Transcript Hoe weet een GPS waar hij is En andere weetjes http://timeandnavigation.si.edu/satellitenavigation Inleiding Hier zijn we (zeker weten) Wat is GPS voor de doorsnee gebruiker De aanduiding.

Hoe weet een GPS waar hij is
En andere weetjes
http://timeandnavigation.si.edu/satellitenavigation
Inleiding
Hier zijn we
(zeker weten)
Wat is GPS voor de doorsnee gebruiker
De aanduiding van een icoontje op een kaart met de
juiste positie waar we ons bevinden.
Hoe dat icoontje weet waar het moet staan ??????
(iets met satellieten of zo…. en een computer denk ik, want
De computer heeft het berekend….)
De complexe weg die op dat moment al is afgelegd, het aantal
mensen dat 24h op 24h er aan werkt om de benodigde satellieten
op koers te houden enz. enz. om dat ene punt te bepalen,
dat is de technische kant van het verhaal. Het verhaal van hoe weet een GPS waar hij is.
Inleiding
-Satelieten
- Gronstations en uplink stations
- Personeel om dagdagelijks te sturen
- Een niet te overzien aantal computers
…. Met als resultaat…
Dit (ene) punt is het
resultaat van het GPS
gedeelte
De coordinaten waar de
ontvanger op dit tijdstip
zich bevind + de hoogte
Boven de lijn is het GPS gedeelte
Vanaf hier zijn het de toepassingen
- Plaatsbepaling op een kaart (mapping).
- Route berekening.
- Snelheidsbepaling.
- Digitaal kompas.
- Plaatsbepaling waar een foto is genomen.
-Zwemvesten met automatische plaatsbepaling van de drenkeling.
- Enz… enz.
De eerste doelstelling
Truus
• De eerste doelstelling van het eerste satelliet navigatie
systeem (TRANSIT) uit 1960…..1978 was opgesteld door
de Joint Program Office (JPO) en luide als volgt
• The mission of this Program is to:
•
•
1. Drop 5 bombs in the same hole, and
2. Build a cheap set that navigate ( < $10.000)
• Dus het was niet bedoeld om de weg naar het huis van
tante Truus te vinden.
•
•
•
https://www.princeton.edu/~achaney/tmve/wiki100k/docs/Transit_(satellite).html
http://nl.wikipedia.org/wiki/Transit_(navigatiesysteem)
http://timeandnavigation.si.edu/satellite-navigation/reliable-global-navigation/firstsatellite-navigation-system/transit-satellites
Eerst een beetje geschiedenis
•
•
•
•
The decision to discontinue
1973 Het GPS programma wordt selective
goedgekeurd
availability is the latest
measure in an ongoing effort to
1978 De eerste satelliet wordt gelanceerd
make GPS more responsive to
civil and commercial users
1993 In augustus zijn er 24 satellieten
in omloop
worldwide...This
increase in
accuracy will allow new GPS
1994 In februari declareert het FAA
(Federal
applications
to Aviation
emerge and
Agency) het GPS systeem gereedcontinue
voor gebruik
to enhance the lives of
people around the world.
• 2000 1 mei Bill Clinton heft de precisie beperking voor de
gewone gebruikers op en geeft dus de start voor het
huidige GPS gebruik.
•
•
http://www.spacedaily.com/news/gps-00d.html
http://www.navigon.com/portal/us/uebernavigon/presse/artikel/Tenth_Anniversa
ry_of_Open_GPS.html
Waar bevinden zich die satellieten
• Er zijn 24 satellieten
• Er zijn 6 “Orbital planes”
http://en.wikipedia.org/wiki/Orbital_plane_(astronomy)
• Er zijn 4 satellieten per orbit
• De hoogte waar de satellieten vliegen is 20.200 km
• 1 orbit period (omwentelling) duurt 11h 57min 57.26 sec
(Dus 2 omwentellingen per dag).
Zie ook http://www8.garmin.com/aboutGPS/
Wie beheerd de satellieten
• Het hoofd controle station is de Falcon Air Base in
Colorado Springs.
