Gis Gps.docx

UNIVERSITATEA TEHNICĂ CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE MECANICĂ SECŢIA AUTOMOBILUL SI MEDIUL

PROIECT

La disciplina: Sisteme avansate de navigare : GPS GIS pentru automobile

Tema proiectului: SISTEMUL DE POZITIONARE GLOBALÃ = GPS =

STUDENT Rasca Vasile-Horia

anul II Master AM

2014 1

SISTEMUL DE POZITIONARE GLOBALÃ = GPS =

Istoria GPS-ului

Sistemul de poziţionare globală (GPS) - reţea de sateliţi care orbitează în jurul Pământului în puncte fixe deasupra planetei, transmiţând semnale tuturor receptorilor GPS de pe Pământ. Aceste semnale conţin un cod de timp şi un punct de date geografice care permit utilizatorului să primească poziţia exactă în care se află, viteza şi ora din orice regiune de pe planetă. GPS-ul a fost proiectat iniţial pentru aplicabilitatea sa în domeniul militar la începutul Războiului Rece în anii 1960, deşi ideea a venit odată cu lansarea navei spaţiale sovietice Sputnik în 1957.

GPS Transit a fost primul sistem satelit lansat de SUA şi testat de Armata Marină SUA în 1960. Doar cinci sateliţi orbitau Pământul pentru a permite navelor să îşi verifice poziţia pe mare 2

din oră în oră. Succesorul modelului Transit, a fost satelitul Timation în 1967, care a demonstrat că ceasuri atomice de înaltă precizie pot fi controlate în spaţiu. Sistemul GPS s-a dezvoltat rapid pentru scopuri militare, cu un total de 11 sateliţi de tipul "Block I" lansaţi între 1978 şi 1985. Totuşi, atacul URSS asupra avionului Coreean de pasageri - zborul 007 - în 1983, a făcut ca Administraţia Regan să ofere sistemul GPS pentru a fi utilizat în segmentul civil, astfel încât el şi-a găsit aplicabilitatea în domeniul aviatic şi cel naval pentru ca diferitele mijloace de transport să îşi poată verifica poziţia şi să poată evita invadarea teritoriilor străine.

Dezastrul provocat de nava spaţială NASA SS Challenger în 1986 a încetinit evoluţia sistemului GPS şi abia în 1989 s-au lansat primii sateliţi Block II. Până în vara lui 1993, SUA a lansat cel de-al 24-lea satelit Navstar pe orbită, care a completat constelaţia modernă GPS de sateliţi - o reţea de 24 de sateliţi - cunoscută acum sub denumirea de Sistem de Poziţionare Globală, sau GPS. Un număr de 21 de sateliţi din constelaţie erau activi în permanenţă, iar alţi 3 erau de rezervă. În prezent, reţeaua GPS are aproximativ 30 de sateliţi activi în constelaţia GPS. Astăzi, GPS-ul este utilizat în zeci de domenii, inclusiv în cel aviatic şi în cel naval, găsirea rutelor pentru şoferi, crearea hărţilor, cercetare seismică, studii climatice şi jocuri de căutare de comori.

3

Aplicabilitatea GPS-ului

Sistemul de poziţionare globală (GPS) a fost conceput iniţial pentru aplicabilitatea sa în domeniul militar, la începutul Războiului Rece, în anii 1960. Totuşi, începând cu anii 1980, GPS-ul a devenit disponibil pentru segmentul civil. În prezent, milioane de utilizatori se bazează pe navigaţia prin satelit pentru a găsi drumul între A şi B, şi pentru multe alte funcţionalităţi.

Cea mai evidentă aplicabilitate a GPS-ului este navigaţia pentru diferite autoturisme, avioane şi vapoare. Permite oricui are un dispozitiv de receptare GPS să afle viteza şi poziţia pe hartă, în aer, sau pe mare - toate acestea cu o incredibilă acurateţe. Şoferii pot utiliza dispozitive Sat Nav pentru a urma o anumită rută, pentru a găsi modalităţi de evitare a problemelor din trafic, iar prin aplicaţii suplimentare, pentru a primi alerte şi informaţii cu privire la amplasarea radarelor

video.

