Determinarea Erorilor Datorate Propagarii Ionosferice

PROIECT DE DIPLOMĂ

TITLUL PROIECTULUI

Determinarea erorilor datorate propagarii ionosferice

CUPRINS

CAP. 1 PREZENTARE GPS

1. SISTEMUL GPS

1.1. CELE 3 SEGMENTE ALE SISTEMULUI GPS
1.1.1. SEGMENTUL SPATIU
1.1.2. SEGMENTUL DE CONTROL

1.1.3. SEGMENTUL DE UTILIZATORI

1.2. MODALITATI DE UTILIZARE A SISTEMULUI

GPS

1.3. PRINCIPII DE FUNCȚIONARE

1.4. STABILIREA POZIȚIEI SPAȚIALE

1.4.1. DETERMINAREA PSEUDO-DISTANȚEI

1.4.2. DETERMINAREA FAZEI

1.4.3. MOD DE FUNCȚIONARE

1.4.3.1. MODUL ABSOLUT (AUTONOM)

1.4.3.2. MODUL DIFERENȚIAL (DGPS)

1.5. METODE DE LUCRU

1.5.1. METODA STATICĂ

1.5.2. METODA DINAMICĂ

1.5.3. METODA DINAMICĂ "STOP AND GO"

1.6. FACTORI CARE INFLUENȚEAZĂ PRECIZIA

MĂSURĂTORILOR

1.7. SPECIFICAȚII DE CERINȚE SOFTWARE

1.7.1. PACHETUL DE PROGRAME NTRIP

1.7.2. GLONASS, CONCURENTA PALIDA

1.8. SISTEMELE DE NAVIGATIE PRIN SATELIT – BAZATE PE

CRONOMETRE HIPERPRECISE

CAP 2 ERORI IN PROPAGAREA SEMNALELOR

2.1 PREZENTAREA IONOSFEREI. STRUCTURA IONOSFEREI REALE

CAP 3 TIMPUL STANDARD GPS

3. ITU-R ROLUL LUI ÎN SERVICII DE TIMP STANDARD ȘI

FRECVENȚĂ DE SEMNAL
3.1. SEMNALE DE TIMP ȘI EMISII DE FRECVENȚĂ

STANDARD

3.2. TIMPUL UNIVERSAL COORDONAT (UTC)

3.2.1. DEFINIREA UTC

3.3. NTERNATIONAL TIME LINK-URI

3.4. BIPM GENERAREA SCALEI DE TIMP

3.5. SISTEMUL DE PĂSTRARE A TIMPULUI

NECESAR

3.6. ORA GPS ȘI UTC (USNO)

3.7. BIPM T CIRCULAR

3.8. IGS / BIPM PROIECTUL PILOT

3.8.1. IGS CONTRIBUȚIA CENTRELOR DE

PLANIFICARE

3.8.2. IGS (LNR) SCALA DE TIMP

3.8.3. IGS PRODUCĂTOR DE CEASURI

3.8.4. SCALA DE TIMP IGS

3.8. 5. REALIZĂRI ALE IGS

3.9. "SINCRONIZAREA", ÎN TELECOM & PNȚ

3.9.1. IERARHIA TELECOM

3.10. ARCHITECTURA RETELEI WIRELESS

3.10.1. CERINȚELE DE FRECVENȚĂ ȘI TIMP PENTRU

REȚELE DIGITALE WIRELESS CDMA

3.10.2. DESCRIEREA REȚELEI

3.10.2.1. SINCRONIZAREA ȘI TIMIPUL ÎN REȚELELE

FĂRĂ FIR

CAP 4 FRECVENTA STANDARD GPS
4.1. FRECVENTA STANDARD FN77-OCXO
4.2. FRECVENTA STANDARD FN-GPS
4.3.Rubidium-Frequency Standard FN-GPS/R RUBIDIU-FRECVENȚA STANDARD FN-GPS / R
4.4. Frequency Standard FNX-GPS FRECVENTA STANDARD FNX-GPS
4.5. Phase Standard for ripple control PN-GPS FAZA STANDARD PENTRU CONTROLUL PN RIPLUL-GPS

CAP.5 APLICATII

5. APLICATII CU GPS

5.1. UNDE SUNT?

5.2. UNDE NE DUCEM?
5.3.1. PE APA
5.3.2.. IN AER
5.3.3. PE PAMINT

5.4. URMARIREA-MONITORIZAREA DEPLASARII

OAMENILOR SI OBIECTELOR

5.5. DAR ALTCEVA?

5.6. ADUCÎND TIMPUL PRECIS LUMII CIND

SE VA INTIMPLA?
CAP. 6 REGLEMENTĂRI IMO ȘI ITU

6.1. LISTA DE REFERINȚĂ

6.2. REZOLUȚII ADOPTATE

CAP. 7 CONCLUZI

BIBLIOGRAFIE

CAP. 1 PREZENTARE GPS

1. SISTEMUL GPS

Sistemul GPS este un sistem american de radionavigatie prin satelit care permite indentificarea oricărei poziții pe glob, prin recepționarea semnalelor de poziționare prin satelit. Sistemul GPS conceput inițial, cu aplicabilitate în domeniul militar, se bazează pe utilizarea a patru sateliți, pe cunoașterea timpului de propagare dintre aceștia și pe folosirea unui receptor GPS cu ajutorul cărora se poate determina longitudinea, latitudinea, altitudinea și ora precisă în orice moment de timp.