• 5 strategisch geplaatste onbemande stations rond de
wereld, via satelliet verbonden met Colorado Springs.
• 3 grond antennes rond de evenaar.
• 2 back up hoofdstations in sunnyvale California en in
Rockville Maryland.
• Om de paar uur wordt elke GPS satelliet van nieuwe
correcte data voorzien (Tijd…. Positie)
Wat verstuurd een satelliet
•
•
GPS satellieten versturen 2 laag vermogen radio signalen (L1 en L2
genoemd) De niet militaire gebruiker (wij dus) gebruiken de L1 band
(1575,42MHz in de UHF band) Dit signaal gaat door wolken glas en
plastiek, maar niet door gebouwen en bergen.
Het GPS signaal bestaat uit 3 componenten.
•
•
•
Een pseudorandom code die een ID code is om de satelliet te herkennen
Ephemeris data welke constant wordt uitgezonden en bevat de zeer juiste
datum en tijd en de positie op de orbit.
Almanac data welke de juiste positie in de ruimte bevat van alle satellieten over
een bepaalde tijd.
http://www.allesovergps.nl/
http://nl.wikipedia.org/wiki/Satellietnavigatie
* http://telescript.denayer.wenk.be/2011-12/b5b/public_html/werking.shtml
http://www.weethet.nl/dutch/gps_howitworks.php
http://www.mountainbike.nl/forum/viewtopic.php?t=38159
* http://xenon.colorado.edu/spotlight/index.php?action=kb&page=42
Wat doet de ontvanger met dit signaal
• Afstand bepaling tussen de GPS en de satelliet door de
tijd van aankomst signaal – tijd van verzenden geeft de
tijd van de afgelegde weg. We weten de snelheid die het
signaal van de satelliet heeft, dus kunnen we de afstand
tussen GPS en satelliet berekenen.
•
•
Voor de juiste berekeningen van het tijdsverschil en de
bijhorende
om het
puntruimte
op de aarde
In het signaal
zit ookdriehoeksmeting
de juiste plaats
in de
vantede
satelliet op bepalen…
moment van verzenden.
Zie “Satellite Navigation Using GPS, GALILEO 2005” blz 29 en
We moetenverder
minimum 3 satelliet afstanden kennen om via
ruimtelijke driehoeksmeting het punt op aarde te kunnen
bepalen
•
•
TOA = Time Instant of Arrival – Time Instant of Transmission
Speed Of Light × Time Of Arrival = Distance
•
Wat bepaald de nauwkeurigheid
Het gelijklopen van de zenders en ontvanger zijn klok. Aangezien
de afstand wordt gemeten door het verschil in tijd, is de tijd cruciaal voor de
juistheid.
•
De juistheid van de satelliet positie.
Dit is in een zee van ruimte zeker geen klein bier als opgave.
•
•
•
De juistheid van de correctie van de troposphere (12..20 km
hoogte) GPS en de troposphere.pdf
De ionosphere (75..500km hoogte) fouten. Dit is afhankelijk
van de hoek dat het signaal van de satelliet t.o.v de ontvanger
door deze lagen gaat. GPS en de ionosphere.pdf
Op lager niveau zijn er dan nog de reflecties en blokkeringen
door gebouwen en dergelijke.
http://xenon.colorado.edu/spotlight/index.php?action=kb&page=7
Hoe verhoogd men de nauwkeurigheid
Door extra grondstations kan de
nauwkeurigheid drastisch worden verhoogd.
Van belang voor vliegvelden (aanvliegende
vliegtuigen)
http://en.wikipedia.org/wiki/Wide_Area_Augmentation_System
http://nl.wikipedia.org/wiki/European_Geostationary_Navigation_Overlay_Service
Hoe verhoogd men de nauwkeurigheid
Voor zeer nauwkeurige specifieke toepassingen
zijn er kleine basisstations die een korrectie signaal
Kunnen maken waardoor de GPS nauwkeurigheid voor
Bv. De landbouw tot op 2cm kunnen gaan
•
•
http://www.agrometius.nl/producten/rtk-basisstation/
http://www.landbouwgps.nl/33/rtk-met-basisstation
Gebruikte boeken