GPS. Global Positioning system

Transcriptie

1 GPS Global Positioning system

2 Waarom GPS Problemen nauwkeurigheid met Plaatsbepaling Navigatie Oudere methodes voldeden niet meer Landmarks, Dead Reckoning, Celestial OMEGA, LORAN, SatNav

3 Het begin van GPS Amerikaanse marine Transit satelliet navigatie voor atoomonderzeeërs Timation tijd-synchronisatie Amerikaanse luchtmacht 621B Gebruikte technieken vormen de basis van NAVSTAR GPS

4 NAVSTAR GPS Joint Program Office Initiatief van US DoD verbetering van de efficiëntie goedgekeurd op 17 december 1973 Initial Operational Capability: 8 dec 1993 Full Operational Capability: 27 april 1995 superprecies en wereldwijd en gratis

5 Onderdelen van GPS Ruimte segment Controle segment Gebruikers segment

6 Ruimtesegment 24 satellieten (meer is mogelijk) minimaal 5 satellieten zichtbaar 6 omloopbanen duur omloopbaan 24 uur hoogte km : 11 Block I satellieten (test) : 24 Block II / IIA satellieten vanaf 1997: Block IIR satellieten (8) 2006: Block IIF satellieten

7 Controlesegment (OCS) verantwoordelijk voor operationele staat van het ruimte segment tijdsynchronisatie en correctie gegevens toepassing van S/A (selective availability) 1 master control station 5 monitor stations 4 uplink stations

8 Gebruikerssegment aanvankelijk alleen militaire gebruikers ontwikkeling van civiele apparatuur Golfoorlog: toepassing van handhelds

9 Hoe werkt GPS Satellieten als refentiepunten driehoeksmeting meten van de afstand tijdsbepaling satellietposities fout correctie

10 Satelliet signalen 2 frequenties L1 Standard Positioning Service (SPS) L2 Precise Positioning Service (PPS) SPS is voor civiel gebruik C/A code (Coarse Acquisition) 1023 bits (1 ms) Pseudo Random Noise (PRN) Code Uniek per satelliet Navigatie bericht 50 Hz signaal, totale duur min. 12,5 min

11 Navigatie bericht data frames van 1500 bits 5 subframes van 300 bits per data frame 1: klok correctie gegevens 2 & 3: omloopgegevens deze satelliet 4: andere gegevens (bv. UTC offset) 5: almanak gegevens van alle satellieten

12 Pseudo range navigatie GPS ontvanger vergelijkt PRN code in een schuifregister, totdat er correlatie is Verschil tussen de startposities van de PRN code is de pseudo range Pseudo range + omloopgegevens bepalen afstand tot satelliet 4 satellieten bepalen 3 dimensionale positie en de tijd Met de tijd wordt de klok gelijk gezet Positie wordt berekend in ECEF XYZ coordinaten (Earth-Centered, Earth-Fixed)

13 ECEF X, Y, Z -> ellipsoide coordinaten

14 Ontvanger positie, snelheid en tijd ECEF XYZ wordt geconverteerd naar geodetische breedte, lengte en hoogte World Geodetic System 84 (WGS84) wordt door GPS als referentie ellipsoide gebruikt Snelheid wordt berekend uit verandering in positie en Doppler verschuiving Satelliet tijd wordt geconverteerd naar GPS tijd in de ontvanger UTC tijd wordt berekend uit de GPS tijd GPS ontvanger is geen kompas

15 Nauwkeurigheid Foutbronnen: te verbeteren met DGPS EGNOS/WAAS (Wide Area Augmentation System)

16 Satellietgeometrie Ontvanger kiest 4 beste satellieten

17 Selective availability (S/A) Kunstmatige fout omdat de nauwkeurigheid van GPS te goed was tot 2 mei 2000 (met dank aan Clinton) DoD kan nu de GPS signalen regionaal beinvloeden Kan weer teruggedraaid worden...

18 GPS Positie en hoogteweergave

19 Verschillende coordinatenstelsels

20 Kaartdatum niet de datum van de kaart model van het coordinatenstelsel er zijn verschillende modellen van de aarde (ellipsoiden) welke ellipsoide is gebruikt waar is de ellipsoide geplaatst

21 Vorm van de aarde geoide ellipsoide WGS84: a= m b= m

22 Referentie ellipsoide

23 Diverse kaartdatums vs. WGS84

24 Relatie kaartdatums in Nederland

25 Geodetische hoogte

26 WGS 84

27 Grid rechthoekig lijnenstelsel op een kaart UTM grid Rijksdriehoekmeting ellipsoide van Bessel 1841 centraal punt Lieve Vrouwentoren te Amersfoort RD-coordinaten X=155000, Y=463000

28 GPS ontvanger Standaard Waypoints Routes Tracks Communicatie (async) Waypoints, routes, tracks DGPS NMEA Maps Mapping support Autorouting WAAS, EGNOS

29 Software (Windows) Mapsource OziExplorer EasyGPS G7ToWin

30 Internet gpsinformation.net/ GPS guide for beginners Introduction to Geocaching GOOGLE Nieuwsgroepen