Inżynieria Ruchu Morskiego - Akademia Morska w Szczecinie

Transkrypt

AKADEMIA MORSKA
W SZCZECINIE
Instytut Inżynierii Ruchu Morskiego
Zakład Urządzeń Nawigacyjnych
Ćwiczenie nr 9
Ocena dokładności wskazań odbiornika RS
5300C wraz z odbiornikiem CSI MBX-2 systemu
DGPS.
Szczecin 2006
Ćwiczenie nr 9:
Temat:
O cena dokładności wskazań odbiornika RS 5300C systemu DGPS
Ocena dokładności wskazań odbiornika RS 5310 systemu
DGPS
1. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest praktyczne wykorzystanie odbiornika nawigacyjnego systemu GPS RS 5300C z panelem sterującym RS 5310 firmy Shipmate oraz odbiornika
poprawek różnicowych CSI MBX-2 ze szczególnym uwzględnieniem funkcji GPS,
DGPS i nawigacyjnych do określania pozycji oraz oceną jego dokładności na podstawie
analizy statystycznej oraz teorii błędu.
2. Zakres przygotowania teoretycznego i części wstępnej sprawozdania:
Do zaliczenia ćwiczenia obowiązuje znajomość zasady działania systemu GPS
oraz DGPS. W szczególności obowiązuje: znajomość segmentów systemu GPS i
DGPS, zasady pomiaru linii pozycyjnej i pozycji obserwowanej, procedury wyboru
elipsoidy odniesienia, źródeł błędów, stosowanych filtrów statystycznych, zasady pomiaru poprawek różnicowych i ich transmisji, stosowanych formatów redukcji błędów
poprawek, uzyskiwanych dokładności.
Część wstępna sprawozdania winna zawierać
-
tabelę nagłówkową
-
cel ćwiczenia
-
opis układu pomiarowego
-
algorytm wykonywania ćwiczenia
-
tabele pomiarowe
3. Opis układu pomiarowego:
Ćwiczenie wykonywane jest przy stanowisku w sali 408. Układ pomiarowy składa się z:
− automatycznego odbiornika satelitarnego typu SHIPMATE RS 5300C GPS Navigator;
− panelu sterującego użytkownika do tego odbiornika typu SHIPMATE RS 5310;
− odbiornika poprawek różnicowych CSI MBX-2;
− anteny odbiornika SHIPMATE RS5300C GPS umieszczonej na dachu uczelni;
-2-
Ćwiczenie nr 9:
− anteny odbiornika poprawek różnicowych (pętlowa, symbol MBL-1) umieszczonej
na dachu uczelni.
MBL-1
RS 5310
MBX-2
ANT
GND
POWER
DATA
ANT
DGPS
POWER
RS 5300C GPS
12 VDC
RTCM SC 104
12 VDC
Rys. 3.1. Schemat połączeń urządzeń segmentu użytkownika systemu DGPS.
Rys. 3.2.
Odbiornik satelitarny GPS - SHIPMATE RS 5300C
RS 5310 oraz z odbiornikiem poprawek różnicowych MBX-2.
z
panelem
sterującym
SHIPMATE RS 5300C (rys. 3.2) jest wielokanałowym odbiornikiem GPS z bogatymi możliwościami dołączenia urządzeń zewnętrznych (logu, żyrokompasu, plotera,
-3-
Ćwiczenie nr 9:
drukarki, paneli sterujących). Jego oprogramowanie wspiera następujące formaty
transmisji danych: NMEA 0180 simple, NMEA 0180 complex, NMEA 0183, printer,
FURUNO.
Na panelu sterującym SHIPMATE RS 5310 (rys. 3.3) znajduje się 15, w większości wielofunkcyjnych, klawiszy. Funkcje opisane są na klawiszach i odnoszą się bezpośrednio do wywoływanych przez wciśnięcie klawiszy procedur. Użycie czerwonego
klawisza razem z klawiszem funkcyjnym oraz wciśnięcie → po klawiszu funkcyjnym
