فرهنگ و تاريخ | سرگرمي | نيازمنديها | مذهبي | اقتصادي | خانواده و اجتماع | هنر | اخبار | ورزش | کامپيوتر | گردشگري | صنعت و دانشگاه | صفحه اصلي

صفحه اول بخش عمران
دانشگاه ها و اساتيد عمران
آموزش علوم رشته عمران
آموزش نرم افزارهاي عمران
مراکز تحقيقاتي رشته عمران
پروژه هاي تحقيقاتي عمران
رده بندي سايتهاي عمران
آشنايي با متخصصين عمران
بانک مقالات رشته عمران
پايان نامه هاي دانشجويي
مجلات و نشريات عمران
گالري عکسهاي عمران
 
 

عنوان: منابع خطاها در GPS

نويسنده: علي اکبر مبارکي مهندس نقشه بردار         ايميل:  ali_mobaraki1983@yahoo.com

منبع اطلاعاتي: surveyman.blogfa.com

 

 

گالري تصاوير

 

- - - - -

   
 
 

 ماهواره:

که شامل خطاي مداري و خطاي ساعت ماهواره ميباشد.
1-1 خطاي مداري : ناشي از مدل سازي ناقص ديناميک ماهواره در فضا مي باشد. دقت مداري حاصل از اطلاعات مداري غير دقيق درحالت غير فعال بودن S/A , متر با استفاده از اطلاعات مداري دقيق در حدود متر ميباشد.
 

□ نحوه برخورد با اين باياس :
1- ساده ترين روش ناديده گرفتن خطاست.که در بسياري از کاربردهاي کينماتيک استفاده ميشود.

2- با انجام روشهاي تفاضلي اثرات باياس مداري ميتواند به ميزان قابل ملاحظه اي کاهش يابد. چنانچه خطاي موقعيت ماهواره را متر فرض کنيم خطاي تعيين موقعيت تفاضلي 1PPm خواهد بود.

3- استفاده از مدارات محاسباتي يا Pricise Eph.
 

1-2 خطاي ساعت ماهواره:
ناشي از اختلاف زمان ساعت ماهواره نسبت به زمان GPS است. ماهواره هاي GPS حامل ساعت هاي ا تمي روبيديوم و سزيوم هستند که معمولا باعث حفظ هم زماني زمان GPS با دقت خوب مي شوند. درحالت فعال نبودن خطاي S/A ميزان باياس ساعت ماهواره در حد زير 1 ميکرو ثانيه يا معادل با 300 متر ميباشد.
 

□ نحوه برخورد با اين باياس:
1- ناديده گرفتن اين خطا در کاربرد هاي کم دقت
2- استفاده از ضرايب چند جمله اي درجه 2 موجود در پيغام
ناوبري, که در اين حالت دقت به حد 20 نانو ثانيه ميرسد.
 

 گيرنده:
2-1 خطاي چند مسيري يا multi path :
عبارت است از دريافت سيگنالهايGPS توسط گيرنده از يک مسير غير مستقيم به واسطه انعکاس سيگنال ازروي اشياء وسطوح معکس کننده اطراف آ نتن. C/A حداکثر 293 متر,براي که P حد اکثر3/29 متر براي فاز موج حامل L1 5 سانتي متر موجL2 کمتر از 5 سانتي متر مي باشد. اين اثر در مکان هايي که موانع انعکاس دهنده مانند ساختمان ها به وفور يافت ميشوند قابل توجه است.
 

□ نحوه برخورد با اين باياس:
1- انتخاب مكان مناسب

2- انتخاب نوع آنتن

3- انتخاب مناسب زاويه (cut angle)
 

2-2 نويز: noise نويزهاي تصادفي نويزهايي هستند که منبع مشخص ندارند و تحت فرمول خاصي بدست نمي ايد و قابل پيش بيني نيستند.
اين نويزها داراي خواص وﯿﮊه اي هستند مقدار خط بر روي يکي از مهمترين آنها اين است که تابع اوتوکوروليشن اين کميتها صفر است.که 3-1 متر وبر روي فاز 10-3 ميليمتر است.
 