GPS-ul este folosit de o mare varietate de utilizatori. Persoanele care se bucură de drumeţii pot utiliza dispozitivele GPS pentru a se asigura că urmează ruta aleasă şi pentru a marca punctele de întâlnire de pe drum. În timp ce, persoanele care preferă jocurile în aer liber pot lua parte la concursuri de căutare de comori, prin utilizarea semnalelor GPS pentru a găsi reperele setate. De exemplu, serviciile de urgenţă pot folosi un dispozitiv GPS nu numai pentru a găsi cea mai 4

rapidă rută până la un incident, dar şi pentru a semnaliza locaţia accidentului astfel încât alte echipaje să poată găsi rapid locul respectiv. Această funcţie este utilă mai ales pentru a căuta şi pentru a salva echipaje pe mare, dar şi pe uscat în condiţii meteo extreme, când fiecare minut contează.

Oamenii de ştiinţă şi inginerii, pot şi ei utiliza dispozitive GPS pentru experimente ştiinţifice şi pentru monitorizarea activităţii geologice precum cutremure sau erupţii vulcanice. Aceştia pot folosi dispozitive GPS poziţionate strategic pentru a le fi de ajutor în depistarea schimbărilor climei şi a altor fenomene. GPS-ul poate fi folosit în prezent pentru a crea hărţi foarte precise.

GPS reprezintã de fapt o parte din denumirea NAVSTAR GPS . Acesta este acronimul de la “NAVIGATION System with Time And Ranging Global Positioning System”.

Proiectul a fost demarat de catre guvernul Statelor Unite la începutul anilor 70. Scopul principal îl reprezintã posibilitatea de a putea determina cu precizie pozitia unui mobil în orice punct de pe suprafata pamântului, în orice moment indiferent de starea vremii. GPS este un sistem care utilizeaza o constelatie de 30 de sateliti pentru a putea oferi o pozitie precisã unui utilizator. Precizia trebuie înteleasã în functie de utilizator. Pentru un turist aceasta înseamna în jur de 15 m, pentru o navã în ape de coasta reprezintã o mãrime de circa 5 m, iar pentru un g eodez precizie înseamna 1 cm sau chiar mai putin.

5

GPS poate fi utilizat pentru a obtine preciziile cerute în toate aplicatiile pomenite mai sus, singurele diferente constând numai în tipul receptorului si a metodei de lucru utilizate. InitialGPS a fost proiectat numai pentru aplicatii militare. Curând dupa ce acest obiectiv a fost atins a devenit evident ca GPS va putea fi folosit si pentru scopuri civile pãstrând totusi anumite proprietãti numai pentru domeniul militar. Primele doua aplicatii civile au fo st navigatia maritimã si mãsurãtorile tereste. Dupã lansarea primului satelit artificial al Pãmântului,Sputnik 1, la 04.10.1957, tehnica spatialã s-a impus ca o nouã erã în dezvoltarea stiintificã si tehnologicã, constituind un factor dinamizator al procesului tehnico±economic, în domenii de interes major ale activitãtii umane. Domeniile de utilizare ale satelitilor artificiali specializati sânt numeroase si deosebit de diversificate, printre acestea, de o deosebitã importantã strategicã în domeniul milita r si de largã utilitate în domeniul civil fiind dezvoltarea tehnologiilor satelitare de navigatie care permit pozitionarea deosebit de precisã a mijloacelor de transport aeriene, maritime si terestre aflate în miscare sau în repaus. Aceastã tehnologie si-a gãsit, deasemenea, o largã aplicabilitate si în domeniul geodeziei si geodinamicii prin realizarea unor retele geodezice la nivel global sau national, contributii la determinarea formei si dimensiunilor Pãmântului si a câmpului sãu gravitational, determinarea deplasãrilor plãcilor tectonice, etc. La ora actualã functioneazã în paralel douã sisteme de pozitionare globalã, respectiv sistemul de pozitionare NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System(NAVSTAR GPS), cunoscut sub denumireaGPS, realizat si gestionat de Statele Unite ale Americii si sistemul de pozitionare GLObal NAvigation Satellite System(GLONASS), realizat si gestionat de Federatia Rusã. Cele douã sisteme sunt asemãnãtoare din punct de vedere al conceptiei, al modului de functionare si al performantelor ce le oferã utilizatorilor, lucrarea urmând a face referiri numai la sistemul american, GPS.