A devenit foarte utilizat la scara mondială un mod de a determina precis poziția geografică a unui receptor. Sistemul, initiat și construit de ministerul Apărării din SUA este cunoscut marelui public prin inițialele sale GPS, inițiale care provin de la denumirea Global Pozition System.

Practic sistemul GPS se referă la un grup de sateliți aparținând Ministerului Apararii al USA, sateliti care se învârt constant pe traiectorii circulare în jurul pamântului. Sateliții transmit semnale radio de putere mică permițând tuturor celor care posedă un receptor GPS să li se determine pozițiailor în orice loc pe suprafața pamântului.
Acest sistem remarcabil de sateliți nu a fost tocmai simplu și ieftin de construit, costurile ridicându-se la miliarde de dolari cheltuiti de Administrația Americana. La acestea s-au adăugat cheltuieli suplimentare datorate operațiunilor de întreținere (mentenanță), înlocuire a unui satelit etc.

Inițial receptorul GPS reprezintă un dispozitiv conectat la calculator ce permite identificarea anumitor coordonate. Proiectanții nu au prevăzut de pe atunci că va veni o zi când vom avea posibilitatea să avem la noi un mic receptor portabil, cu o greutate foarte mică, care va fi capabil să ne indice nu numai coordonatele locului în care ne aflam (latitudine / longitudine) dar și să ne localizeze pe o hartă electronică. Acest proiect a avut ca scop aplicații militare dar, din fericire, un decret dat în anul 1980 în SUA a permis raspândirea sistemului și în domeniile de aplicații civile astfel încât astăzi oricine se poate bucura de facilitatile oferite de sistemul GPS.

Sistemul GPS poate fi întrebuințat în multe domenii: pe uscat, pe mare, în aer sau oriunde se poate receptiona în bune conditii semnalul de la sateliți. Se prefera totuși a nu se folosi în spatii închise, cum ar fi: interiorul clădirilor, peșteri, sau alte spații subterane, în apă, acolo unde semnalul de la satelit poate fi recepționat distorsionat sau, datorita reflexiilor, cu un grad de eroare ce îl face neutilizabil.

Receptoarele obișnuite GPS pot identifica cu precizii de pâna la 5m diferite coordonate pe pamânt dar există și variante de receptoare mai sofisticate care pot identifica poziții cu precizie de câțiva centimetri. În principal, sistemele de recepție GPS se bucură de o deosebită apreciere printre acei pasionați care practică alpinismul, vânatoarea, explorarea, și lista poate continua. GPS și-a făcut apariția și în traficul rutier acolo unde poate identifica pozitia actuala a autovehiculului si, în urma unor calcule efectuate, poate sugera noi trasee pe o harta electronica.

Navigația și poziționarea sunt cruciale pentru foarte multe activități care se desfășurau foarte greoi. O dată cu trecerea anilor, o serie de tehnologii au încercat să simplifice această sarcină, dar toate prezentau o serie de dezavantaje. Departamentul de Apărare al SUA a decis că armata trebuie să dețină un sistem de poziționare globală de o precizie remarcabilă. Din fericire această țară a avut și banii (aproximativ 12 miliarde dolari) pentru a construi ceva cu adevărat bun. Rezultatul este Sistemul de Poziționare Globală, sistem care a schimbat navigația pentru totdeauna. Sistemul de Poziționare Globală (GPS) este un sistem de radio-navigație globală, format dintr-o constelație de 24 de sateliți și stațiile lor de la sol. GPS-ul folosește sateliții ca puncte de referință pentru a calcula pozițiile cu o acuratețe de domeniul metrilor, dar cu variante avansate de GPS (în special militare) se pot face măsurători cu o acuratețe mai mică de un centimetru. Într-un fel e ca și cum s-ar aloca o adresă unică fiecărui metru pătrat al planetei.

Receptoarele GPS au fost miniaturizate până la nivelul câtorva circuite integrate, devenind astfel și foarte economice. Aceasta face tehnologia foarte accesibilă tuturor. Sistemul GPS individual, cel care potrivit estimărilor efectuate va deveni în scurt timp de neînlocuit în asigurarea navigației terestre, aeriene sau navale, constituie la această oră preocuparea principală a cercetătorilor din domeniul sistemelor de telecomunicații și radionavigație. Practic, cu ajutorul noilor receptoare GPS, montate pe orice tip de vehicul, navă sau aparat de zbor, se poate calcula distanța de la poziția de destinație, se pot memora ruta ce urmează a fi parcursă și informațiile legate de punctul de destinație, se poate afișa ruta deja parcursă etc. Prin realizarea unor receptoare cu 3, 4, 5 sau 6 canale s-a permis obținerea tuturor parametrilor necesari navigației, putând fi astfel urmăriți toți sateliții ce se găsesc în zona de vizibilitate directă. Prin arhivarea și înregistrarea datelor într-un sistem centralizat, computerizat se pot realiza hărți ale teritoriului care pot fi folosite în găsirea rutei optime, a distanței până la destinație, a poziției curente, a distanței parcurse etc. GPS este utilizat în navigația maritimă.

