Stanowisko nr 2. - Akademia Morska w Szczecinie

AKADEMIA MORSKA
W SZCZECINIE
Instytut Inżynierii Ruchu Morskiego
Zakład Urządzeń Nawigacyjnych
Ćwiczenie nr 4
Metody poprawiania dokładności parametrów
wektora stanu wyznaczanych przez odbiorniki
systemów nawigacyjnych
LABORATORIUM RADIONAWIGACJI
Szczecin 2006
Cel:
Celem ćwiczenia jest zaznajomienie studentów ze sposobami poprawiania
dokładności parametrów wektora stanu wyznaczanych przez odbiorniki systemów
nawigacyjnych.
Zagadnienia teoretyczne:
— Zasada działania systemu dgps
— Pojęcia: wektor stanu, poprawka różnicowa, wiek poprawki (AOC), EGNOS,
elevation mask
— Filtracja parametrów wektora stanu
— Czynniki wpływające na dokładność pozycji w GPS
— Czynniki wpływające na dokładność pozycji w DGPS
— Błąd cyklu w Loran C
Część wstępna:
Część wstępna do ćwiczenia pierwszego powinna zawierać:
•
Nagłówek w formie tabeli (Imię, Nazwisko, rok, grupa, temat i numer
ćwiczenia, data wykonywania ćwiczenia)
•
Cel ćwiczenia
•
Algorytm ćwiczenia
Sprawozdanie:
Sprawozdanie powinno składać się z części wstępnej, opracowania wyników
Polecenia umieszczone w ramkach z przebytego ćwiczenia oraz indywidualnych
wniosków każdego studenta.
Na końcu sprawozdania dołączyć brudnopis z podpisem prowadzącego
zajęcia.
TERMIN ODDANIA SPRAWWOZDANIA MIJA TYDZIEŃ OD DATY WYKONANIA
ĆWICZENIA.
!!! CZAS WYKONANIA ZADAŃ NA POSZCZEGÓLNYCH
STANOWISKACH NIE POWINIEN PRZEKROCZYĆ 8 MINUT !!!
Stanowisko nr 1
Leica MK 10 DGP
1. Jeżeli odbiornik jest wyłączony należy go włączyć
2. Nacisnąć klawisz CFG, na stronie CFG1 kursorem wybrać zakładkę DGPS.
Sprawdzić konfigurację dgps:
DGPS mode:
Fast decode:
Max age:
Message 16 alarm:
Alarm for no corrections:
Beacon receiver:
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
On
Yes
30s
Yes
Yes
internal
W razie potrzeby zmienić.
Nacisnąć klawisz DGPS i przy pomocy kursora wybrać stronę DGPS1.
Klawiszem E otworzyć stronę do edycji.
3.1. W opcji Station select przy pomocy kursora ustawić Manual.
3.2. Kursorem przejść do okna Reference station i przy pomocy klawiatury
alfanumerycznej wpisać nazwę wybranej przez siebie stacji. Dane dotyczące
stacji referencyjnej umieszczono w tabeli 1.
3.3. Kursorem wybrać parametr Frequency i przy pomocy klawiatury
alfanumerycznej oraz prawego klawisza softkey ”.” wprowadzić częstotliwość
stacji. Dane zatwierdzić klawiszem E. Zanotować kolejne informacje
wyświetlane w oknie Status:.
3.4. Po uzyskaniu pozycji dgps - Status: DGPS OK - zapisać informacje
dotyczące wybranej stacji zgodnie z tabelą 1.
3.5. Wyjaśnić na podstawie instrukcji do urządzenia str. 74 informacje zwarte w
prawym oknie strony DGPS1.
Nacisnąć klawisz GPS i zapisać wartości VDOP i HDOP oraz ilość widocznych i
używanych satelitów.