Componentele sistemului

Sistemul de pozitionare globalãGPS s-a pus în miscare începând cu anul 1973, sub coordonarea Joint Program Officedin cadrul U.S. Air Force Command¶s, Los Angeles Force Base,fiind la origine un sistem de pozitionare realizat în scopuri si pentru utilizare militarã, care a devenit în scurt timp accesibil si sectorului civil, capãtând o utilizare extrem de largã în multe tãri ale lumii, inclusiv în tara noastrã dupã 1992.

6

Acest sistem de pozitionare globalã functioneazã pe principiul receptionãrii de cãtre utilizator a unor semnale radio emise de o constelatie de sateliti de navigatie, specializati, care se miscã în jurul Pãmântului pe orbite circumterestre. Sistemul a fost astfel proiectat încât permite ca în orice moment si oriunde pe suprafata Pãmântului, un mobil aflat în miscare sau în repaus, sã aibã posibilitatea ca utilizând un echipament adecvat, sã îsi poatã stabili în timp real pozitia si viteza de deplasare pentru un mobil aflat în miscare si numai pozitia pentru un mobil aflat în repaus, într-un sistem de coordonate geocentric tridimensional, propriu sistemului de pozitionareGPS. Sistemul de pozitionare GPS, este constituit din trei componente sau segmente principale care asigurã functionarea

acestuia,

dupã

cum

urmeazã:

1.

Segmentul spatial, constituit din constelatia de satelitiGPS;

2.

Segmentul de control, constituit din statiile de la sol, care monitorizeazã întregul system

3.

Segmentul utilizatorilor, compus din utilizatorii civili si militari, care folosesc receptoare GPS dotate cu antenã si anexele necesare;

1.1. Segmentul spatial

Constelatia de sateliti GPS a fost proiectatã sã continã în faza finalã un numãr de 24 de sateliti (actualmente functioneazã un numãr de 30 sateliti), amplasati pe orbite aproximativ circulare fatã de suprafata Pãmântului. Planurile orbitale ale satelitilor au o înclinatie de 550 fatã de planul ecuatorial terestru, stelitii evoluâd la o altitudine de cca. 20200km., câte 4 sateliti în fiecare dintre cele 6 planuri orbitale. Fiecare satelit face o rotatie completã în jurul Pãmântului în 12 ore siderale, respectiv în 11 ore si 56 de minute locale, zilnic rãsãritul si apusul fiecãrui satelit fãcându-se cu 4 minute mai devreme. Fiecare satelit are o duratã de functionare estimatã la cca.7 ani, duratã care în general a fost depasitã, asigurându-se astfel o sigurantã în plus în exploatarea sistemului. Segmentul spatial, care în prezent este complet, asigurã ca la orice ora, în orice loc pe suprafata Pãmântului, indiferent de conditiile meteorologice, de perioada din zi sau din noapte, sã se poatã receptiona semnale radio de la minimum 4 sateliti dar si mai multi, 6 sau 8, sub un unghi de elevatie de 150 deasupra orizontului, conditii absolut necesare pentru pozitionare. 7

Principalele functiuni ale segmentului spatial al sistemului si ale fiecãrui satelit în parte pot fi sintetizate astfel:  satelitii GPS transmit permanent informatii utilizatorilor prin intermediul unor semnale radio în

frecventa nominalã fundamentalã de 10.23 MHz, din care se genereazã cele douã unde

purtãtoare L1=1575.42MHz si L2=1227.60MHz l, timpul generat de ceasurile atomice, efemeridele satelitului, starea echipamentelor auxiliare si alte informatii necesare;  mentin o referintã de timp foarte precisã, prin intermediul cesurilor de la bordul satelitilor GPS;  receptioneazã si înmagazineazã informatiile primite de la segmentul de control;  executã manevre de corectare a orbitelor satelitare;

Satelitii sistemului au fost lansati la diferite perioade de timp si apartin diferitelor Äblock-uri´, dupã cum urmeazã: - satelitii din ÄBlock±I´ sânt primii sateliti lansati, modelul spatial fiind compus d in 3 planuri

