Pomiary za pomocą GPS

19
2005 Protokół pomiarów GPS GPS Konrad Bajer, Krzysztof Markowicz Uniwersytet Warszawski [email protected] Instytut Geofizyki www.igf.fuw.edu.pl Center for Small-Scale Atmospheric Research cessar.fuw.edu.pl Pomiary za pomocą GPS

description

Pomiary za pomocą GPS. Konrad Bajer, Krzysztof Markowicz Uniwersytet Warszawski [email protected] Instytut Geofizyki www.igf.fuw.edu.pl Center for Small-Scale Atmospheric Research cessar.fuw.edu.pl. Do czego potrzebujemy GPS w badaniach GLOBE?. - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Pomiary za pomocą GPS

Page 1: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

Konrad Bajer, Krzysztof Markowicz

Uniwersytet [email protected]

Instytut Geofizykiwww.igf.fuw.edu.pl

Center for Small-Scale Atmospheric Researchcessar.fuw.edu.pl

Pomiary za pomocą GPS

Page 2: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

Do czego potrzebujemy GPS w badaniach GLOBE?

Podajemy lokalizację szkoły i lokalizacje poszczególnych stanowisk pomiarowych

Wprowadzamy dokładne współrzędne, które umożliwiają przestrzenną analizę danych

Lokalizacja podana jest w formacie, który jest jednakowy dla całego świata (w przeciwieństwie do współrzędnych mapy

Page 3: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

Czym jest GPS ?

24 satelity na orbitach wokółziemskich

Wyznaczanie pozycji, nawigacja i precyzyjny pomiar czasu

Działają 24 godziny na dobę przy każdej pogodzie

Używane wszędzie tam, gdzie potrzebna jest dokładna znajomość położenia

NAVSTAR GPS

Navigation Satellite Timing

And Ranging System

Page 4: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

Z czego składa się GPS?

ww

w.m

ont

ana

.edu

/pla

ces/

gps

Satelity na orbicie

Kontrola naziemna

Użytkownicy

1978 Pierwszy satelita Block 1 umieszczony na orbicie w roku.

1986 Katastrofa Challengera opóźnia budowę systemu.

1989 Pierwszy satelita Delta 2.

System GPS jest pod kontrolą Departamentu Obrony USA

Page 5: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

•Okres obiegu ok. 12 h

•Codziennie wyłaniają się znad horyzontu o 4 min. wcześniej

• 24 satelity w sześciu płaszczyznach orbitalnych nachylonych pod kątem 55 do płaszczyzny równika. Wysokie orbity są stabilne

• Odległość od Ziemi ok. 20 000 km.

• Dla porównania satelity TV (geostacjonarne) 42,245 km

28 na orbicie

(maj 2003)

minimum: 24

Page 6: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

Orbity są tak zaprojektowane, że w każdym miejscu na Ziemi, w każdym momencie „widać” conajmniej 4 satelity

Satelity nadają zsynchronizowany sygnał czasu co 15 sekund Odbiornik GPS oblicza swoje położenie na podstawie względnych

opóźnień między sygnałami, które do niego docierają Odbiornik musi „widzieć” minimum 3 satelity, żeby obliczyć

długość i szerokość geograficzną, a 4 satelity, żeby obliczyćrównież wysokość

Sygnały czasu są zsynchronizowane z dokładnością do nanosekund(0,000000001 s). W czasie jednej ns sygnał przebywa ok. 30cm

Dokładność pomiaru ręcznym odbiornikiem jest na całym świecienie mniejsza niż 10-15m a zwykle jest znacznie lepsza

Jak działa GPS?