La ora actuală GPS își găsește locul în autovehicule, vapoare, avioane, echipamente de construcții, mașini agricole, dar și în calculatoare portabile și chiar atașate de încheietura mâinii unui turist oarecare.

Fig. Sateliți care orbitează în jurul Pământului și care transmit semnale radio în permanență.

Principiul de funcționare este extrem de simplu și se poate rezuma în felul următor: GPS are la bază un satelit special proiectat pentru îmbunătățirea sistemelor de navigare radio. Există în prezent un număr de 24 de astfel de sateliți care orbitează în jurul Pământului și care transmit semnale radio în permanență. Sistemul funcționează pe un algoritm de calcul al timpului parcurs de un semnal radio emis de satelit care parcurge distanța până la un obiect predeterminat, aflat într-o locație pe Pământ și înapoi. Receptoarele GPS primesc un semnal pe care mai apoi îl transformă printr-o serie de calcule în cifre ce reprezintă latitudinea, longitudinea și altitudinea pentru a face o localizare cu o foarte mare precizie. GPS a fost creat de către departamentul american al Apărării în scopuri militare, dar se află și la dispoziția utilizatorilor civili din toată lumea în mod gratuit. Sistemul GPS determină o locație prin calcularea diferenței între timpul la care un semnal este transmis de către satelit și timpul la care este recepționat de către receptorul de pe Pământ. Sateliții GPS sunt echipați cu ceasuri atomice care asigură o măsurare a timpului extrem de precisă. Informația despre timp este plasată într-un cod care este transmis de către satelit în așa fel încât receptorul să poată determina în mod continuu timpul în care semnalul s-a propagat. Semnalul respectiv conține date pe care un receptor le folosește pentru a calcula locația satelitului și a face ajustările necesare pentru poziționarea precisă. Receptorul folosește diferența de timp dintre recepția semnalului și timpul de emisie pentru a calcula distanța dintre receptor și satelit. Receptorul trebuie să ia în considerare întârzierile de propagare sau scăderile de viteză ale semnalului, cauzate de ionosferă și troposferă. Cu informațiile în legătură cu distanțele față de trei sateliți și cu localizarea satelitului în momentul trimiterii semnalului, receptorul își poate calcula propria poziție tridimensională. Un ceas atomic sincronizat este necesar pentru a putea calcula distanțele față de sateliți din aceste trei semnale, oricum, luând în considerare măsurătorile de la un al patrulea satelit, receptorul evită folosirea unui ceas atomic la receptor (care ar face acest sistem prohibitiv de scump, un asemenea echipament costând în jur de cincizeci de milioane de dolari). În concluzie, receptorul are nevoie de patru sateliți pentru a-și calcula longitudinea, latitudinea, altitudinea și timpul.

1.1. CELE 3 SEGMENTE ALE SISTEMULUI GPS

Întregul sistem de sateliți este alcătuit din 3 segmente esentiale necesare funcționării sistemului GPS.

– segmentul "spațiu" reprezentând constelația de sateliți;

– segmentul "control" care cuprinde stațiile de la sol;

– segmentul "utilizator" care reprezintă orice utilizator.