Nacisnąć klawisz CFG, w zakładce COG SOG ustawić:
5.1. filter time na 0.0s
5.2. Datum – WGS 84
5.3. GPS – elevation mask 30°
5.4. W zakładce Position – sprawdzić ustawienie HDOP alarm (yes i 8.0)
Wcisnąć klawisz GPS i zanotować ilość widocznych/używanych satelitów oraz
HDOP i VDOP. Skomentować ewentualne zmiany wywołane ustawieniami maski
wzniesienia.
Wcisnąć klawisz CFG i w zakładceGPS ustawić wartość elevation mask na 5°
Nacisnąć klawisz POS i zanotować minimalną i maksymalna wartość prędkości i
kursu w okresie 10 sekund.
Wcisnąć klawisz CFG i w zakładce COG SOG ustawić filtr na 30s następnie
nacisnąć klawisz POS i dokonać 10 sekundowej obserwacji prędkości i kursu.
Zanotować minimalne i maksymalne ich wartości. Skomentować ewentualne
zmiany wywołane ustawieniami filtra.
Tabela 1.
Nazwa stacji
Częstotliwość Beacon Id Boud rate Distance Noise Signal
Dziwnow
283.5
Hammerodde 292.0
Stanowisko nr 2.
®
FX 412 Pro systemu DGPS
1. Jeżeli odbiornik jest wyłączony należy go włączyć
2. Nacisnąć klawisz MENU, a następnie otworzyć podmenu DGPS MENU.
Uruchomić funkcję 0-DGPS i nacisnąć klawisz ENTER. Typ odbiornika
różnicowego ustawić na INTERN, natomiast tryb pracy odbiornika GPS na AUTO.
Wprowadzić jedną z wybranych stacji różnicowych, których dane umieszczono w
poniższej tabeli:
Nazwa stacji
Częstotliwość Boud SIGNAL % ERROR Station Id
[kHz]
LEVEL
Dziwnow
283.5
Hammerodde 292.0
100
100
3. Uzupełnić tabelę na podstawie danych z odbiornika. Zapisać numery satelitów,
dla których poprawki są odbierane.
4. W DGPS MENU wybrać funkcję 1-DGPS MESSAGE. Odczytać i zapisać ostatnią
wiadomość (instrukcja do urządzenia str. 44). Potwierdzić wiadomość klawiszem
ENTER.
5. W SYSTEM MENU wybrać funkcję 5-DISPLAY. Wybrać opcję ACCURACY i
zatwierdzić ją klawiszem ENTER.
6. W NAVIGATION MENU wybrać funkcję 4-SPEED FILTER. Ustawić wartość
równą 1 second. Potwierdzić klawiszem ENTER.
7. Nacisnąć klawisz Pos. Dokonać 10 sekundowej obserwacji dokładności,
prędkości i kursu. Zapisać minimalne i maksymalne ich wartości.
8. Punkty 5 i 6 powtórzyć dla filtra równego 30 sekund.
9. Wyjaśnić i skomentować wpływ ustawień filtra na zmiany prędkości i kursu oraz
ewentualne zmiany w dokładności pozycji (accuracy)
Stanowisko nr 3.
SHIPMATE RS 5300 systemu GPS i wideoplotera
SHIPMATE RS 2500
1. Jeżeli odbiornik jest wyłączony należy go włączyć
2. Wejść w SYSTEM SETUP naciskając klawisz CONFIG. Nacisnąć klawisz POS i
ustawić elipsoidę odniesienia na WGS 84. Spis elipsoid oraz ich oznaczenie
kodowe w instrukcji do urządzenia str. 30.
3. Włączyć wideoploter (Nacisnąć przycisk umieszczony w dolnej części listwy
między ekranem a klawiaturą wideoplotera. Odchylić klawiaturę i włączyć
wideoploter zmieniając położenie niklowanego przełącznika. Zatrzasnąć
delikatnie panel z klawiaturą.)
3.1. Nacisnąć klawisz MENU po czym wybrać funkcję TRACK PLOT przez
naciśnięcie klawisza 1.
3.2. Ustawić parametr INTERVAL na 1/POS naciskając odpowiednią ilość razy
klawisz 3.