orbitale

înclinate la 630 fatã de planul ecuatorului. Lansarea celor 11 sateliti proiectati s-a efectuat în perioada 19781985; - satelitii din ÄBlock-II´au fost organizat i în 6 planuri orbit ale înclinat e la 550 fatã de ecuator si au început sã fie lansati în perioada 1989-1995. Satelitii acestui bloc se deosebesc de satelitii primului block prin faptul cã acestia au semnalul în totalite disponibil pentru utilizatorii civili, au implementate tehnicile de protectie ale sistemului, SA (Selective Availability) si AS (Anti-Spufing) si dispun de 4 ceasuri atomice ( 2 cu Cesiu, 2 cu Rubidiu ); -satelitii din ÄBlock-IIA´ (Advanced), sunt mai evoluati în sensul cã au posibilitatea sã comunice între ei si au montate reflectoare laser care permit mãsurãtori de tipul ÄSatelite Laser Ranging´ (SLR). Au fost lansati începând cu sfârsitul anului 1990; -satelitii din ÄBlock-IIR´ (Relenishment) încep sã înlocuiascã satelitii din Block-ul II, dupã 1996. Acestia sunt prevãzuti cu ceasuri atomice cu hidrogen, de tip MASER, care au au stabilitate superioarã fatã de cele cu Cesiu sau Rubidiu. De asemenea acestia dispun de legãturi intersatelitare care permit ameliorarea preciziei de determinare a orbitelor satelitilor; -satelitii din ÄBlock - IIF´ (Follow on) continuã lansãrile în perioada 2001 - 2010. Acestia vor putea gestiona eventualele variatii ale frecventei de bazã si vor dispune la bord deSisteme de Navigatie Inertialã(INS); 8

1.2. Segmentul de control

Segmentul de control al sistemuluiGPS este constituit din statiile specializate de la sol care actualmente sunt în numãr de cinci si sunt dispuse aproximativ uniform în jurul Pãmântului, în zona ecuatorialã (Fig.1.2).

Principalele sarcini ale segmentului de control, sunt urmatoarele:

-

segmentul de control urmãreste permanent prin statii de la sol satelitii sistemului, prelucrând

datele receptionate în vederea calculãrii pozitiilor spatio -temporale ale acestora ( efemeride), care apoi sunt transmise la sateliti; -

controleazã ceasurile satelitilor comparându-le cu un ceas atomic cu hidrogen, de tip MASER; 9

-

calculeazã corectiile orbitale, care sunt transmise la fiecare satelit si operate de motoarele

rachetã

proprii de corectare a orbitei; -

activeazã prin comenzi de la sol, la momentul dorit sau necesar, sistemele de protectie SA

(Selectiv

Availability) si AS (Anti ± Spoofing), ale sistemului; -

stocheazã datele noi receptionate de la sateliti;

-

calculeazã efemeridele prognozate (Broadcast) pentru urmãtoarele 12 sau 24 de ore pe care le

transmite la segmentul spatial; -

executã întregul control asupra sistemului;

Cele 5 statii la sol care formeazã segmentul de control al sistemului de pozitionare GPS au urmãtoarele clasificãri si atributii:

a) statia de control principalã (Mast erCont rolSt at ion), amplasatã la Colorado Springs în Statele Unite, centralizeazã datele receptionate de la sateliti de statiile monitoare de la sol, prelucreazã aceste date pentru prognozarea orbitelor satelitilor (efemeridelor), si executã calculul corectiilor acestora precum si ale ceasurilor, date, care apoi se transmit la statiile de control ale sistemului pe care acestea le încarcã la segmentul spatial, sub o forma care constituie mesajul de navigatie, receptionat de utilizatori;

b) statiile monitorale segmentului de control sunt amplasate dupã cum urmeazã:insula Hawai (estul oceanului Pacific), insula Kwajalein (vestul oceanului Pacific), insula Diego Garcia (vestul oceanului Indian) si insula Ascension (oceanul Atlantic). Fiecare dintre aceste statii împreunã cu statia principalã receptioneazã permanent semnalele de la satelitii vizibili, inregistreazã datele meteorologice si parametrii ionosferici pe care le transmit pentru prelucrare la statia principalã;

c) statiile de control la sol, amplasate lângã statiile monitor din insula Kwajalein, insula Diego Garciasi insula Ascensionsi care de fapt sunt antene la sol cu ajutorul cãrora se realizeazã legãtura permanentã cu satelitii sistemului si prin care se transmit efemeridele, corectiile orbitelor si ale ceasurilor atomice, precum si alte date necesare bunei functionãrii a sistemului. Pentru calculul efemeridelor precise, necesare, în special prelucrãrii mãsurãtorilor GPS cu utilizare în geodezie-geodinamicã, se folosesc mãsurãtori si de la alte cinci statii terestre.