În cele ce urmeaza se va explica mai în detaliu fiecare segment în parte

1.1.1. SEGMENTUL SPATIU

Segmentul spațiu este alcătuit dintr-o rețea de 24 de sateliți care reprezintă esența sistemului. Sateliții sunt plasați pe câte o orbită care se află la o distanța de 12000 mile de suprafața pamântului. Operarea la o înalțime atât de mare permite semnalelor să aibă o arie mare de acoperire. Sateliții sunt poziționați pe orbită astfel încât unmnal radio emis de satelit care parcurge distanța până la un obiect predeterminat, aflat într-o locație pe Pământ și înapoi. Receptoarele GPS primesc un semnal pe care mai apoi îl transformă printr-o serie de calcule în cifre ce reprezintă latitudinea, longitudinea și altitudinea pentru a face o localizare cu o foarte mare precizie. GPS a fost creat de către departamentul american al Apărării în scopuri militare, dar se află și la dispoziția utilizatorilor civili din toată lumea în mod gratuit. Sistemul GPS determină o locație prin calcularea diferenței între timpul la care un semnal este transmis de către satelit și timpul la care este recepționat de către receptorul de pe Pământ. Sateliții GPS sunt echipați cu ceasuri atomice care asigură o măsurare a timpului extrem de precisă. Informația despre timp este plasată într-un cod care este transmis de către satelit în așa fel încât receptorul să poată determina în mod continuu timpul în care semnalul s-a propagat. Semnalul respectiv conține date pe care un receptor le folosește pentru a calcula locația satelitului și a face ajustările necesare pentru poziționarea precisă. Receptorul folosește diferența de timp dintre recepția semnalului și timpul de emisie pentru a calcula distanța dintre receptor și satelit. Receptorul trebuie să ia în considerare întârzierile de propagare sau scăderile de viteză ale semnalului, cauzate de ionosferă și troposferă. Cu informațiile în legătură cu distanțele față de trei sateliți și cu localizarea satelitului în momentul trimiterii semnalului, receptorul își poate calcula propria poziție tridimensională. Un ceas atomic sincronizat este necesar pentru a putea calcula distanțele față de sateliți din aceste trei semnale, oricum, luând în considerare măsurătorile de la un al patrulea satelit, receptorul evită folosirea unui ceas atomic la receptor (care ar face acest sistem prohibitiv de scump, un asemenea echipament costând în jur de cincizeci de milioane de dolari). În concluzie, receptorul are nevoie de patru sateliți pentru a-și calcula longitudinea, latitudinea, altitudinea și timpul.

1.1. CELE 3 SEGMENTE ALE SISTEMULUI GPS

Întregul sistem de sateliți este alcătuit din 3 segmente esentiale necesare funcționării sistemului GPS.

– segmentul "spațiu" reprezentând constelația de sateliți;

– segmentul "control" care cuprinde stațiile de la sol;

– segmentul "utilizator" care reprezintă orice utilizator.

În cele ce urmeaza se va explica mai în detaliu fiecare segment în parte

1.1.1. SEGMENTUL SPATIU

Segmentul spațiu este alcătuit dintr-o rețea de 24 de sateliți care reprezintă esența sistemului. Sateliții sunt plasați pe câte o orbită care se află la o distanța de 12000 mile de suprafața pamântului. Operarea la o înalțime atât de mare permite semnalelor să aibă o arie mare de acoperire. Sateliții sunt poziționați pe orbită astfel încât un receptor de la sol să aibă în vizor oriunde și oricând un număr de 4 sateliți. Ei se deplasează cu o viteză de 7000 de mile pe oră astfel că au posibilitatea de a înconjura pamântul o dată la 12 ore.

Acest sistem este proiectat astfel încât un numar de 4 sateliti vor fi vizibili din orice punct de pe suprafața pamântului sub un unghi de 15 grade. Ca surse de energie folosesc energia solară și din calculul datelor tehnice durata de viata a unui satelit este estimată la aproximativ 10 ani. Dacă un satelit nu mai beneficiază de energie solară are ca rezervă o sursă de energie secundară reprezentată de un grup de acumulatori necesari pentru a se evita condițiile de funcționare necorespunzatoare ce pot aparea. Primii sateliti GPS au fost lansați în spatiu în anul 1978, întreaga constelatie de 24 de sateliti realizându-se abia în 1994.

Fiecare satelit transmite semnale radio de putere scăzută pe câteva frecvențe destinate acestui scop (L1,L2). Receptoarele GPS civile primesc semnale de la satelit pe frecventa L1=1575,42MHz în banda UHF. Semnalul de la satelit se transmite în linie dreaptă ceea ce înseamnă că va reuși să treacă prin nori, sticlă și plastic dar nu va putea să fie interceptat prin marea majoritate a obiectelor solide (cladiri, munti, etc.). Semnalul L1 receptionat de receptorul GPS este un semnal pseudoaleator care conține în esență doua coduri: unul de protectie (codul P) si unul brut de achizitie (codul A/C).

Fiecare satelit transmite un cod unic, ceea ce face posibila identificarea fiecaruia în parte. Scopul principal al acestor doua semnale codificate este de a permite calcularea timpului cât unda ajunge de la satelit la receptor. Acest timp este adesea numit timpul de sosire. Acest timp înmultit cu viteza de propagare a semnalului permite aflarea distantei satelit – receptor. Mesajul pe care îl transmite satelitul contine date despre pozitia pe orbita, timpul, starea generala a sistemului si un model de calcul al întârzierilor prin ionosfera. Pe de alta parte, satelitii folosesc frecvente de tact provenite de la un asa numit ceas atomic.
Daca revenim putin asupra aspectului legat de banda de transmisie putem afirma ca aceste frecvente emise de satelit pe pamânt deriva de la o frecventa fundamentala de 10.23 MHz generata de un ceas atomic. Purtatoarea L1 este transmisa la frecventa de 1575.42MHz care reprezinta frecventa fundamentala înmultita cu 154. Purtatoarea L2 este transmisa pe o frecventa de 1227.60MHz care reprezinta frecventa fundamentala multiplicata cu 120.