3.3. Poprzez naciskanie klawisza CURSOR ustawić kursor w postaci dwóch linii
prostopadłych. Nacisnąć klawisz HOME ustawiając znacznik pozycji oraz
kursora w środku ekranu.
3.4. Nacisnąć klawisz 8 i klawisz ENTER (patrz informacja prawy dolny róg
ekranu) uruchamiając rysowanie śladu kolejnych pozycji, funkcja START
TRACK. Funkcja niedostępna w przypadku braku pozycji obserwowanej –
informacja w prawym dolnym rogu ekranu.
4. Zbadać wpływ elipsoidy odniesienia na dokładność nanoszonych pozycji
4.1. Zmienić elipsoidę odniesienia na EUROPEAN 1950 – patrz punkt 2.
4.2. Po kilku sekundach potrzebnych na przeliczenie pozycji dla nowej elipsoidy,
odczytać i zapisać namiar i odległość (4 linia od góry z prawej strony ekranu)
na pozycję kursora wskazującego pozycję odniesioną do elipsoidy WGS 84.
Na panelu sterującym nacisnąć klawisze CLEAR i POS, odczytać i zapisać
długość i szerokość geograficzną naszej pozycji na elipsoidzie EUROPEAN
1950.
4.3. Powtórzyć czynności z punktów 4.1 i 4.2 dla elipsoid TOKYO i
AUSTRALIAN 1966.
5. Na klawiaturze wideoplotera nacisnąć klawisze MENU, 1 i 7 zatrzymując
wykreślanie naszej pozycji, funkcja STOP TRACK. Potwierdzić klawiszem
ENTER, patrz informacja umieszczona w prawym dolnym rogu.
6. Po zakończeniu ćwiczenia w sprawozdaniu obliczyć odległości i namiary między
pozycją WGS 84 a pozycjami dla poszczególnych elipsoid. Wyniki porównać z
wartościami uzyskanymi na wideoploterze, skomentować ewentualne różnice.
Stanowisko nr 4.
GPSMAP 2010C
1. Jeżeli odbiornik jest wyłączony należy go włączyć
2. Ustawienie pozycji różnicowej
2.1. Nacisnąć klawisz MENU i kursorem wybrać zakładkę GPS Info. Następnie
nacisnąć klawisz DGPS Setup. Spisać możliwości wyboru źródła poprawek
różnicowych oraz parametrów ich odbioru. W oknie Differential Source
wybrać Auto. Wcisnąć klawisz QUIT. Na podstawie instrukcji do urządzenia
str. 48 zinterpretować informacje wyświetlone w oknie Differential Status.
3. Wybrać zakładkę UNITS, ustawić format pozycji na hddd°mm.mmm’ oraz w
Map Datum wybrać WGS 84
4. Przy pomocy klawisza PAGE przejść na stronę z mapą
4.1. Dobrać skalę przy pomocy klawiszy IN, OUT tak, aby widoczna była cała
Wyspa Grodzka wraz ze szczegółami (<800ft).
4.2. Spisać długość i szerokość geograficzną pozycji własnej oraz namiar i
odległość na południowy cypel Wyspy Grodzkiej
4.3. Nanieść pozycje własne z szerokości i długości geograficznej oraz z namiaru
i odległości do wyspy na kserze mapy. Skomentować
ewentualne
rozbieżności. Niniejszy podpunkt wykonać po zakończeniu ćwiczenia.
5. Powtórzyć powyższe operacje od punktu 3 dla
elipsoid EUROPEAN 1950 i
TOKYO.
6. Dokładność pozycji
6.1. W ustawieniach mapy wybrać klawiszem kursora zakładkę Other i włączyć
Accuracy Circle, wcisnąć PAGE, aby uzyskać stronę z mapą.
6.2. Zapisać wartość promienia koła błędu zmierzonego przy pomocy narzędzia
Measure.
6.3. Nacisnąć klawisz MENU i wybrać zakładkę GPS info, zapisać wartość
Accuracy. Wyjaśnić różnicę (strona 21 instrukcji).