□ نحوه برخورد با اين باياس:
روشهاي تفاضلي.
 

2-3 خطاي ساعت گيرنده: عبارت است از اختلاف زماني بين ساعت گيرنده زمان GPS قبل از شروع هر پروﮊه نقشه برداري با GPS، گيرنده، با GPS هماهنگ ميشود اما اين هم زماني تا کسري از يک ميلي ثانيه امکان پذير است و مقدار باقي مانده باياس ساعت گيرنده
را تشکيل مي دهد.
 

□ نحوه برخورد با اين باياس:
1- ناديده گرفتن خطا در کاربردهاي کم دقت.

2- بر آورد نمودن آن به عنوان يکي از پارامتر هاي مجهول درتعيين موقعيت مطلق.

3- استفاده از روش هاي تفاضلي بين ماهواره ها
4- استفاده از يک چند جمله اي مشابه با چند جمله اي که براي باياس ساعت ماهواره ارسال ميشود.

 خطاي اتمفسر:
3-1 تاخير يونسفري :
يونسفرلايه اي از جو است که به طور تقريتي درارتفاع50 تا 1000 کيلومتري بالاي سطح زمين قرار دارد. لايه يونسفرحاوي الکترون هاي آزاد است. که بر روي انتشارامواج الکترو مغناطيسي تاثير ميگذارد. بنابر اين سيگنالهاي GPS در حين
عبور از اين لايه دچار ضايعه ميشوند. به علت تغيير ضريب انکسار محيط, مشاهدات شبه فاصله و فاز موج حامل به ترتيب داراي سرعتهاي کمتر و بيشتر از سرعت نور در خلا ميشود.
 

□ نحوه برخورد با اين باياس:
1- استفاده از مدل رياضي که اين مدل به 8 ضريب که از فايل ناوبري ماهواره ارسال مي گردد وابسته است.
اين مدل حد اکثر 50% خطاي يونسفر را از بين ميبرد. مدلي جهاني است ودر خيلي از کاربرد ها استفاده ميشود.

2- روش دو فرکانسه:در اين روش به کمک فرمول ساده اي با داشتن تفاوت 2 طول و نيز تاخير زماني ويک ضريب که نسبت طول موج 2 فرکانس ميباشد عملا
خطاي يونسفر تا حد 95 % حذف ميگردد.
 

3-2 تروپسفر:
به بخشي از جو اطلاق ميشود که از سطح بالاي سطح زمين تا ارتفاع تقريبي 50 کيلومتر قرار دارد. انتشار سيگنال GPS در ترپسفر مستقل از فرکانس است و تاخير ترپسفري روي هر دو موج حامل وروي فاز وکد تاثير يکساني دارد. انکسار در محيط تروپوسفر را ميتوان به دو بخش خشک و تر تقسيم نمود. مولفه خشک تقريبا90 %کل خطاي ناشي ازانکسار ترپسفري را تشکيل ميدهدوميتواند با اندازه گيري ودر دسترس بودن داده ها اتمفسري با دقت1/0% برآورد شود.
مولفه تر انکسار ترپسفري بستگي به شرايط جوي در طول مسير سيگنال دارد. ميزان خطاي ترپسفر در زينت 3/2 متر و در10 درجه بالاي افق 30 متر است.
 

□ نحوه برخورد با اين باياس:
1- ناديده گرفتن اين خطا 2- استفاده از روشهاي تفاضلي در مشاهدات تفاضلي بين گيرنده اختلاف اثر ترپسفر دو انتهاي خط مبنا مهم ميباشد. گاهي فرض ميشود که اثرات ترپوسفر در دو انتهاي خط مبنا يکسان است وبا روشهاي تفاضلي اين اثر ميتواند حذف يا به ميزان زيادي کاهش يايد. اين فرض درباره خط مبناهاي کوتاه با ارتفاع هاي تقريبا يکسان که شرايط جوي در دو انتهاي آن تقريبا يکسان است معتبر ميباشد.3- استفاده از مدل هاي انکسار: يکي مدلهاي محلي انکسار و ديگري مدلهاي جهاني انکسار.
 