Purtatoarea L1 contine doua coduri modulatoare (C/A) si (P) primul la frecventa de 1.023MHz care reprezinta frecventa fundamentala divizata eu 10 si al doilea cod P modulat la frecventa de 10.23MHz care reprezinta frecventa fundamentala multiplicata cu 10. Purtatoarea L2 contine doar un cod modulator, tot de protectie (P), cu frecventa de 10.23MHz. Aceste coduri sunt esentiale în principal pentru a se putea identifica fiecare satelit în parte în functie de codul pe care îl transmite.

Este alcatuit dintr-o retea de 24 de sateliti care reprezinta esenta sistemului. Primii sateliti GPS au fost lansati în spatiu în anul 1978, întreaga constelatie de 24 de sateliti realizându-se abia în 1994.

Acești sateliți, aflați pe orbite circulare la o altitudine de 20100 km, sunt plasați pe șase planuri orbitale înclinate la 55 de grade față de ecuatorul Pământului pentru a se asigura și acoperirea zonelor polare. Operarea la o înaltime atât de mare permite semnalelor sa aiba o arie mare de acoperire. Sateliții GPS sunt alimentați de energia solară. Au baterii de back-up pentru a asigura o bună funcționare în cazuri extreme (eclipse solare). Pe fiecare satelit există mici propulsoare ce asigură direcția corectă. Ei au o perioadă de revoluție de aproximativ 12 ore parcurgând două orbite complete în 24 ore și o viteză de circa 3,9 km/s (7000 mile/oră).

Amplasarea lor orbitală va permite ca de pe orice poziție de pe glob să existe în vizibilitate directă între 6 și 10 sateliți. Un satelit GPS cântărește aproximativ 1 tonă și are o lungime de circa 5,6 metri cu panourile solare deschise.

Puterea transmițătorului este de numai 50 W. Sateliții au o durată de viață de aproximativ 7,5 ani și sunt echipați cu câte patru ceasuri atomice și două emițătoare în banda D. Cele două frecvențe purtătoare sunt f 1=1575,42 MHz și f 2 = 1227,6 MHz. Semnalele sunt emise în tehnica spectrului împrăștiat și utilizează două coduri pseudoaleatoare: un cod CA (Clear Acquisition) pe frecvența f 1 și un cod P (Precise) pe frecvențele f 1 și f 2.

1.1.2. SEGMENTUL DE CONTROL

Segmentul de control include stația principală de control de la Baza Aeriană Falcon din Colorado Springs și stații de monitorizare în Hawai, insula Ascension din Oceanul Atlantic, Atolul Diego Garcia din Oceanul Indian și insula Kwajalain din Pacificul de Sud. Aceste stații monitorizează sateliții GPS. Segmentul de control folosește măsurătorile colectate de către stațiile de monitorizare pentru a anticipa comportarea orbitei și a ceasului fiecărui satelit.

Datele anticipate astfel sunt transmise către sateliți pentru a fi retransmise către utilizatori. Segmentul de control se asigură de asemenea dacă orbitele sateliților GPS, precum și precizia ceasurilor acestora se situează între limitele acceptabile. În linii mari, segmentul de control transmite parametrii de amplasare, controlează traiectoriile și datele emise și modifică orbitele sateliților. Cele mai numeroase stații de control sunt amplasate în Japonia și SUA, țări în care sistemul GPS are cea mai largă răspândire și dezvoltare.

1.1.3. SEGMENTUL DE UTILIZATORI

Segmentul de utilizatori, cu mai mult de cinci sute de mii de receptoare GPS doar pentru sectorul civil, este foarte diversificat. Sistemul GPS este folosit de avioane și vapoare pentru navigarea pe anumite rute stabilite și pentru aterizări și intrări în porturi. Sistemele GPS sunt folosite pentru a îndruma și superviza vehiculele pentru intervenții de urgență.

GPS-ul care captează simultan semnale provenite de la sateliți, decodifică datele și calculează soluția ecuației de navigație, denumit PVT (Poziție, Viteză, Timp). Pentru a obține această soluție, este necesară utilizarea numai a patru sateliți care trimit parametrii de navigație astfel încât se permite calculul distanțelor Ri dintre satelitul i și receptorul GPS. Ca urmare Ri = C*Dti, unde C este viteza luminii, iar Dti sunt timpii de propagare dintre satelitul i și receptor. Soluția ecuației de navigație este obținută prin rezolvarea sistemului de ecuații cu X, Y, Z: (Xi–x)2+(Yi–y)2=(Ri–C*b)2, unde (Xi, Yi, Zi) este poziția satelitului i, iar b este eroarea sistematică a ceasului utilizatorului. Accesul la sistemul GPS actual este caracterizat de norme și reguli foarte precise. Din punct de vedere al calității utilizatorului, în sistemul GPS sunt definite două categorii: utilizatorii autorizați (legături militare sau oficiale) și utilizatorii comuni (legături comerciale sau individuale). Această deosebire este evidențiată de clasa de precizie în care sunt încadrate cele două categorii de utilizatori.