10

1.3. Segmentul utilizatori

Acest segment e constituit din totalitatea utilizatorilor detinãtori de receptoare GPS cu antenã, în functie de calitãtile receptorului si antenei, rezultând acuratetea preciziei de pozitionare sau a elementelor de navigatie. Receptoarele geodezice sunt receptoarele cele mai precise si opereazã cu lungimile de undã purtãtoare L1 si L2 precum si codul C/A sau P. Dacã la nivelul anului 1990 existau cca. 9000 de utilizatori GPS, la nivelul anului 2000 se estimau cca. 500000 utilizatori GPS care pe grupe mari de activitãti reprezentau urmãtoarele cifre si procente [NGS 1994]:  navigatia maritimã si fluvialã - 225000 receptoare - 45%  navigatie si transport terestru - 135000 receptoare - 27%  navigatia aerianã - 80000 receptoare - 16%  utilizatori militari - 35000 receptoare - 7%  geodezie si cartografie - 25000 receptoare - 5%

1.4. Structura semnalului

Acuratetea sistemului de pozitionareGPS este asiguratã de faptul cã toate componentele semnalului satelitar sunt controlate de ceasuri atomice. SatelitiiGPS din Block II prin ceasurile atomice de la bord, 2 cu cesiu si douã cu rubidiu, asigurã o stabilitate pe perioadã îndelungatã de 10-12 ± 10-14secunde. Satelitii din Block IIR, dotati cu ceasuri atomice MASER, cu hidrogen, asigurã pe perioadã îndelungatã o stabilitate echivalentã cu 10-14 ± 10±15secunde. Aceste ceasuri atomice, de foarte mare precizie, asigurã realizarea unei frecvente fundamentale f0=10.23 Mhz, în banda L. Având în vedere faptul cã lungimea de undã este datã de relatia: Sistemul a fost proiectat cu douã frecvente, conditie teoreticã indispensabilã pentru eliminarea diverselor cauze de manifestare ale unor erori, cum ar fi erorile sistematice care au ca efect imediat întârzierea semnalului radio emis de satelitii GPS, datoratã în principal erorilor generate de efectele erorii de ceas, refractiei ionosferice, troposferice, etc.

11

Determinarea distantei de la satelit la receptorulGPS terestru, esentialã pentru pozitionarea acestuia, este indispensabil legatã de determinarea, cât mai precisã, a timpului de propagare al undei de la satelit la receptor, mãsurãtoare care se realizeazã cu ajutorul codurilor generate de un algoritm cu periodicitate în timp, care moduleazã frecventele portantelor. Aceste coduri supranumite pe acest motiv Äpseudo - cazuale´ sau PRN (Pseudo Random Noise) sunt utilizate sub urmatoarele denumiri:

- Codul C/A este liber pentru utilizatorii civili si moduleazã numai lungimea de undã portantã L1. Acest cod se repetã la fiecare milisecundã si furnizeazã informatii privind identificarea satelitului receptionat. - Codul P este codul rezervat utilizatorilor militari precum si altor utilizatori privilegiati si moduleazã lungimile de undã ale portantelor L1 si L2 decalate cup/2, decalaj care se repetã sãptãmânal. - Codul D reprezintã codul de navigatie, are o frecventãfD =f0/204800 = 50 Hz, care contine informatiile privitoare la efemeridele satelitilor si parametrii reali pentru calculul pozitiei lor, starea acestora si informatii privind ceasurile de la bord. Receptoarele de mici dimensiuni, utilizate exclusiv pentru navigatie, receptioneazã numai codurile C/A si D si asigurã o pozitionare absolutã în precizia de +/- 100m.

Complexitatea semnalului GPS este deosebitã si ea poate fi motivatã de o serie de conditii pe care trebuie sã le asigure, printre care putem aminti: -

sistemul de pozitionare GPS, este în primul rând un sistem militar, fiind însã utilizat de un

numãr mare

de utilizatori civili si militari, pe care trebuie sã îi pozitioneze mai mult sau mai putin precis în functie de preocupãrile si specificul activitãtii pe care o desfãsoarã,m precum si în functie de receptoarele de care beneficiazã; -

utilizatorii care dispun de posibilitatea de mãsurarea Äcodur ilor ´, pot beneficia de pozitionare