 خطاي cycle slip:
جهش فاز يا cycle slip اکثرا در نتيجه وجود موانع بين گيرنده ها و ماهواره بوجود مي ايد و به طورکلي وقتي ارتباط بين گيرنده و ماهواره قطع شود,اندازه گيري هم انجام نشده, لذا در اندازه گيري فاز موج حامل, عدد ابهام فاز از دست خواهد رفت. پس از گذشت مدتي که سيگنال ماهواره مجددا توسط گيرنده دريافت شود,اندازه گيري فاز نيز خواهد شد ودر اين حالت مقدار ابهام فاز مانند شروع اندازه گيري مجهول است و بايد تعيين گردد.
علل قطع ارتباط و بروز جهش فاز:
- وجود مانع بين گيرنده و ماهواره
- شتاب ناگهاني گيرنده
- خرابي نرم افزار
علاوه بر قطع ارتباط, گاهي اختلالات يونسفريکي, پديده چند مسيري, تداخل سيگنال ماهواره با سگنال هاي ديگر و خطا هاي ماهواره و گيرنده باعث ايجاد جهش در فاز و اندزه گيريهاي غلط ميشوند. لازم به ذکر است که آنچه به عنوان خطاي cycle slip در نظر گرفته ميشود, جهش فاز ناشي از قطع ارتباط گيرنده با ماهواره است.
 

روشهاي کشف و حذف اين اثر:
روشها بستگي به مد اندازه گيري دارد وعبارتند از:
1- برازش يک چند جمله اي پيوسته براي داده هاي فاز هر ماهواره جهت مدله نمودن آنها.
2- استفاده از مشاهدات تفاضلي سه گانه: در اين روش از روي اختلف معادلات تفاضلي دوگانه مشاهده شده و انداره گيري شده در دو اپک ميتوان بوجود cycle slip پي برد.
روشهاي مقابله يا کاهش اين اثر:
- ساده ترين روش جهت مقابله با اين اثرات, انتخاب دقيق و محتاطانه نوع آنتن و محل استقرار آن است.
- روش ديگري عموما در حالت کينماتيک و در صورت استفاده از گيرندههاي دو فرکانسه مورد استفاده قرا ر ميگيرد. در اين روش به داده هاي دو موج حامل
L1 و L2 نياز ميباشد. لذا اين روش مختص گينده هاي کد p يا code less ميباشد.
براساس اين روش در يک فاصله زماني کوتاه, اختلاف L1 و L2 را محاسبه ميکنيم.
اين اختلاف فاز عموما مقدار کوچکي خواهد بود که اگر خلاف اين امر ملاحظه شود
بيانگر وجود cycle slip در مشاهدات خواهيد بود اين روش درمد استاتيک نيز استفاده ميشود.

 جابجايي مرکز آنتن :
- مرکز فاز آنتن نقطه اي است که اندازه گيري سيگنالهاي راديويي به آن منصوب ميشود و عموما با مرکز فيزيکي آن منطبق نيست. در آنتنها دو اثر بايد مد نظر قرار گيرند: آفست مرکز فاز و تغييرات مرکز فاز. دقت يک آنتن به تغيرات مرکز فاز آن مرتبط ميباشد نه به آفست مرکز فار آنتن. چرا که ثابت افست ميتواند به آساني تعيين شود اما مدله نمودن مرکز فاز آنتن کار دشواري است.
باياس ابهام فاز:
اندازه گيري فاز موج حامل ما را به دقت بالاتري در تعيين موقعيت نسبت به اندازه گيري تاخير ميرساند. اما مشکل عمده در اندازه گيري فاز موج حامل مسئله ابهام فاز ميباشد.
ميزان باياس: مضرب صحيحي از طول موج:
حدود 20 cm براي گيرنده هاي cod correlation
حدود 10 cm براي گيرنده هاي SQUARING
مقدار ابهام فاز در طول ارتباط ماهواره با گيرنده ثابت مي ماند و به محض ارتباط نيز تغيير خواهد نمود.
 