GPS este disponibil în două forme: sistemul de poziționare standard (SPS) și sistemul de poziționare precis (PPS). SPS asigură o poziționare orizontală care este corectă cu eroare de 100 m pe când PPS are o precizie orizontală de până la 20 m. Pentru utilizatorii autorizați (în mod normal armata SUA și a aliaților ei) PPS asigură de asemenea și o mai bună rezistență la bruiere și imunitate la semnalele false. De asemenea, pentru diferențierea și protejarea utilizatorilor, se folosește modalitatea de accesare cu acces selectiv, SA (Selective Availability) și cu acces restrictiv, AS (Anti Spoofing). Accesul selectiv este o modalitate de diferențiere a tipului de serviciu oferit de sistemul GPS (PPS sau SPS). Aceasta este exprimată printr-o programare preferențială a preciziei datelor oferite prin satelit, în funcție de tipul utilizatorului și prin performanțele receptorului GPS oferit. Un receptor GPS ce lucrează în serviciul PPS este echipat cu un procesor de gestiune a cheilor și cu module specializate care corelează datele obținute de la sateliți, eliminând eroarea obținută printr-un serviciu de tip SPS. Pentru protejarea serviciului oferit prin sistemul GPS, datele provenite de la sateliți prin codul P sunt codificate devenind un alt cod Y. Receptorii GPS, capabili să decodifice codul Y, sunt echipați cu un procesor de gestiune a cheilor și cu moduri de funcționare. Receptoarele folosesc un sistem numit „Pseudo-Random Code“. Pseudo-Random Code-ul (PRC) este o parte fundamentală a GPS-ului. Din punct de vedere fizic este un cod digital foarte complicat, cu alte cuvinte este o secvență complicată de pulsuri 1 și 0. Sunt câteva motive care explică această complexitate. Mai întâi construcția complexă asigură ca receptorul să nu se sincronizeze accidental cu alte semnale. Tiparul este atât de complex, încât este aproape imposibil ca un semnal rătăcit să aibă aceeași formă pentru că fiecare satelit are propriul și unicul „Pseudo-Random Code“ ceea ce garantează că receptorul nu va capta accidental semnalul altui satelit.

Deci toți sateliții pot folosi aceeași frecvență fără a se bruia unul pe celălalt, ceea ce face și mai dificil pentru o forță ostilă să bruieze sistemul. De fapt „Pseudo-Random Code“ oferă Departamentului de Apărare al SUA o cale de a controla accesul în sistem.

Există tehnici îmbunătățite cum ar fi GPS-ul diferențial (DGPS), care folosește stațiile fixe de pe Pământ împreună cu sateliții pentru a produce o poziționare orizontală precisă de până la un centimetru. „GPS Diferențial“ este practic o cale de a corecta inexactitățile din sistemul GPS, împingând acuratețea și mai departe. GPS Diferențial sau „DGPS“ poate face măsurători cu erori de câțiva centimetri pentru aplicații mobile și chiar mai bine pentru cele staționare. Această îmbunătățire a preciziei are un efect profund asupra importanței GPS-ului ca resursă. Cu ea, GPS-ul devine mai mult decât un sistem de navigație pentru vapoare și avioane în jurul lumii. El devine un sistem de măsurare universal, capabil de a poziționa lucruri pe o scală extrem de precisă. GPS Diferențial presupune cooperarea a două receptoare, unul staționar și celălalt în mișcare făcând măsurători ale poziției. Receptorul staționar este cheia. El leagă toate măsurătorile sateliților de un punct local solid de referință. Receptoarele GPS folosesc semnale de sincronizare de la cel puțin patru sateliți pentru a stabili o poziție. Fiecare din aceste semnale de sincronizare vor avea unele erori sau întârzieri depinzând de ce fel de obstacole au întâlnit în călătoria lor spre sol. Pentru că fiecare din aceste semnale care contribuie la calculul poziției au unele erori, acest calcul va fi un compus al acestor erori.

Din fericire scara perpendiculară a sistemului GPS ne vine în ajutor.