udostępnia dodatkowe funkcje.
GPS
4 A
56 52. 798 N
13 32. 715 E
0
DI SP
DATA
LOCAL 11: 22
06 NOV 1996
TOGGLE
WP/ PLOT
CLEAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Rys. 3.3. Panel sterujący odbiornika satelitarnego GPS - SHIPMATE RS 5310.
Zawsze warto mieć na uwadze, że:
HELP
- dostarcza użytkownikowi pomocnych informacji na temat wyświetlanych danych;
TOGGLE
- przełącza między możliwymi opcjami;
CLEAR
- kasuje błędnie wprowadzone dane i wychodzi z procedur;
LIGHT
- reguluje jasność;
RED LIGHT - reguluje kontrast;
2×CLEAR
- wyłącza wyświetlacz, po wciśnięciu dowolnego klawisza następuje ponowne włączenie.
Panel czołowy odbiornika MBX-2 (rys. 3.4) zawiera wyświetlacz cyfrowy, diodę
wskaźnikową „SIGNAL LOCK” i klawiaturę składającą się z trzech przycisków. W
momencie, gdy odbierana jest wiadomość zawierająca poprawki dioda LOCK świeci się
światłem ciągłym. Do poruszania się po funkcjach odbiornika służy klawiatura (dwa
przyciski ze strzałkami i przycisk ENTER). Klawiatura ta umożliwia szybkie poruszanie się po funkcjach odbiornika.
-4-
Ćwiczenie nr 9:
Frq 288.00
ENTER
SIGNAL
LOCK
MBX-2
CSI
Radio Beacon Receiver
Rys. 3.4. Panel czołowy odbiornika poprawek różnicowych CSI MBX-2
Strzałki służą do poruszania się z lewej do prawej strony „drzewa funkcji” (rys. 3.5).
Wciśnięcie dwóch strzałek jednocześnie umożliwia powrót do poprzedniego poziomu
menu. W przypadku, gdy ustawiony jest poziom 1 to przyciśnięcie dwóch strzałek jednocześnie powoduje włączanie i wyłączanie wyświetlacza. Przycisk ENTER używany
jest do wybierania niższych poziomów menu lub do potwierdzania wprowadzonych danych. Aby przejść na wyższy poziom menu można także wybrać funkcję „Exit” i wcisnąć ENTER.
-5-
Ćwiczenie nr 9:
Power Up
Software version
Frequency
Frq
Alt Beacon
MANUAL FRQ lub
BEACON NAME
Sel Beacon
Set Freq
Performance
PRF
Signal/Noise Ratio
SNR
MSK Mode
MSK Rate
Manual Rate
50 b/s
100 b/s
200 b/s
Non Std
Auto Mode
Poprzednia
stacja
Auto Rate
Signal Strength
SS
Level 1
Level 2
Setup
Auto Srch
Level Auto 1
Exit
Return to
level 1
gdy Auto Rate
Brightness
I/O Setup
Exit
Level 3
Return to
level 2
Up/Down
Input
Baud Rate
Exit
NMEA-0183
None
300 Baud
1200 Baud
2400 Baud
4800 Baud
9600 Baud
19200 Baud
Return to
level 3
Level 4
Auto Srch
Frequency
Frq
Station Data
Beacon No.
Auto Srch
Performance
PRF
Manual Tune
Signal/Noise Ratio
SNR
Setup
Level Auto 2
Exit
Return to level Auto 1
Return to Level 1
Brightness
Signal Strength
Level Auto 1
SS
I/O Setup
Erase Auto
Exit
Return to level Auto 2
Rys. 3.5. Wykaz funkcji odbiornika poprawek różnicowych CSI MBX-2
-6-
Ćwiczenie nr 9:
4. Wykonanie ćwiczenia:
W trakcie wykonywania ćwiczenia należy sporządzać notatki dotyczące wykonywanych czynności, obliczeń oraz spostrzeżeń.
1) Włączyć panel użytkownika RS 5310 poprzez wciśnięcie dowolnego przycisku. Jeżeli wyświetlacze na panelu użytkownika pozostają ciemne (brak podświetlenia) to