în timp

real, cu anumite date privind corectiile distantelor provenite de statiile permanente DGPS, amplasate în zonele costiere sau pe uscat, care transmit datele pentru diversi utilizatori în formatul standardizat RTCM (Radio Tehnical Commiion for Maritim Services Format); -

utilizatorii care pot mãsura fazele, pot realiza o pozitionare de precizie, pe care o obtin în

postprocesare;

12

-

utilizatorii care dispun de receptionarea semnaluluiGPS în douã frecvente dispun de

posibilitatea de

eliminare a erorilor sistematice, generate de efectul influentei refractiei ionosferice si troposferice;

Actualmente este în discutie posibilitatea de implementare a unei a treia lungimi de undã, denumitãL5, care sã fie folositã exclusiv de utilizatorii civili [Cina 2000], realizându-se astfel o separare complectã de utilizatorii militari ai sistemului GPS.

Pozitionarea cu ajutorul tenologiei GPS

Ca problemã practicã, pozitionarea cu ajutorul tehnologiei GPS se realizezã prin determinarea distantelor dintre punctul de statie si satelitii GPS vizibili, matematic fiind necesare mãsurãtori la minimum 4 sateliti. Acest numãr de sateliti este necesar pentru a ne putea pozitiona cât se poate de precis, numai pe baza distantelor mãsurate la sateliti. Dacã am avea mãsurãtori la un singur satelit si am cunoaste pozitia acestuia, cu o singurã distantã, pozitia noastrã în spatiu ar fi pe o sferã cu centrul în pozitia satelitului si cu raza, distanta mãsuratã. Mãsurând distante la doi sateliti pozitia noastrã se îmbunãtãteste, în sensul cã ne aflãm pe un cerc generat de intersectia celor douã sfere care au în centru cei doi sateliti si în functie de distanta dintre acestia, cercul nostru de pozitie are o razã mai mare sau mai micã. Pozitia noastrã se îmbunãtãteste substantial în momentul în care avem mãsurãtori si la un al treilea satelit, care deja ne localizeazã în douã douã puncte din spatiu. Aceste douã puncte sunt date de intersectia ultimei sfere, cu centrul în cel de al treilea satelit, cu cercul generat de primele doua sfere determinate. Sigur cã în acest moment putem, relativ usor, sã ne stabilim punctul în care ne aflãm, însã pentru a fi rigurosi este necesarã a patra mãsurãtoare fatã de un al patrulea satelit si atunci în mod cert puncul pozitionãrii noastre va fi unic Pozitionarea cu ajutorul tehnologiei GPS se poate face în diferite modalitãti: a) Pozitionare absolutã: coordonat ele punct ului P sunt determinate intr -un sistem de pozitionare globalã, mãsurãtorile pentru determinarea coordonatelor spatiale ale punctului P fãcându-se cu douã receptoare GPS, din care unul amplasat pe un punct care are deja coordonate tridimensionale determinate într-un sistem de referintã global (W GS84, ITRFxx, EUREF, etc).

13

b) Pozitionare relativã: sunt determinate diferentele de coordonate între douã puncte sau componentele vectorului (baseline), ce uneste cele douã puncte stationate cu receptoare GPS. Prin aceastã modalitate se reduc sau se eliminã erorile sistematice (bias), de care este afectatã distanta dintre cele douã puncte.

c) Pozitionare diferentialã: este asemãnãtoare, ca procedeu, cu pozitionarea absolutã cu deosebirea cã eroarea care afecteazã distanta de la satelit la receptor este calculatã si aplicatã în timp real, ca o corectie diferentialã, datã de cãtre receptorul care stationeazã pe un punct de coordonate cunoscute (base), cãtre receptorul care stationeazã în punctul nou. Ca si la pozitionarea relativã, sunt eliminate sau diminuate erorile sistematice care afecteazã mãsurãtorile GPS.

Mãsurãtorile GPS, în geodezie sau ridicãri topografice, se pot executa prin douã metode principale, care în functie de situatie, de aparaturã, etc. au fiecare diferite variante:

- Metoda staticã care presupune mãsurãt ori cu douã sau mai multe receptoare GPS, amplasate pe punctele care urmeazã sã fie determinate si care sunt stationate, simultan, o perioadã mai mare de timp, denumitã sesiune de observatii. Durata acesteia este stabilitã în functie de lungimea laturilor, numãrului de sateliti utilizabili, de geometria segmentului spatial observabil, evaluatã de PDOP (Position Dilution of Precision), precum si de precizia de determinare a punctelor noii retele. - Metoda cinematicã presupune mãsurãtori cu douã sau mai multe receptoare, din care unul amplasat pe un punct cu coordonate cunoscute (base) si restul recepoarelor sunt în miscare continuã sau cu stationãri foarte scurte.

