Точність GPS вимірювань
Точність GPS вимірювань відрізняється від 1 сантиметра до більш ніж 15 метрів, в залежності від використовуваної апаратури, методики обробки даних і інших чинників. Крім того, на точність одержуваних даних впливає ваш досвід і знання основ роботи c GPS системами.
Пам'ятайте, що точність визначення планових координат при використанні GPS зазвичай в 2-5 вище, ніж висоти, незалежно від місця розташування на поверхні Землі. Якщо Ви використовуєте обладнання та програмне забезпечення (ПО), що дає точність планових координат близько 1 см, то точність по висоті складе 2-5 см. Це може стати вирішальним фактором, коли Ви використовуєте обладнання з точністю планових координат близько 2-5 метрів. В цьому випадку, точність визначення висоти може бути гірше десятків метрів.
В цьому розділі Ви знайдете інформацію про те, як домогтися від вашого GPS обладнання максимально можливої точності.
Вибір обладнання безпосередньо залежить від точності, яку вам необхідно отримати.
- C / A (цивільного застосування) кодові приймачі. використовують інформацію, яка міститься в супутниковому сигналі для обчислення місця розташування об'єкта;
- фазові приймачі. які використовують сам радіосигнал для обчислення місця розташування об'єкта.
Ці два методи обробки не є взаємно виключають. Деякі C / A кодові приймачі можуть виконувати обмежену обробку фази, і все фазові приймачі можуть обчислювати положення, засновані на кодових вимірах. Без диференціальної обробки, обидва типи приймачів можуть обчислювати тільки положення, засновані на кодових вимірах. Якщо Міністерство Оборони США не запускає в дію програму виборчого доступу (Selective Availability або S / A), то точність визначення місця розташування становить від 2-x до 5 метрів. Більш докладно про режим виборчого доступу можна дізнатися тут.
C / A кодові приймачі
GPS приймачі компанії Trimble застосовуються для картографування і ГІС додатків використовують метод вимірювання сигналу заснованого на C / A (Coarse / Acquisition) коді. Точність цих приймачів перебувати в діапазоні від дециметровому до 5 метрів (з диференціальної корекцією).
Кодовою приймачів не потрібно здійснювати безперервний захоплення сигналу з супутників для обчислення розташування. Це дозволяє обладнанню працювати на територіях з сильною забудовою і в місцях з обмеженою видимістю, наприклад, під деревами.
фазові приймачі
Устаткування компанії Trimble використовується для зйомки території і розвитку геодезичних мереж працює з фазою несучої сигналу. Методи обробки фази несучої сигналу вимагають, щоб кілька приймачів працювало одночасно. Зазвичай, ці приймачі мають точність до 1 см + 1 мм на 1 км відстані між ними. Це відстань зазвичай називають довжиною базової лінії. Фазові приймачі відрізняються більш строгими вимогами до постобробці і збору даних. Якщо робота проводитися в кінематичному режимі, то приймачі повинні здійснювати безперервний захоплення сигналу, принаймні від 4-х супутників для обчислення місця розташування об'єкта. Фазові приймачі вимагають прямого проходження сигналу з супутника.
кількість каналів
Для визначення точних просторових координат необхідно, принаймні чотири GPS супутника.
Увага: GPS координати можуть бути отримані за вимірюваннями з 3-х супутників, якщо Ви знаєте точне значення висоти. Однак, якщо висота (над еліпсоїдом WGS-84) відома неточно, то помилки в визначених планових координатах матимуть той же порядок, що і для висоти. Даний метод відомий як обчислення планових (2D) GPS координат. Планові (2D) GPS координати зазвичай мають великі помилки через проблеми у визначенні точної висоти.
Одноканальним GPS приймачів доводиться здійснювати послідовно захоплення кожного GPS супутника. По цьому каналу здійснюється як стеження за супутниками, так і передача технічної інформації про стан супутника і системи в цілому. Багатоканальні GPS приймачі використовують кілька каналів для стеження за декількома супутниками одночасно.
