2007. március 23.
INFO SAVARIA 2007
GPS/ GNSS alapok GPS/GNSS Kovács Béla Térképtudományi és Geoinformatikai Tanszék
Eötvös Loránd Tudományegyetem, Informatika Kar Térképtudományi és Geoinformatikai Tanszék 1117 Budapest, Pázmány Péter sétány 1/A
GPS = NAVSTAR, vagy ГЛОНАСС ГЛОНАСС,, vagy GALILEO, GALILEO, esetleg BEIDOU ((Compass)? Compass)? GPS helyett inkább GNSS: Global Navigation Satellite Systems
ELŐZMÉNYEK: Klasszikus helymeghatározás: szextáns, térkép, iránytű Doppler effektuson alapuló távmérések LORAN-C, DECCA, OMEGA Amerikai lokális műholdas rendszerek, európai lokális r. SLR lézeres távmérés/helymeghatározás A csillagháborús hírnök: TRANSIT > NAVSTAR vs. ГЛОНАСС (glonássz) GALILEO (EU/ESA) BEIDOU (Kína)
GNSS rendszerek
3
Global Positioning System
by NAVSTAR
Globális helymeghatározó rendszer A Földön (és „környezetében”) Időjárástól, helyszíntől független „Csak” tiszta rálátás kell az égboltra Bárki által használható (pl. mi, ti, ők) Korlátozható (katonaság)
GNSS rendszerek
4
A GNSS felépítése (Global Navigation Satellite Systems)
GNSS rendszerek
5
A(Z)ŰRSZEGMENS
GNSS rendszerek
6
A követő/vezérlőállomások rendsz.
GNSS rendszerek
7
A felhasználói szegmens
GNSS rendszerek
8
NAVSTAR (USA, DoD) 24/(30)/29 műhold (Rockwell International) ~20.200 km magasságban keringenek 6 pályasík (4-6 műhold/pályasík) 55° inklináció (az egyenlítőhöz viszonyítva) A pályasíkok 30°-onként az egyenlítő mentén 4 követő és 2 követő/vezérlő állomás (Hawaii, Ascencion, Diego Garcia, Kwayalein, Colorado Springs) 12 sziderikus óra a keringési idő: 11ó58p2,04527s ~650kg, ~6 m nyitott napelemekkel GNSS rendszerek
9
NAVSTAR GPS
GNSS rendszerek
10
ГЛОНАСС (CCCP, ma Oroszország) 24 (19keringő)/15 működő műhold ~19.100 km magasságban keringenek 3 pályasík (8+1 műhold/pályasík) 64.8° az egyenlítő síkjával bezárt szög A pályasíkok 120°-onként 11 óra 15 perc keringési idő ~1300 kg, 3-7 év élettartam majdnem teljes kiépítettség a kilencvenes évek közepén, napjainkban 19/15 db üzemel A gázipar fellendülése miatt 2008-ra FDS-t igérnek
GLONÁSSZ
GNSS rendszerek
12
Galileo (Európai Unió – civil üzem.) 30 műhold / 3 pályasík (9+1 műhold/pályasík) 2005.december vége = az 1. műhold már sugároz ~23 616 km, 56° p. inklináció, 14 óra 4 perc ker. ~680 kg, ígért teljes kiépítettség (FDS) ~2008 ☺ új frekvenciák L5 (E5A-B) 1164-1215MHz, (E61260-1300 MHz), E2-L1-E1 1559-1591 MHz !!! Pozitívum: civil, független, pontosság, integritás adatok akár 6 másodpercen belül, ingyenes is Negatívum: civil (pénzforrás), várhatóan 4-8 év mire rendszerbe áll, új GNSS vevők kellenek L1!-L5-L2 GNSS rendszerek
13
GALILEO GPS
GNSS rendszerek
14
2007-ben a GPS = NAVSTAR ?
a) NEM, van máááásik… b) IGEN, ma már/mégicsak ☺ ГЛОНАСС NAVSTAR GALILEO BEIDOU
= 24 / 15 " = 24 / 29 ☺ = 30 / 1 # = 35 / 4 ???
