ππνινγηζκό ηνπ γεσγξαθηθνύ πιάηνπο/ ύςνπο ππεηζέξρεηαη ην γλσζηό ζθάικα.
1.14 Differential Global Positioning System (DGPS)
Σν δηαθνξηθό GPS (DGPS) είλαη έλα κέζν, γηα λα δηνξζώζνπκε θάπνηα από ηα ζθάικαηα ηνπ ζπζηήκαηνο ρξεζηκνπνηώληαο ζθάικαηα πνπ έρνπλ παξαηεξεζεί ζε κηα θαζνξηζκέλε θαη γλσζηή ηνπνζεζία, κε ζθνπό λα
είλαη όηη απηόο ν ζηαζκόο αλαθνξάο “γλσξίδεη” ηελ αθξηβή ζέζε ηνπ θαη ζηε ζπλέρεηα πξνζδηνξίδεη ηε δηαθνξά κεηαμύ απηήο ηεο γλσζηήο ζέζεο θαη ηεο κέηξεζεο ηεο ζέζεο, πνπ δίλεη έλαο δέθηεο GPS.
ρήκα 1-25:Differential GPS (DGPS)
Απηή ε κέηξεζε ηνπ ζθάικαηνο πεξλά ζηε ζπλέρεηα ζηνλ θηλεηό δέθηε θη εθείλνο κπνξεί πιένλ λα πξνζαξκόζεη ηελ ελδεηθλπόκελε ζέζε, ώζηε λα αληηζηαζκηζηεί θαηά ην δπλαηόλ ην ζθάικα. Γπζηπρώο όκσο, θάπνην ζθάικα ππεηζέξρεηαη θαη ζε απηόλ ηνλ ππνινγηζκό ηεο ζέζεο ηνπ ζηαζκνύ αλαθνξάο. Ο δηαθνξηθόο ζηαζκόο αλαθνξάο ππνινγίδεη ην ζθάικα ζηηο κεηξήζεηο από θάζε δνξπθόξν μερσξηζηά θαη πξνβιέπεη ην ζθάικα ηεο πιεξνθνξίαο ζέζεο θαη άιιεο παξακέηξνπο θαηάζηαζεο ηνπ ζπζηήκαηνο, κε δηάθνξνπο ηξόπνπο. Έλαο δέθηεο GPS δέρεηαη θαη απνθσδηθνπνηεί απηέο ηηο πιεξνθνξίεο θαη ηηο απνζηέιιεη κε ηε ζεηξά ηνπ ζ’ έλαλ “differential ready” GPS δέθηε. Ο δέθηεο απηόο ζπλδπάδεη ηηο μερσξηζηέο κεηξήζεηο (από ηνπο δηάθνξνπο δνξπθόξνπο) πξηλ θάλεη ηνλ ππνινγηζκό ηεο ζέζεο. Σν ζύζηεκα DGPS θηινδνμεί λα εμαιείςεη ηα ζθάικαηα πνπ νθείινληαη ζηελ επηιεθηηθή δηαζεζηκόηεηα θαη ζηηο κεηαβνιέο ηεο ηνλόζθαηξαο, πξάγκα πνπ ζα έρεη σο απνηέιεζκα λα επηηπγράλεηαη αθξίβεηα ηεο ηάμεσο ησλ 10m (33ft) ζην 95% ηνπ ζπλνιηθνύ ρξόλνπ ζε ηππηθέο DGPS εθαξκνγέο πνπ ρξεζηκνπνηνύλ επαξθώο
θζελνύο δέθηεο. Με αθξηβόηεξνπο δέθηεο κπνξεί λα επηηεπρζεί αθξίβεηα κέρξη θαη 3 κέηξσλ. Ζ βειηίσζε απηή ησλ δεδνκέλσλ πνπ επηηπγράλεηαη κε ην DGPS κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ζε απόζηαζε κέρξη θαη 1500km από ην ζηαζκό αλαθνξάο θαη εμαξηάηαη από ηε ζεκειίσζε ηνπ DGPS, αλ γηα παξάδεηγκα είλαη κέξνο ελόο κεγαιύηεξνπ δηθηύνπ παξαθνινύζεζεο θαη ειέγρνπ (monitoring systems).
1.15 Waypoints θαη δηαδξνκέο (routes)
Έλα waypoint είλαη απιά κηα ζέζε πνπ απνζεθεύεηαη ζηε κλήκε ηνπ δέθηε GPS. Ο δέθηεο κπνξεί λα ππνινγίζεη ηελ απόζηαζε, ηελ θαηεύζπλζε πνπ πξέπεη λα αθνινπζήζεη θαη ην ρξόλν, γηα λα θζάζεη σο ην ζεκείν απηό θαη αλ ν δέθηεο δηαζπλδέεηαη κε ζύζηεκα απηόκαηνπ πηιόηνπ, κπνξεί λα ηνλ θαηεπζύλεη πξνο ην ζπγθεθξηκέλν ζεκείν. Μηα δηαδξνκή (route) είλαη κηα αθνινπζία-ζεηξά από waypoints. Όηαλ δηαζρίδεηαη κηα δηαδξνκή, ην ζύζηεκα GPS απηόκαηα κεηαβάιιεη ην waypoint πξννξηζκνύ ζην επόκελν waypoint ζύκθσλα κε ηε ζεηξά κε ηελ νπνία είλαη ηνπνζεηεκέλα απηά θαηά κήθνο ηεο δηαδξνκήο. Ο δέθηεο GPS ή ην ζύζηεκα απηόκαηνπ πηιόηνπ δίλνπλ έλα ζήκα ζπλαγεξκνύ θαη απαηηνύλ κηα επηβεβαίσζε, όηαλ πξόθεηηαη λα κεηαβάιινπλ ηελ πνξεία ηνπο ζε ζρέζε κε ηελ πξνβιεπόκελε.
1.16 Γηαζπλδέζεηο ησλ δεθηώλ GPS
Οη πεξηζζόηεξνη δέθηεο έρνπλ εμόδνπο NMEA-0183, γηα λα ζηέιλνπλ δεδνκέλα ζε απηόκαηνπο πηιόηνπο ή άιια όξγαλα. Γπζηπρώο, ην NMEA- 0183 παξέρεη αξθεηά δηαθνξεηηθά format γηα ηε κεηαθνξά ησλ ίδησλ δεδνκέλσλ, νπόηε είλαη πηζαλό λα έρνπκε δύν κέξε εμνπιηζκνύ, πνπ παξέρνπλ εμόδνπο NMEA-0183, αιιά λα κελ κπνξνύλ λα επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο ιόγσ ησλ δηαθνξεηηθώλ format πνπ ρξεζηκνπνηνύλ. Σα δεδνκέλα NMEA-0183 είλαη απιό ASCII θείκελν πνπ κεηαδίδεηαη κε ηαρύηεηα 4800bits/sec.
Ζ ζηάζκε ησλ ζεκάησλ δελ είλαη αθξηβώο ζύκθσλε κε ην RS-232 (πνπ