Pozitionarea prin mãsurarea fazei codurilor Aceastã metodã de determinare a timpului de zbor al semnalului, respectiv a intervalului de timp necesar pentru parcurgerea de cãtre semnalul emis de satelit, a distantei de la satelit la receptor, se realizeazã utilizând componenta semnalului continutã de codul disponibil, respective C/A sau P. Determinarea se realizeazã prin intermediul unui procedeu de corelare încrucisatã a douã semnale, respectiv cel care soseste de la satelit la receptor si cel generat de receptor care este o replicã identicã cu cea a satelitului care a emis-o, recunoscut de receptor prin intermediul secventeiPRN, numitã si amprentã a satelitului receptionat. 14

Aceste douã semnale sunt identice între ele dar, se gãsesc decalate de timpul necesar pentru ca semnalul sã parcurgã spatiul de la satelit la receptor (~ 20200km. în ~ 0.067 sec.). Timpul de zbor (Fig1.4) reprezintã decalajul de timp necesar pentru ca replica generatã de receptor sã se alinieze perfect cu semnalul transmis de satelit.

Erorile de orbitã Este cunoscut faptul cã pentru pozitionarea GPS este necesar sã fie cunoscute orbitele satelitilor observati (efemeridele), în sensul de a se cunoaste la fiecare epocã de înregistrare coordonatele cât mai precise ale centrului antenei de emisie a satelitului. Aceste date referitoare la orbite, reunite în notiunea de efemeride, au o precizie diferitã, dupã cum urmeazã: -

broadcast, efemeride transmise în mesajul de navigatie care au precizie în jurul a 30-50 de

-

precise, efemeride care sunt calculate si pot fi utlizate dupã perioada de observatii, în

metri;

cadrul etapei de

procesare a datelor si au precizii metrice si chiar subdecimetrice; Dupã cum s-a mai specificat, aceste erori au repercursiuni asupra pozitionãrii absolute si afecteazã în mod direct coordonatele spatiale ale receptorului. In cazul în care observatiile se realizeazã prin metoda diferentialã sau relativã, influenta acestor erori în pozitionare este minorã. Statiile permanente sunt niste receptoare GPS amplasate pe puncte cu coorodonate cunoscute si care înregistreazã permenent date de la satelitii vizibili. Aceste date pot fi accesate liber pe Internet sau pot fi cumpãrate contra cost de la un anumit serviciu. Astfel, dacã un utilizator dispune doar de un receptor GPS, acesta este amplasat pe punctul de determinat, statia permanentã devenind statie cu coordonate cunoscute si care determinã punctul nou. Se acceseazã datele disponibile comune în timpul mãsurãtorilor de la statia permenentã si astfel se pot calcula coordonatele punctului nou. Desigur, cu cât numãrul receptoarelor GPS al unui utilizator este mai mare, cu atât disponibilitãtile cresc. Astfel, statia permanentã devine un punct de coordonate cunoscute care poate determina toate celelalte puncte noi, sau poate verifica niste puncte cu coordonate deja cunoscute pe care sunt amplasate receptoare GPS. La capitolul de prelucrare a datelor GPS se va trata pe larg modul practic de utilizare a statiilor permanen te. Statiile permanente pot fi utilizate si pentru controlul coordonatelor utilizatorilor. În acest caz se cer datele brute din receptoarele GPS amplasate pe punctele noi. Se cautã intervalul de timp stationat pe fiecare

15

punct si se descarcã din datele statiei permanente intervalele (intervalul) respectiv. Se calculeazã apoi coordonatele fiecãrui punct nou si se comparã cu datele prezentate. În România existã mai multe statii permanente în acest moment. Cea mai cunoscutã este statia amplasatã pe clãdirea Facultãtii de Geodezie a Universitãtii Tehnice de Constructii Bucuresti. Are un site pe Internet care poate fi accesat si care furnizeazã date permanent. Coordonatele statiei sunt determinate în urma corelãrii datelor cu statii permanente din Europa, pe o lu ngã duratã de timp.

16