Működési elv: 1 ismert táv R=20.200 km Gömbfelületen bárhol
GNSS rendszerek
16
Működési elv: 2 ismert táv
R2
R1
R1=20.200 km R2=20.199 km A két gömbfelület metszésében lévő körön
GNSS rendszerek
17
Működési elv: 3 ismert táv, trianguláció
R3
R2
R1
R1=20.200 km R2=20.199 km R3=20.201 km A három gömbfelület metszésében 2 pont!!!
GNSS rendszerek
18
Működési elv: 4 ismert táv = egyértelmű R1
R1=20.200 R2=20.199 R3=20.201 R4=20.202
km km km km
R4
R3
R2
1 pont!!!
GNSS rendszerek
19
Egyszerű... •A mérés a geodéziában alkalmazott „ívhátrametszéses helymeghatározás” kiterjesztése a világűrbe •Nem kell „összelátás” a földi pontok között •A műholdak pontos pályán-tartása fontos •Az atomórák (Rb, Cs) „pontossága” – a mérés alapja (0.000 000 000 000 sec. alatti időmérési tartomány) •Nagyon leegyszerűsítve s = v * t az alapja mindennek
•Nincs (ill. lassú, SoL-re nem megfelelő=~6h) integritási adat
GNSS rendszerek
20
Slágerkérdés zárthelyi dolgozatban: Milyen pontos a GPS (műszered/rendszer)? A beérkezett válaszok: 1.0 : fogalmam sincs, „nagyon”… 1.1 : „amit kiír a gép a kijelzőre”, 1 méter stb. 2.0 : nem roszabb az esetek 95%-ban +-30 métertől (de átlagosan 5-10m körül) ÉN : Az attól függ… (a lista többoldalas, pl: mérési módszer függő, akár szub-mm…) GNSS rendszerek
21
A mérést terhelő hibaforrások •Véletlen hibák, zaj (átlaga nem módosítja a pontosságot) •Szisztematikus v. „szabályos” hibák (egy irányba húz) •Durva hibák (műszer, program, műhold) •Ionoszféra, troposzféra > •Rádiófrekvenciás (jammer) hibák •Multipath •A fentiek kombinációi (horror) •A FELHASZNÁLÓ (káosz) •…
GNSS rendszerek
22
Hibajavítási technikák • 1. 2. 3. •
Differenciális mérési módszerek: WAAS, EGNOS, MSAS (ingyenes) Omnistar, Landstar (kommerciális) Földi permanens GPS hálózatok Felhasználó okítás ☺
GNSS rendszerek
23
WAAS/EGNOS/MSAS SBAS (Space Based Augment. System)
GNSS rendszerek
24
Mire használható még a GPS?
Bármire ha az nem SoL alkalm.: -jármű navigáció -geocaching, -kukásautó monitoring -autóbusz közlekedés PKV, BKV -gépkocsi „vagyonvédelem” -intelligens lakat/konténer … GNSS rendszerek
25
Geocaching • • • • • •
Mi is ez? Miért lehetséges? 2000.05.02 !SA Miért terjedt el? Ár / méret / tudás arány Kinek jó ez? Kell ez nekünk? Mi kell „hozzá”?
GNSS rendszerek
26
Magyarországi „kincskeresők”
GNSS rendszerek
27
Magyarország geoládái (ma: ~1600 db. )
GNSS rendszerek
28
Budapest és környéke (~200 geoláda)
GNSS rendszerek
29
Lányok a bozótban, GCCSEL 109.
http://www.geocaching.hu GNSS rendszerek
30
Köszönöm a türelmet ! (és elnézést a hadarásért…)
Kérdés?
Az előadásban bemutatott ábrák/képek részben az interneten található helyekről származnak. A szerzők tulajdonosi jogai fenntartva.
GNSS rendszerek
31
Fontosabb internetes források: • • • • • • •
http://tycho.usno.navy.mil/gps.html http://www.glonass-ianc.rsa.ru http://www.esa.int/esaNA/galileo.html http://gps.elte.hu http://www.geocaching.hu http://www.urvilag.hu http://www.google.com ☺
És végül: • Ha maradt megválaszolatlan kérdés:
[email protected] GNSS rendszerek
32