należy postąpić według podanej procedury. Włączyć zasilacz. Włączyć odbiornik
RS 5300 C przełącznikiem na panelu czołowym. Świecenie diody żółtej sygnalizuje, że odbiornik jest włączony.
2) Ustawić w odbiorniku poprawek różnicowych (MBX-2) stację referencyjną
HAMMERODDE. W tym celu wcisnąć ENTER, wybrać funkcję SEL BEACON,
wcisnąć ENTER. Przyciskami strzałek wybrać HAMMERODE i wcisnąć ENTER.
3) Po wyborze stacji i zaświeceniu się diody „Lock” ustawić na wyświetlaczu MBX-2
„SNR” (stosunek sygnał/szum).
4) Ustawić elipsoidę odniesienia w RS 5310 na WGS-84 (wykaz elipsoid znajduje się
w załączniku 1) poprzez wciśnięcie CONFIG, →, DATA, numer kodu, DATA.
5) Ustawić rodzaj demodulacji na MSK (MSK DEMODULATOR) poprzez wciśnięcie
CONFIG, → do momentu pojawienia się na wyświetlaczu komunikatu o rodzaju
wybranej demodulacji, DATA, TOGGLE, DATA.
6) Ustawić opcję „2D NAVIGATION” wykorzystując funkcję CONFIG.
7) Na ekranie górnym RS 5310 ustawić pozycję (przycisk POS), na ekranie dolnym
ustawić śledzony segment kosmiczny (przycisk STAT). Zmiana ekranu odbywa się
poprzez przełączanie przyciskami RED, DISP. O tym, który ekran jest aktywny informuje znak podkreślenia pojawiający się po lewej stronie wyświetlacza.
8) Przed przystąpieniem do pomiarów uzupełnić tabelę 1 wykorzystując funkcję STAT
na RS 5310 (S/N po wciśnięciu →, EL oraz AZ po kolejnych wciśnięciach →):
Data: ........
Godz.:.......
SAT 1
SAT 2
SAT 3
SAT 4
NR: ..........
NR: ..........
NR: ..........
NR: ..........
EL: ...........
EL: ...........
EL: ...........
EL: ...........
Tabela 1. Informacja o wykorzystywanym segmencie kosmicznym.
-7-
AZ:...........
AZ:...........
AZ:...........
AZ:...........
S/N:..........
S/N:..........
S/N:..........
S/N:..........
Ćwiczenie nr 9:
9) Przez 10 minut notować wskazania odbiornika (co 30 sekund), a wyniki obserwacji
zamieścić w tabeli 2 (SNR z odbiornika MBX-2).
L.p.
Szerokość (ϕ)
Długość (λ)
HDOP
Stosunek sygnał/szum
Zmiany śledzonego
(SNR)
segmentu kosmicznego
1
...
20
Tabela 2. Wyniki pomiarów.
10) Przełączyć odbiornik na „3D NAVIGATION” wykorzystując funkcję CONFIG.
11) Ustawić na górnym wyświetlaczu pozycję (przyciski RED, POS), a na dolnym śledzony segment kosmiczny.
12) Przed przystąpieniem do pomiarów uzupełnić tabelę 1.
13) Przez 10 minut notować wskazania odbiornika (co 30 sekund), a wyniki obserwacji
zamieścić w tabeli 3. Uwaga ! - odczyt współrzędnych geograficznych pozycji i wysokości można uzyskać poprzez przełączanie przyciskiem „→” w funkcji RED,
POS.
L.p.
Szerokość
(ϕ)
Długość
(λ)
Wysokość
(h)
PDOP
(SNR)
Zmiany śledzonego
1
...
20
Tabela 3. Wyniki pomiarów.
14)
Powtórzyć cykl pomiarowy (od punktu 6 ÷ 13) zmieniając
uprzednio stację referencyjną na DZIWNÓW poprzez ustawienie częstotliwości 283.5 kHz.
-8-
Ćwiczenie nr 9:
5. Opracowanie wyników badań.