Page 7: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

Wyznaczanie odległości od satelity

Zegary satelitów i odbiornika są dokładnie zsynchronizowane Satelity i odbiorniki generują ten sam pseudolosowy kod (patrz rysunek) Z przesunięcia kodu własnego i kodu otrzymanego z satelity odbiornik może obliczyć odległość do satelity Dodatkowe komplikacje są spowodowane tym, że prędkość rozchodzenia się sygnału zależy od stanu atmosfery (zawartość wody) i wysokości satelity (teoria względności)

Page 8: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

Długość i szerokość geograficzna

1° długości geograficznej = ~111 km

1° szerokości geograficznej = ~111 km

1° długości geograficznej = 0 km

Deklinacja magnetyczna

Bieguny magnetyczne nie pokrywają się z geograficznymi. Bieguny magnetyczne powoli się przemieszczają

Page 9: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS — e

diti

on

.cn

n.c

om

/inte

ract

ive

/te

ch/0

20

3/n

ort

h.p

ole

/fra

me

set.

exc

lud

e.h

tml/

Ruch wiekowy

Ruch dobowy

ww

w.geolab.nrcan.gc.ca/g

eomag/daily_m

vt_nmp_e

.shtml

Zmiany polaryzacji

Ruch bieguna magnetycznego

Page 10: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

http://napieraj.pl/xoops/modules/wfsection/article.php?articleid=121

Mapa deklinacjimagnetycznej.W Polsce deklinacja jest niewielka, ale np.w Nowej Zelandiisięga 20°

Mapa deklinacji magnetycznej

Page 11: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

Jaką wysokość mierzy GPS?

GPS mierzy wysokośćwzględem elipsoidy

Wysokość topograficznajest mierzona względem geoidy

Page 12: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

Elipsoida i geoida

1. Ocean2. Elipsoida3. Pion lokalny4. Kontynent5. Geoida

Geoida jest teoretyczną powierzchnią, na której potencjał siły ciężkości Ziemi jest stały, równy potencjałowi siły ciężkości na średnim poziomie mórz otwartych i przedłużoną umownie pod powierzchnią lądów.

Model geoidy jest zbyt skomplikowany by byłzapisany w GPS.Dlatego używa sięelipsoidy

Page 13: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

Przyrządy: odbiornik GPS i kompas

Page 14: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

Odbiorniki GARMIN

GPS 12 GPS 72

Page 15: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

Pomiary

Pomiary za pomocą GPS Szerokość geograficzna Długość geograficzna Wysokość (nad elipsoidą)

Pomiar pośredni GPS(jeśli konieczny)

Północ geograficzna („prawdziwa”) Szerokość geograficzna

(z uwzględnieniem poprawki) Długość geograficzna Wysokość

Page 16: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

Ekrany GARMINa 12

Page 17: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

Graficzne przedstawianie danych

Page 18: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

Zastosowania TRANSPORT

Drogowy Kolejowy Lotniczy Publiczny Morski

SIECI ENERGETYCZNE Pomiar czasu z dokładnością mikrosekundową pozwala zlokalizować miejsce awarii z dokładnością do 300 m, co jest równe odległości między słupami Prace poszukiwawcze, np. pozycjonowanie platform wiertniczych.

TELEKOMUNIKACJA Precyzyjna lokalizacja telefonów komórkowych Serwisy informacyjne zależne od lokalizacji telefonu Procedury ratunkowe zależne od położenia ratowanego. Wycena usług zależna od położenia (strefy „biznesowe” i „mieszkaniowe”)

Page 19: Pomiary za pomocą GPS

2005

Protokół pomiarów GPS

GPS —

SZYFROWANIE Precyzyjny sygnał czasu może być podstawą skutecznych i powszechnych metod szyfrowania finanse, bankowość, ubezpieczenia certyfikacja dokumentów elektronicznych

ROLNICTWO Łatwa i szybka rejestracja obszarów zajmowanych pod poszczególne uprawy Precyzyjne stosowanie chemikaliów

ŚRODOWISKO Badanie stanu atmosfery Monitorowanie gatunków zwierząt

POMOC LUDZIOM NIEPEŁNOSPRAWNYM Informacja o położeniu i wskazywanie drogi niewidomym (zastępuje mapę) Planowanie trasy dla ludzi na wózkach inwalidzkich (programowalne wózki) Pomoc dla ludzi z zanikami pamięci (choroba Alzheimera) Systemy informacji w środkach transportu publicznego