Nawigacja 2 PDF

Preview

Summary

Download Nawigacja 2 PDF

Description

NAWIGACJA

Geoida w geologii powierzchnia w każdym miejscu prostopadła do pionu wyznaczonego przez siłę ciężkości. Geoida jest teoretyczną powierzchnią, na której potencjał siły ciężkości Ziemi jest stały, równy potencjałowi siły ciężkości na średnim poziomie mórz otwartych i przedłużoną umownie pod powierzchnią lądów.

Elipsoida zbliżona do kształtu Ziemi ● Środek elipsoidy musi być w środku ciężkości Ziemi ● Płaszczyzny równika muszą się pokrywać ● Objętość elipsoidy i geoidy muszą być takie same WGS-84 zbiór parametrów określających wielkość i kształt Ziemi oraz właściwości jej potencjału grawitacyjnego. System ten definiuje elipsoidę, która jest generalizacją kształtu geoidy, wykorzystywaną do tworzenia map. W ramach wstępu do pomiaru odległości: 1 Mm (mila morska) = 10 kabli = 1852m 1 węzeł (knot) = 1Mm/h GPS źródło: h  ttp://www.navipedia.net/index.php/GPS_Services Satelity nadają sygnał na częstotliwościach: L1 = 1,5 GHz, dokładnie 1575,42 MHz, dla cywili L2 = 1,2 GHz dokładnie 1227,6 MHz, dla wojska i autoryzowanych użytkowników

długość fali = 0,2m Zawiera kody: C/A (Coarse Acquisition), P (autoryzowani), Y(awaryjny) Czas dojścia od satelity do odbiornika: 67-80ms Odbiornik GPS nie komunikuje się z satelitami, bo sam nie wysyła żadnego sygnału!!! Związane jest to z podstawowymi założeniami koncepcyjnymi systemu GPS (miało się nie dać wykryć odbiornika). Zasada pracy GPS polega na pomiarze odległości do kilku satelitów (min 4) (Do wyznaczenia położenia 2D potrzebny jest odbiór sygnałów z przynajmniej trzech satelitów, aby wyznaczyć niewiadome x, y, z, ale w rzeczywistości duży wpływ na błędy pomiaru ma niedokładność wzorca czasu w odbiorniku. Do rozwiązania problemu czterech niewiadomych (x, y, z, t) konieczny jest odbiór sygnału z czwartej satelity.). Pomiar odległości pomiędzy satelitą a odbiornikiem GPS polega na pomiarze czasu propagacji fali radiowej od satelity do odbiornika. Aby pomierzyć precyzyjnie czas propagacji, GPS używa bardzo dokładnych wzorców czasu w połączeniu ze szczególną obróbką sygnałów (wg wykładu - satelita dokładność 0,0000000001s, odbiornik rzędu 0,001s). Oprócz precyzyjnego pomiaru odległości musimy też znać dokładne położenie satelitów przez cały czasu. Rozwiązaniem są odległe orbity oraz ciągły monitoring satelitów. Każde opóźnienie związane z propagacją przez jonosferę musi być skorygowane.

Odbiornik zna pseudolosowe kody wysyłane przez satelity. Wie też kiedy dokładnie został wysłany ten kod z satelity oraz gdzie znajduje się satelita na orbicie. Odbiornik mierzy czas między tym, kiedy sygnał został wysłany z satelity i kiedy dotarł do odbiornika. Znając prędkość rozchodzenia się fali, może ustalić odległość do satelitów. Później to tylko obliczenia trygonometryczne. Ale nie jest to wszystko takie piękne - występują błędy w systemie GPS (patrz: BŁĘDY W SYSTEMIE GPS) takie jak np wpływ jonosfery na prędkość rozchodzenia się fali. Poprawki są liczone między innymi dzięki użyciu częstotliwości L1 i L2 i są podawane w depeszy nawigacyjnej, którą wysyłają satelity do odbiornika. Poprawki są wyliczane przez specjalne urzędy bo cywile biedaki nie mają dostępu do odbioru sygnału z częstotliwości L2 i nie mogą sobie tego policzyć . Tak samo nie mają zegarów atomowych i wzorzec czasu mają zjebany. I dlatego sam pomiar czasu dotarcia sygnału z satelity daje niedokładne położenie i trzeba pobrać dane z przynajmniej trzech podramek depeszy nawigacyjnej, żeby dokładnie określić położenie (patrz: Zawartość depeszy nawigacyjnej). Generalnie dokładność bez WAAS/EGNOSA czy DGPS jest chu jo wa wa.