Багатоканальні GPS приймачі працюють більш ефективно, ніж одноканальні приймачі. В ідеальних умовах, зі стаціонарно розташованим C / A кодовою приймачем, коли немає ніяких перешкод закривають видимість супутників, многолучёвого переотражения або інших чинників знижують точність, різниця практично буде непомітна. Однак в реальних умовах, коли приймач пересувається або сигнал від супутників може перериватися, приймачі з великим числом каналів будуть працювати краще. Вам необхідно мати, принаймні, 4-х канальний GPS приймач для виконання високоточних робіт з використанням фазових вимірювань. Це пов'язано з тим, що фазового приймача потрібно один канал на кожен супутник для виконання вимірювань.
Приймачі Trimble використовуються в якості пересувних можуть відстежувати принаймні 8 супутників одночасно. Це більш ніж достатньо для більшості додатків. Під час пересування або при визначенні координат нерухомих об'єктів на місцевості щоб визначити ваше місце потрібно мінімум 4 супутника.
В даний час Trimble випускає для задач геодезії і картографії приймачі 9 - 12 каналів, які можуть відстежувати безперервно і одночасно максимальне число супутників.
C / A і P-кодові приймачі
GPS супутники передають два коду на одній і тій же несучої. Приймачі для ГІС-додатків і картографування. подібно до більшості цивільних GPS приймачів, використовують грубий C / A код. GPS супутники також передають точний код (P - код). Більшість військових приймачів армії США і їх союзників використовують P - код. Деякі цивільні приймачі для топографічної зйомки і створення опорних мереж можуть використовувати P - код в доповненні до C / A коду.
P - код трохи точнішим, але використовується зазвичай військовими споживачами. Коли Р-код зашифрований (так званий Y - код) армійські приймачі мають можливість розшифровки сигналу. Таке шифрування сигналу, також називається Anti-Spoofing (A / S) і застосовується, коли Міністерство Оборони США, вважає це необхідним для забезпечення безпеки США.
Компанія Trimble випускає кілька типів конфігурацій накопичувача TSC1 для використання з різними типами GPS приймачів. Вони розрізняються функціональністю і об'ємом вбудованої пам'яті. Вибір накопичувача не впливає на точність одержуваних даних. Для кожного типу робіт є оптимальна конфігурація, що забезпечує найбільшу ефективність. Ваш вибір залежить від того, чи потрібна вам детальна атрибутивная інформація по об'єктах, яка кількість об'єктів Ви збираєтеся реєструвати протягом одного робочого дня, і в яких умовах навколишнього середовища вам доводиться виконувати вимірювання.
В результаті виборчого доступу значення місця розташування, швидкості і часу виходять з великими помилками ніж без нього. Якщо S / A неактивний і не застосовується техніка диференціальної корекції, то точність планових координат з використанням одночастотне кодового приймача (наприклад, серії Pathfinder) складе близько 2-5 метрів (з ймовірністю 95%). А при активованому S / A точність планових координат з таким же приймачем складе близько 100 метрів (з ймовірністю 95%). Точність висотних відміток заявляється на рівні 10 метрів (з ймовірністю 95%).
Шифрування сигналу (Anti-Spoofing)
A / S - це навмисне шифрування P- коду супутникового сигналу. Коли P-код зашифрований, він ставати так званим Y-кодом. Шифрування вводитися для того, щоб двочастотний приймач ні здатний визначити іоносферну затримку в реальному часі. Крім того, вимірювання з P-кодом менш зашумлені і менш чутливі до інтерференції, так що закриття доступу до P-коду робить рішення задачі визначення координат більш грубим. Картографічні приймачі Trimble не використовують P-код, тому для них цей фактор не важливий. Однак високоточні геодезичні приймачі зазвичай використовують P-код.
Працездатність супутників ( "здоров'я" супутників або Satellite Health)
Зазвичай супутники передають в своєму сигналі інформацію про їх працездатності. Час від часу з'являється повідомлення про непрацездатність будь-якого супутника. Однак це відбувається досить рідко. GPS приймачі будуть ігнорувати сигнал передається з "нездорового" супутника. Переклад супутника в непрацездатний режим зазвичай здійснюється наземним сегментом стеження за супутниками з наступних причин:
- При проведенні операції виведення на розрахункову орбіту під час запуску супутника. В цей період проводиться тестування параметрів супутника для визначення точної моделі орбіти КА і бортовий шкали часу.