Do każdego poniższego podpunktu (1 – 4) należy zamieścić wnioski szczegółowe w
aspekcie dokonywanych obliczeń i pomiarów. Na końcu sprawozdania zamieścić
wnioski końcowe w aspekcie wykonywanego ćwiczenia. Są to warunki konieczne
do pozytywnego zaliczenia sprawozdania.
1) Obliczyć wartości średnie i odchylenia standardowe ϕ, λ, h.
2) Obliczyć koła błędów dla pozycji uzyskanych z czterech serii pomiarowych.
3) Przedstawić na wykresach przebieg zmian ϕ, λ, h w funkcji czasu w zależności od
wykorzystanej stacji referencyjnej i rodzaju nawigacji (2D lub 3D).
4) Obliczyć odległości pomiędzy pozycjami średnimi uzyskanymi z pomiarów, a pozycją geodezyjną laboratorium określoną na elipsoidzie WGS 84:
ϕ = 53° 25′ 44,71″ N λ = 014° 33′ 49,02″ E
5) Sprawozdanie zakończyć wnioskami z przeprowadzonych badań.
UWAGA: W sprawozdaniu należy zamieścić oryginał tabel pomiarowych.
-9-
Ćwiczenie nr 9:
Tabele pomiarowe
Stacja różnicowa: . . . . . . . . . . . . . . . .
Data: ........
Godz.:.......
L.p.
SAT 1
SAT 2
SAT 3
SAT 4
Szerokość (ϕ)
NR: ..........
NR: ..........
NR: ..........
NR: ..........
Długość (λ)
EL: ...........
EL: ...........
EL: ...........
EL: ...........
HDOP
AZ:...........
AZ:...........
AZ:...........
AZ:...........
S/N:..........
S/N:..........
S/N:..........
S/N:..........
Zmiany śledzonego
(SNR)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Osoby wykonujące ćwiczenie:
Podpis prowadzącego:
- 10 -
Ćwiczenie nr 9:
Tabele pomiarowe
Data: ........
Godz.:.......
L.p.
Szerokość
(ϕ)
SAT 1
SAT 2
SAT 3
SAT 4
NR: ..........
NR: ..........
NR: ..........
NR: ..........
Długość
(λ)
Wysokość
(h)
EL: ...........
EL: ...........
EL: ...........
EL: ...........
PDOP
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
- 11 -
AZ:...........
AZ:...........
AZ:...........
AZ:...........
(SNR)
S/N:..........
S/N:..........
S/N:..........
S/N:..........
Zmiany śledzonego
Ćwiczenie nr 9:
Tabele pomiarowe
Data: ........
Godz.:.......
L.p.
SAT 1
SAT 2
SAT 3
SAT 4
Szerokość (ϕ)
NR: ..........
NR: ..........
NR: ..........
NR: ..........
Długość (λ)
EL: ...........
EL: ...........
EL: ...........
EL: ...........
HDOP
AZ:...........
AZ:...........
AZ:...........
AZ:...........
S/N:..........
S/N:..........
S/N:..........
S/N:..........
Zmiany śledzonego
(SNR)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
- 12 -
Ćwiczenie nr 9:
Tabele pomiarowe
Data: ........
Godz.:.......
L.p.
Szerokość
(ϕ)
SAT 1
SAT 2
SAT 3
SAT 4
NR: ..........
NR: ..........
NR: ..........
NR: ..........
Długość
(λ)
Wysokość
(h)
EL: ...........
EL: ...........
EL: ...........
EL: ...........
PDOP
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
- 13 -
AZ:...........
AZ:...........
AZ:...........
AZ:...........
(SNR)
S/N:..........
S/N:..........
S/N:..........
S/N:..........
Zmiany śledzonego
Ćwiczenie nr 9:
Załącznik [1] - Lista elipsoid odniesienia wykorzystywanych w odbiorniku SHIPMATE RS5300C.