WAAS lub EGNOS Są to systemy składające się ze stacji naziemnych oraz satelitów geostacjonarnych, które wysyłają poprawki pozwalające korygować błędy GPS (patrz: BŁĘDY W SYSTEMIE GPS). Te systemy wysyłają informacje (o poprawkach jakie trzeba wprowadzić) do satelitów, a użytkownicy otrzymują poprawki w sygnale odbieranym z satelitów. Pozwalają na zwiększenie dokładności pomiaru położenia do 𝜆 2m < 𝑑 < 50m – Systemy z super krótką bazą (Super Short Base Line SSBL) (Ultra Short Base Line USBL) 𝑑 < 𝜆/2 𝑑 < 10cm • Inne klasyfikacje – wg sposobu pomiarów: „namiar – namiar”, „odległość – namiar”, „nawigacja kołowa”, „nawigacja hiperboliczna. a) System z długą bazą System z długą baza posiada transpondery zakotwiczone na dnie. Muszą być przynajmniej 3. My jako np. nurek wysyłamy do nich zapytanie, one nam odpowiadają i uzyskujemy naszą pozycję. Najczęściej używa się układu 4 transponderów w czworokącie w odległości do 800m na dnie akwenu. b) System z krótką bazą Tutaj transpondery (zazwyczaj 4 albo 5) są podczepione pod dnem statku, która nazdoruje jakieś działania. On sobie pływa, i położenie jakiegoś robota czy transpondera z dna wykrywane jest względem tej jednostki pływającej. c) System z ultra krótką bazą To samo co z krótką bazą, z tym że pod dnem statku znajduje się tylko jeden transponder.

DME – system pomiaru odległości Składa się ze stacji nadawczej pokładowej i odbiorczej naziemnej. Pokładowa wysyła zapytanie, naziemna sprawdza czy to serio zapytanie czy śmieć, potem odpowiada. Pojedyncze naziemne może obsłużyć do 100 pokładowych. Wszystkie DME niezależnie od producenta itd działają jednakowo, bo mają na sztywno ustawione opóźnienie odpowiedzi 50 mikrosekund. Odległość mierzy się licząc czas między wysłaniem zapytania a odpowiedzą minus 50 mikrosekund. Na początku po włączeniu przez 20s wysyła wolniej zapytania, szukając sygnału naziemnego. Dopiero jak dobierze sobie stacje i będzie miał zadowalającą

powtarzalność pomiarów, to zacznie wyświetlać odległość (nachyloną, zależy od wysokości lotu, trzeba to wziąć pod uwagę). Te DMS, które są zintegrowane z systemem nawigacyjnym, same korygują pomiar z użyciem wysokościomierza i podają dobrą odległość. Często DME pracuje razem z ILS, w takim zestawie DLS ma dodatkową korekcję czasu odpowiedzi i wysyła odległość od punktu przyziemienia (różnica 100-200m). ILS – system wspomagania lądowania przy chujowej widzialności Dzieli się na 3 kategorie, pierwsza prowadzi do wysokości 60m przy widzialności 800m, druga do wysokości 30m przy widzialności 400m (taki mamy w Gdańsku) i trzecia, która prowadzi od granicy zasięgu do punktu przyziemienia. System składa się z nadajnika kierunku (wysyła płaską pionową wiązkę radiową i wyznacza kierunek lądowania), nadajnika ścieżki schodzenia (wysyła poziomą wiązkę, wyznacza ścieżkę schodzenia) oraz markerów, które są znacznikami odległości od progu lotniska. Są 3 rodzaje markerów, wewnętrzne 75m od progu, środkowe 1070m od progu i zewnętrzne 7240m od progu, teraz stosuje się raczej 2 zewnętrzne, bo samoloty za szybko latają żeby wewnętrzny miał sens. Pokładowy zestaw składa się 3 odbiorników: VOR, GP i markerów....