- Періодичне обслуговування, наприклад, коригування орбіти і цезієвого (рубідієвого) стандарту частоти (часу).
- Спеціальні тестові періоди перед введенням супутника в працююче сузір'я.
- Періоди відновлення працездатності супутника після усунення несправностей в бортових системах.
Інформація про стан всіх супутників включається в альманах, який передається на кожен супутник. Дані альманаху оновлюються щодня і передаються з кожного супутника приблизно кожні 12.5 хвилин.
Якщо ваш GPS приймач отримав альманах, в якому міститься інформація про те, що будь-якої супутник "нездоровий", то приймач НЕ буде відслідковувати і приймати дані від непрацездатного супутника до тих пір, поки альманах НЕ буде оновлено. Навіть якщо супутник повернеться в робочий стан, то приймач почне використовувати його дані, лише після появи відповідної інформації в новому альманасі. GPS приймач автоматично відстежує ці зміни і виконує оновлення по мірі необхідності.
Хоча ваш GPS приймач зазвичай не використовує сигнал від "нездорового" супутника, Ви при плануванні GPS вимірювань можете не приймати це до уваги для цілей пророкувань. У цьому випадку Ви можете використовувати інформацію від "нездорового" супутника або ігнорувати "здоровий" супутник. Якщо Ви ігнорували вказівку на те, що супутник "нездоровий", тоді ПО планування розташування супутників буде припускати, що супутник "здоровий". Якщо ж Ви ігнорували вказівку на те, що супутник "нездоровий" в ПО базової станції, то повідомлення буде ігноруватися і супутникові дані будуть записуватися в базовий файл.
Доступність супутників в GPS "сузір'ї"
GPS приймач за замовчуванням отримує інформацію від усіх супутників. Це означає, що вони використовуються у всіх розрахунках (за умови, що вони "здорові"). Деякі GPS приймачі Trimble дозволяють вам відключати "здорові" супутники. Після цього приймач не братиме сигнал від цих супутників.
Увага! Вам навряд чи знадобитися коли-небудь відключати "здорові" супутники. Це може стати в нагоді, наприклад, для наукових завдань, щоб "змусити" приймач працювати при певній конфігурації сузір'я GPS супутників.
Значення точності вимірювання відстані від супутника до користувача (URA або User Range Accuracy)
Значення точності вимірювання відстані від супутника до користувача (URA) включено в супутниковий сигнал. Це значення характеризує точність вимірювань від певного супутника. URA для кожного космічного апарату зазвичай відображається на екрані приймача (серія 4000) або контролера (TSC1). Якщо значення URA більше 30, то швидше за все на супутнику був активований режим Виборчого Доступу (S / A).
Розташування антени
Супутниковий GPS сигнал може бути прийнятий з будь-якого напрямку. Для отримання найкращого результату, антену необхідно встановити в районі з максимально відкритим ділянкою неба (аж до горизонту). Невелика кількість води або снігу не впливає на якість прийому сигналу. Металеві поверхні, будівлі, щільні крони дерев і т. П. Блокують сигнал. Потужні передавачі (особливо в мікрохвильовому діапазоні) можуть спотворювати GPS сигнал. Під час роботи Ви повинні намагатися уникати ділянок через які проходить сфокусоване мікрохвильове випромінювання або місць розташованих поблизу потужних радарів випромінюючих на радіочастотах близьким до кратних значень частоти L1 сигналу (1575 МГц).
Антену базової станції необхідно розміщувати в місцях з найбільш відкритим горизонтом. Якщо, наприклад, базова станція розташована в сильно забудованої території, то пересувний приймач може захопити супутник невидимий з базової станції. В такому випадку, даний супутник не може використовуватися при виконанні диференціальної корекції, т. К. Потрібні одночасні спостереження з 2-х GPS приймачів. Набагато важче створити ідеальні умови спостережень для пересувного приймача. Намагайтеся забезпечити максимально відкритий небосхил при проведенні зйомки. Не ставайте поблизу високих будівель. При роботі в лісі постарайтеся винести антену на метр або два над кронами дерев.