Uwaga mapka na końcu ćwiczenia!!!
Stanowisko nr 5.
SHIPMATE RS 5300C wraz z odbiornikiem CSI MBX2 systemu DGPS
1. Jeżeli odbiornik jest wyłączony należy go włączyć
2. Panel kontrolny odbiornika GPS. Nacisnąć klawisz CONFIG i klawiszem strzałki
→ przejść do funkcji DGPS SCRAMBLING i w razie potrzeby ustawić wartość
000. Nacisnąć strzałkę → i w funkcji DEMODULATOR ustawić wartość MSK.
3. Nacisnąć klawisze C-SOG, dwa razy klawisz strzałki →. W funkcji Averaging
time of speed (SPEED FILTER) nacisnąć klawisz HELP, przeczytać i zapisać
podaną informację. Nacisnąć klawisz DATA i przy pomocy klawisza TOGGLE
sprawdzić i zapisać możliwe ustawienia. Wybrać wartość SLOW i potwierdzić
klawiszem DATA. Wyjść z menu konfiguracji przez przyciśnięcie klawisza
CLEAR.
4. Odbiornik Poprawek różnicowych. Posługując się klawiszami strzałek ↑, ↓ oraz
wykazem
funkcji
odbiornika
(instrukcja
do
Ćwiczenia
1,
Opis
układu
pomiarowego, Rys. 5.3) zidentyfikować aktualnie wyświetlany poziom. Należy
zauważyć, iż poruszanie się między poziomami odbywa się następująco:
przejście na poziom z numerem wyższym poprzez naciśnięcie klawisza ENTER
lub klawiszami ↑, ↓ wybrać funkcję EXIT i nacisnąć klawisz ENTER – przejście na
poziom z numerem niższym.
5. Wejść na poziom Level 2. W przypadku Trybu Auto Search należy: na poziomie
Level Auto 2 przy pomocy klawiszy ↑, ↓ wybrać funkcję Manual Tune i nacisnąć
dwa razy klawisz ENTER.
6. Klawiszami ↑, ↓ wybrać funkcję Set Freq, nacisnąć klawisz ENTER i klawiszami
↑, ↓ ustawić częstotliwość jednej ze stacji z poniższej tabeli i zatwierdzić
naciskając klawisz ENTER.
Nazwa stacji
Częstotliwość MSK RATE PRF
[kHz]
Dziwnow
283.5
Hammerodde 292.0
SNR
SS
100
100
Klawiszami ↑, ↓ wybrać funkcję MSK Mode, nacisnąć klawisz ENTER a
następnie klawiszami ↑, ↓ ustawić opcję Manual Rate i zatwierdzić wybór
klawiszem ENTER. Nacisnąć klawisz ↑ i w funkcji MSK Rate ustawić
odpowiednią wartość.
7. Wejść na poziom Level 1 i dla wybranej stacji wykonać powyższą tabelę i
uzupełnić brakujące dane.
Stanowisko nr 6.
MLR LRX 22 P systemu LORAN-C.
1. Jeżeli odbiornik jest wyłączony należy go włączyć
2. Ustawić łańcuch SYLT
3. W funkcji L/G spisać pozycję
4. Nacisnąć klawisz +/- odczytać i zapisać błąd kołowy
5. W funkcji HYP spisać wartości hiperbolicznych linii pozycyjnych, obliczyć różnice
miedzy pozycyjną wyznaczoną przez system a obliczoną z pozycji DGPS
16693,87 µs
31564,7 µs
5.1. Jeżeli odbiornik jest na granicy zasięgu stacji nadawczych lub jeżeli poziom
szumów jest wysoki (siła sygnału jest niska) mogą wystąpić błędy cyklów.
Wskazania linii pozycyjnych powinny być poprawiane w 10 µs krokach.