روشهاي برخورد با اين باياس :
1- بر آورد N به صورت عدد حقيقي:
- يا N را به همان صورت حقيقي رها ميکنيم که در اين حالت sop هاهذلولي ميشوند و با کاهش دقت روبروهستيم.
- نزديک ترين عدد صحيح به N راانتخاب نموده و N را فيکس نماييم که انتخاب اين عدد صحيح کار مشکلي است.
2- استفاده از wide laning:
با استفاده از روش ترکيب فاز wide laning يافتن N صحيح وحل فاز آسانتر امکان پذير ميباشد اما دراين روش نويز حاصله حدود 6 برابر نويز اوليه است. بنابراين از اين روش جهت ابهام فاز در مواردي که اثر نويز کم ميباشد, استفاده ميگردد.
3- ترکيب اندازه گيري هاي کد و موج حامل :
با ترکيب مشاهدات کد و موج حامل انجام پذير است. براي اين روش نياز به گيرنده هايي با سطح نويز کم دراندازه گيري کم ميباشد که تنها گيرنده هاي کد pاين قابليت را دارند. لذا عملا امکان استفاده از اين روش براي گيرنده هاي civil که اجازه اندازه گيري کد p را ندارند نميباشند.
4- استفاده از روش تفاضلي بين اپکها:
با استفاده ازاين روش, مجهول ابهام فاز از معادله حذف ميشود اما به علت آنکه sop ها دراين روش هذلولي ميشوند, لذا دقت و استحکام خوبي ندارند.
5- جابجايي آنتنها : اين روش و در روش بعدي جهت تعيين ابهام فاز اوليه در روشهاي کنيماتيک و شبه کنيماتيک به کار ميرود. در روش جابجايي آنتنها, دو گيرنده به فاصله نزديک به هم (حدود 10 متر) مستقر شده و اندازه گيريهاي فاز موج حامل توسط آنها صورت ميگيرد. بعد از حدود چند ثانيه بدون قطع ارتباط گيرنده ها با ماهواره ها جاي گيرنده ها با هم تعويض ميشوند ودوباره اندازه گيري فاز موج حامل توسط آنها به مدت چند ثانيه صورت ميگيرد. با جمع نمودن هر معادله مشاهده بدست آمد. عدد ابهام فاز بدست مي ايد.
6- روش طول باز معلوم:
در اين روش دو گيرنده روي طول باز کوتاهي که موقعيت دو انتهاي آن معلوم است, مستقر ميشوند. و اندازه گيريهايي فاز موج حامل به مدت چند دقيقه روي آنها انجام ميشود. با توجه به اين که فاصله دو گيرنده از هم کم ميباشد , به اين ترتيب با رد يابي n ماهواره, (1 - n ) مجهول ابهام فاز محاسبه ميشود.
7- روش طول باز نامعلوم: اين روش مشابه روش پيش است منتها در اين روش موقعيت يکي از ايستگاهها نا معلوم بوده و مدت مشاهده نيز در اين روش طولاني تر(حدود 10 تا30 دقيقه) است.
با حل کمترين مربعات , مجهولات شامل 3 اختلاف وn-1 مجهول ابهامفاز در صورت رديابي n ماهواره با اين روش قابل حصول است.
به منظور تعيين موقعيت به کمک اندازه گيري فاصله بين گيرنده و ماهواره, موقعيت ماهواره بايد معلوم باشد. براي آنکه موقعيت به صورت آني و در لحظه امکان پذير باشد اطلاعاتي راجع به ماهواره, وضعيت سلامت ماهواره و برخي داده هاي تعصيصاتي توسط ماهواره ارسال گردد که اين اطلاعات همان طور که در قبل ذکر شد بر روي هر دو سيگنال L1 , L2 مدوله ميشوند.
در طراحي, اولين مرحله انتخاب مناسب محل ايستگاه مي باشد.
 

 

 

 

 

گروه علمي فدک

کليه مطالب ارسالي با نام اشخاص و ذکر منبع در اين سايت درج مي شود

راهنما  |  آمار سايت  |  درباره ما  |  تماس با ما  |  نظر خواهي  | آرشيو  |  عضويت در سايت