Przed naniesieniem pozycji z RS 5300 C na mapę należy upewnić się, czy mapa skonstruowana jest
według tej samej elipsoidy odniesienia (Datum), która aktualnie jest stosowana do wyliczenia φ i λ w odbiorniku GPS.
Numeracja elipsoid w RS 5300 C (po wciśnięciu CONFIG POS w RS 5310):
00
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
WGS 84
European (International) Datum
North American 1927 (Clarke) Datum
North American 1927 Datum Alaska & Canada
Tokyo (Bessel) Datum
Australian Geodetic (Australian National)
Ordnance Survey of Great Britain 1936 (AIRY)
South American-Provisional South American
South American-Corrego Alegre (International)
South American-Campo Inchauspe (International)
South American-Chau Astro (International)
South American-Yacare (International) *
Old Hawaiian (International) Maui*
Old Hawaiian (International) Oahu*
Old Hawaiian (International) Kauai*
Adindan (Clarke 1880)
ARC 1950 (Clarke 1880)
Bukit Rimpah (Bessel) *
Camp Area Astro (International) *
Djakarta (Bessel)
Geodetic Datum 1949 (International)
Ghana (WGS 84) **
Guam 1963 (Clarke 1866)
Segara (Bessel) *
Serindung (WGS 84) **
Herat North (International) *
Hjorsey 1955 (International)
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
Hu-Tzu-Shan (International) *
Indian (Everest)
Ireland 1965 (Modified Everest)
Kertau-Malayan, Revised Triangulation, Modified
Everest
Liberia 1964 (Clarke 1880)
Luzon (Clarke 1866)
Merchik Clarke 1880)
Montjong Lowe (WGS 84) **
Nigeria-Minna (Clarke 1880)
Qurnoq (International)
Qurnoq Datum 1927 (International), covers the
area from Cape Farvel to Cape Alexander
Scoresbysund Datum 1952 (International), covers
the area along the coast from approx. 60°N to 75°N
Angmassalik Datum 1958 (International), covers
the area around Angmassalik
Sierra Leone 1960 (WGS 84)
Tanarieve Observatory 1924*
Timbalai (Bessel)
Voirol (WGS 84) **
Special Datum (SD) MGRS Related Indian Datum
(Everest)
SD Luzon Special (Clarke 1866)
SD Tokyo Special (Bessel)
SD WGS 84 Special
WGS 72
Swedish Datum (Updated Bessel)
Dokładnie określone elipsoidy odniesienia (oraz zera mapy) to np. 02 North American 1927 lub 01 European
Datum. Maksymalny błąd przy ich konwersji do WGS 84 nie powinien przekroczyć 25 m. Przy mniej dokładnie odwzorowanych elipsoidach błąd konwersji może sięgać kilkuset metrów.*
*
**
elipsoidy o gorszej dokładności konwersji na WGS 84
nie jest przeprowadzana konwersja z tej elipsoidy na WGS 84, w związku z tym pozycja pokazywana jest
tylko w WGS 84
- 14 -

Inżynieria Ruchu Morskiego - Akademia Morska w Szczecinie

Transkrypt

Podobne dokumenty

J - 37N Odbiornik radiowy

Piotr Moroń i Damian Kaczmarczyk motywacja opis

gniazdo tv-sat-radio końcowe karre gniazdo tv-sat-radio

Bakista - Słownik pojęć systemu GPS

Radiostacja R-3505 jest doręcznym nowoczesnym środkiem

pobierz plik

Rain-Clik Bezprzewodowy

Pobierz

Zwrotnica SAT/TV 2/1 D.S.E SSC1