Sateliții sunt atât de departe în spațiu, încât micile distanțe pe care le parcurgem pe Pământ sunt insignifiante astfel încât dacă două receptoare sunt apropiate unul de celălalt, să spunem la câteva sute de kilometri, semnalele care ajung la ele au călătorit practic prin aceeași parte de atmosferă și deci vor avea aceleași erori. Aceasta este ideea din spatele GPS Diferențial: un receptor care măsoară erorile de sincronizare și care transmite informațiile corectate la celălalt receptor care este în mișcare. În acest mod pot fi eliminate toate erorile din sistem, chiar și eroarea „Disponibilității Selective“ introdusă de către Departamentul de Apărare al SUA. Ideea este simplă. Se pune receptorul-referință într-un punct care este foarte precis supravegheat și se poziționează acolo. Acest receptor-referință recepționează același semnal GPS ca și receptorul aflat în mișcare, dar în loc să funcționeze ca un receptor GPS normal, el lucrează exact invers. În loc să folosească semnalele de sincronizare pentru a-și calcula poziția, el își folosește poziția cunoscută pentru a calcula sincronizarea. Realizează care trebuie să fie timpul de propagare a semnalului GPS și compară unde se află. Diferența este un factor de corecție al erorii, după care receptorul transmite informația referitoare la eroare către receptorul aflat în mișcare, pentru a-și corecta măsurătorile. Din moment ce receptorul-referință nu are cum să știe care dintre sateliții disponibili sunt folosiți de receptorul aflat în mișcare pentru a-și calcula poziția, receptorul-referință trece în revistă toți sateliții disponibili și le calculează erorile. După aceea, codează informația într-un format standard și îl transmite către receptorul aflat în mișcare. Acesta primește lista completă cu erori (de exemplu, semnalul de la satelitul #1 este întârziat cu 10 nanosecunde, satelitul #2 cu 3 nanosecunde, satelitul #3 cu 16 nanosecunde) și aplică corecția pentru sateliții pe care îi folosește. Paza de Coastă a SUA și alte agenții internaționale au fixat stații de referință peste tot, în special în jurul celor mai cunoscute porturi și golfuri. Aceste stații transmit foarte des aceste informații prin intermediul radarelor de coastă, fixate deja în banda radio de 300 kHz. Oricine este aflat în zonă poate recepționa aceste corecții și deci poate îmbunătăți precizia măsurătorii prin intermediul GPS. Majoritatea vapoarelor dețin deja stații radio capabile să recepționeze frecvența de 300 kHz, deci adăugarea unui DGPS este foarte simplă. Multe din noile modele de receptoare GPS sunt proiectate să accepte corecții, și unele sunt chiar echipate cu receptoare radio.

Există și anumite probleme legate de sistemul GPS, cum ar fi:

– Numărul și integritatea sateliților aflați pe orbită (în prezent sunt operaționali doar 20 din cei 24 de sateliți);

– Întârzierile în ionosferă și troposferă (semnalul GPS este încetinit la trecerea prin particulele din ionosferă și vaporii de apă din atmosferă, dar sistemul folosește un model încorporat care calculează întârzierea medie pentru a corecta parțial acest tip de erori);

– Reflexia semnalului (acest tip de eroare intervine atunci când semnalul GPS este reflectat de clădiri înalte sau suprafețe dure înainte de a ajunge la receptor. Aceasta duce la întârzieri și deci, la erori).

– Erorile datorate ceasului receptorului (ceasul încorporat al receptorului nu este atât de precis ca ceasurile atomice de la bordul sateliților GPS. De aceea este posibilă apariția unor erori minime datorate decalajului de timp);

– Erorile orbitale (cunoscute și ca erori efemeride, sunt datorate inadvertențelor dintre pozițiile raportate ale sateliților);

– Numărul sateliților vizibili (cu cât mai mulți sateliți poate un receptor „vedea“, cu atât este mai mare precizia. Clădirile, relieful, interferențele electronice sau câteodată chiar vegetația pot bloca recepționarea semnalelor, cauzând erori de poziționare sau chiar lipsa totală de poziție. În mod normal, receptorii GPS nu operează în spații închise, sub apă sau sub pământ);

– Geometria sateliților (aceasta se referă la poziția relativă a sateliților la un moment dat. Geometria ideală a sateliților este atinsă atunci când aceștia se găsesc sub un unghi cât mai mare unul față de ceilalți. Geometria nesatisfăcătoare este atinsă atunci când sateliții se găsesc în linie sau sunt grupați);

– Disponibilitatea selectivă – Selective Availability (SA) reprezintă degradarea intenționată a semnalului sateliților impusă de Departamentul Apărării al Statelor Unite, pentru a împiedica accesul adversarilor militari la o prea mare precizie a semnalelor GPS. În mai 2000 s-a renunțat la SA, aceasta ducând la o creștere semnificativă a preciziei receptoarelor GPS civile.

Dar toate aceste probleme pot fi imediat detectate și totodată utilizatorii pot fi notificați în câteva minute, depinzând de situația acestora. Cum sistemul GPS a fost integrat în sisteme critice, cum ar fi sistemul de control al spațiului aerian, tehnicile de monitorizare și reparare a defecțiunilor au fost considerabil îmbunătățite.

1.2. MODALITATI DE UTILIZARE A SISTEMULUI GPS

Accesul la sistemul GPS actual este caracterizat de norme si reguli foarte precise. Din punct de vedere al calitatii utilizatorului, in sistemul GPS sunt definite doua categorii: utilizatorii autorizati (legaturi militare sau oficiale) si utilizatori comuni (legaturi comerciale sau individuale). Aceasta deosebire este evidentiata de clasa de precizie in care sunt incadrate cele doua categorii de utilizatori. Din acest motiv sunt definite doua tipuri de servicii oferite prin sistemul GPS: PPS (Precise Positioning Service) si SPS (Standard Positioning Sevice).

De asemenea, pentru diferentierea si protejarea utilizatorilor, se utilizeaza modalitatea de accesare cu acces selectiv, SA (Selective Availability) si cu acces restrictiv, AS (Anti Spoofing).

