Żagle

Żagle
technika
36
maj 2010
Nawigacja elektroniczna dla każdego, cz. II
n Na ekranie plotera jachtu cumującego w marinie Aganu pozycja wyświetlana była z 200-metrowym błędem
n Ręczne odbiorniki GPS są tanie i wygodne
wrócić do pytania o dokładność samego systemu. Obecnie satelity GPS umożliwiają
standardowy dostęp do dokładności rzędu
kilku metrów. 1 maja 2000 r. na polecenie
prezydenta Billa Clintona Departament
Obrony USA wyłączył mechanizm Selective
Availability, którego zadaniem było wprowadzanie zakłóceń skutkujących obniżeniem standardowej dokładności do 100 m.
Zatem od blisko 10 lat satelity udostępniają
sygnał o dokładności pozycji od 4 do 12 m.
Dokładność ta zależy od kilku czynników
będących źródłem błędów. Czasami błędy
się znoszą, ale czasami… sumują. Ustalenie
naszej pozycji wiąże się w systemie GPS
z pomiarem różnicy czasu, jaki upływa od
momentu wysłania sygnału przez satelitę
do momentu jego odbioru przez naszą antenę. Zatem błąd naszej pozycji wiąże się ze
wszystkimi czynnikami mającymi wpływ na
propagację fali elektromagnetycznej o częstotliwości około 1,3 GHz oraz położenia
anten nadawczej i odbiorczej. W praktyce
oznacza to wpływ zmiennego stanu jonosfery i umiejscowienie anteny odbiorczej
GPS. Na błąd związany z dokładnością orbity satelit oraz na błąd zegarów atomowych
systemu globalnego pozycjonowania raczej
wpływu nie mamy.
Pozostaje nam ograniczyć błąd (lub wziąć
poprawkę na niego) związany z jonosferą i właściwym umiejscowieniem anteny
odbiorczej (patrz ramka). Klasycznym rozwiązaniem błędu jonosferycznego jest zastąpienie odbiornika GPS urządzeniem DGPS.
DGPS eliminuje praktycznie błędy związane
z zegarami satelitów, efemeryd oraz opóźnieniami jono- i troposferycznymi. Obecnie,
przy zastosowaniu satelitarnych systemów
WAAS i EGNOS, odbiorniki DGPS nie po-
przyda. To tak jakbyśmy chcieli ustalić pozycję jachtu z odległości 2 Mm z namiarów
na zielone i czerwone światło główek portu
w czasie deszczu. Dlatego ważne jest, abyśmy
mogli sprawdzić, jak nasza antena widzi satelity, i ocenić przydatność ich sygnału do pomiaru. Może się zdarzyć sytuacja, w której należy
zaczekać z pomiarem kilka minut, aż satelity
oddalą się od siebie. Do oceny jakości odbieranego sygnału służą trzy współczynniki:
• HDOP – opisujący siłę geometrycznej
konfiguracji widocznych satelitów dla
współrzędnej poziomej. Gdy wszystkie
widoczne satelity są blisko siebie, wartość
HDOP jest wysoka, co oznacza słabą geometrię. Im niższa wartość HDOP, tym precyzja
odczytu GPS jest większa. Wartości HDOP
poniżej 3 oznaczają wysoki poziom precyzji odczytu, natomiast powyżej 10 mogą
być przydatne jedynie przy orientacyjnym
ustalaniu położenia;
• VDOP – opisujący siłę geometrycznej konfiguracji widocznych satelitów
dla współrzędnej pionowej. Podobnie jak
w przypadku HDOP;
• PDOP – opisujący siłę geometrycznej
konfiguracji widocznych satelitów dla wyznaczenia współrzędnych przestrzennych
(3D). Przyjmuje się, że jeśli PDOP wynosi
1 – 3, to warunki do obserwacji są bardzo
dobre, gdy 4 – 5 – dobre, gdy 6 – słabe (ale dostateczne), natomiast nie należy wykonywać
obserwacji, gdy PDOP przekroczy 6.
Standardową pochodną (poza pozycją)
używania odbiornika GPS jest rejestracja
przebytej drogi (log), wyliczenie aktualnej
prędkości i kursu jednostki oraz wyznaczenie dokładnego czasu UTC. Pamiętajmy
jednak, że podawany przez GPS kurs jest
wartością rzeczywistą. Nie ma więc potrze-
n Najczęściej stosuje się dziś na jachtach chartplottery. Są dość drogie, ale pozwalają wyświetlać oprócz
map także wskazania radaru, wiatromierza, logu,
echosondy i innych urządzeń
trzebują dodatkowych anten. Zastosowanie
odbiorników GPS z funkcjonalnością dekodowania sygnału WAAS/EGNOS powoduje
wzrost dokładności odbieranej pozycji do
wartości od 1 m do 5 m.
Jakość uzyskanej pozycji
Ważnym elementem w trakcie pomiaru
pozycji jest również znajomość aktualnego
rozmieszczenia satelitów. Pozwoli nam on
ocenić wiarygodność pozycji. Wiemy, że
sygnał GPS jest bardzo słaby. Wiemy również, że aby wyznaczyć pozycję, odbiornik
musi „widzieć” przynajmniej cztery satelity.
Jeśli odbierane satelity znajdą się akurat nad
naszym jachtem, ich pomiar na niewiele się
Żagle | www.zagle.com.pl