Obliczoną różnicę między rzeczywistymi liniami pozycyjnymi a liniami
teoretycznymi dodajemy z odpowiednim znakiem przy pomocy funkcji *03 do
stacji ze słabszym sygnałem (podobnie jak w przykładzie instr. Str. 20)
5.2. Jeżeli błędy cyklów nie występują, to w celu poprawienia dokładności
odbiornika należy poprawić wskazania pomiaru czasu TD przy pomocy funkcji
*04 o obliczona różnicę między rzeczywistymi wskazaniami a liniami
rzeczywistymi.
6. Po dokonaniu poprawek sprawdzić i zapisać powtórnie błąd kołowy
7. Wprowadzone poprawki wyzerować.
Stanowisko nr 7.
FURUNO GP-80 systemu GPS z zewnętrznym
odbiornikiem FURUNO GR-80 systemu DGPS
1. Jeżeli odbiornik jest wyłączony należy go włączyć
2. Ustawienie DGPS w odbiorniku GP-80
2.1. Wcisnąć klawisz Menu
2.2. Wybrać system settings, a następnie DGPS setup
2.3. Zaznaczyć Station man i parametry stacji referencyjnej ustawić według
zaleceń prowadzącego
2.4. Obserwować odbiornik GR-80
3. Ustawienia GPS
3.1. Wejść do Menu i uruchomić GPS monitor
3.2. Zapisać numery satelitów z których korzysta odbiornik oraz wartość DOP
3.3. Z system settings wybrać GPS setup, wartość w GPS smoothing ustawić
na 000
3.4. Zablokować odbiór sygnału z 3 satelitów nawigacyjnych wpisując ich numery
w funkcji disable satellite
3.5. Wrócić na GPS monitor, zapisać liczbę używanych satelitów i wartość DOP
3.6. Wnioski,
dotyczące
zmian
DOP
spowodowanych
innym
układem
geometrycznym satelitów
3.7. Wyczyścic pola z numerami satelitów w funkcji disable satellite za pomocą
klawisza Clear
4. Poprawianie wskazań kursu i prędkości
4.1. Wejść do Menu, w System settings wybrać Ploter setup
4.2. Ustawić pola User defined na prędkość SPD, kurs CSE, predkość średnią
AVR SPD i wysokość ALT
4.3. Nacisnąć klawisz Display SEL i wybrać ekran Data
4.4. Obserwować wskazania prędkości kursu i wysokości, zanotować minimalną i
maksymalna wartość
4.5. Wejść do Menu i w System settings wybrać GPS setup
4.6. Parametr GPS smoothing ustawić na 15s
4.7. Obserwować zmiany pozycji, COG i SOGStanowisko nr 8.
Stanowisko nr 8
GPSMAP 230 systemu GPS
1. Jeżeli odbiornik jest wyłączony należy go włączyć
2. Uruchomić stronę przedstawiającą konstelacje satelitów i odczytać DOP
3. W menu głównym wybrać funkcje track, skasować istniejącą trasę i wprowadzić
5 sekundowy interwał miedzy zapisywanymi pozycjami i uruchomić funkcję start
trackback
4. Na stronie z danymi w pierwszym oknie ustawić prędkość, w tym celu nacisnąć
klawisz menu i wybrać funkcję change data field (zapisać opcjonalne wartości i
wyjaśnić skróty)
5. Podobna modyfikację wyświetlanych danych wykonać na stronie nawigacyjnej
6. Zanotować współrzędne pozycji bieżącej, a wciskając klawisz MARK zapisać ją w
banku waypoint-ów
7. Zmienić elipsoidę odniesienia na TOKYO
8. Odnaleźć w banku waypoint-ów zapisany wcześniej punkt, odczytać i zapisać
jego współrzędne. Wyjaśnić zaobserwowane zjawisko (sprawozdanie)
9. Poprawianie wskazań kursu i prędkości
10. Sprawdzić wskazania kursu i prędkości przy wyłączonym filtrze, włączonym i
ustawionym na 002 sekundy oraz przy filtrze ustawionym na auto. Zmian filtru
można wykonać w ustawieniach nawigacyjnych – po dwukrotnym wciśnięciu
klawisza Menu wybrać podmenu navigation setup