Accesul selectiv este modalitatea si diferentierea a tipului de serviciu oferit de sistemul GPS (PPS sau SPS). Aceasta este exprimata printr-o programare preferentiala a preciziei datelor oferite prin satelit, in functie de tipul utilizatorului si prin preformantele receptorului GPS oferit.

Un receptor GPS ce lucreaza in serviciul PPS este echipat cu un procesor de gestiune a cheilor si cu module specializate care coreleaza datele obtinute de la sateliti, eliminand eroarea obtinuta printr-un serviciu de tip SPS.

Precizia punctului receptat depinde de capabilitatea echipamentului utilizatorului astfel:

a. SPS(Standard Positioning Service) este nivelul standard de acuratete; este disponibil fara restrictii fiecarui utilizator furnizand o acuratete orizontala de aproximativ 100 metri.

b. PPS(Precise Positioning Service)este limitat utilizatorilor autorizati si furnizeaza o acuratete orizontala de aproximativ 30 metri.

Pentru protejarea serviciului oferit prin sistemul GPS, datele provenite de la sateliti prin codul P sunt codificate devenind un alt cod Y. Receptorii GPS, capabili sa decodifice codul Y, sunt echipati cu un procesor de gestiune a cheilor si cu moduri de functionare:

– navigatia in sistemul GPS autonom;

– navigatia cu un sistem GPS ce utilizeaza modul diferential (DGPS);

– traiectografie in sistemul DGPS;

– geodezie;

– masurarea altitudinilor etc.

1.3. PRINCIPII DE FUNCȚIONARE

Pentru a putea determina coordonatele unui punct de pe suprafața Pământului (sau din apropierea acesteia) este nevoie de semnale provenind de la cel puțin patru sateliți.

1.4. STABILIREA POZIȚIEI SPAȚIALE

Stabilirea poziției spațiale a unui punct se poate face prin determinarea pseudo-distanței sau prin determinarea fazei.

1.4.1. DETERMINAREA PSEUDO-DISTANȚEI

Determinarea distanței față de satelit se face pe baza diferenței de timp necesare semnalului emis de satelit să ajungă la receptor.

Cunoscând intervalul de timp și viteza propagării semnalului (viteza luminii), se poate determina distanța. Pentru a determina foarte precis intervalul de timp necesar semnalului emis de satelit să ajungă la receptor, acesta din urma emite un semnal identic, care va fi decalat față de cel provenit de la satelit. Acest decalaj se poate măsura foarte precis. Fiecare satelit poate fi identificat pe baza unui număr atribuit (PRN – Pseudo Random Number), număr care este inclus în semnalul radio emis.

1.4.2. DETERMINAREA FAZEI

În acest caz, distanța satelit-receptor este împărțită într-un număr întreg de lungimi de undă și o fracțiune de lungime de undă. Această metodă necesită utilizarea unui receptor capabil să determine această valoare. Este mult mai precisă (10-20 mm), dar necesită o staționare de cel puțin 10 minute într-un punct, timp în care receptorul trebuie să fie absolut imobil și să nu fie perioade fără GPS. Aceste condiții fac imposibilă utilizarea acestui tip de măsurători în pădure, datorită pierderilor frecvente de semnal.

1.4.3. MOD DE FUNCȚIONARE

Recepția semnalelor emise de sateliți și calculul poziției se poate face în două moduri: în mod absolut sau autonom și în mod diferențial (în timp real sau în post procesare).

1.4.3.1. MODUL ABSOLUT (AUTONOM)

În acest caz se folosește un singur receptor GPS. Până la 1 mai 2000 se obținea poziția unui punct în timp real, dar cu o precizie mică (±100 m sau <10m pentru uz militar), datorită în special unui bruiaj (Selective Availability – SA) introdus de către Departamentul Aparării al S.U.A. Modul absolute era utilizabil în cazuri în care nu se cere o precizie mare: navigare pe mare, raliul Paris-Dakar, etc.

Începând cu 1 mai 2000, printr-o decizie luată de Casa Albă, s-a aprobat întreruperea bruiajului, deci în prezent se poate obține o precizie de 10-15 m.

1.4.3.2. MODUL DIFERENȚIAL (DGPS)

Poziționarea absolutădiferențialăeste o tehnicăde poziționare prin care se determinăpoziția unui receptor, de regulămobil (B), pe baza observațiilor directe spre sateliți și a unor corecții (diferentiale) transmise (în timp real) de la un alt receptor (A) fix, numit și receptor-bază.

Pseudodistanțele măsurate de receptorul mobil (B) sunt corectate pe baza corecțiilor diferențiale obținute de la receptorul bază, iar apoi are loc o poziționare absolută (punctuală). Aceste corecții diferențiale îmbunatățesc precizia de pozitionare.
Corecțiile transmise de receptorul-bazăpot fi:

a) corecții de pseudodistanțe (PRC-Pseudo-Range-Corrections, engl.);
b) corecții de variație a pseudodistanțelor (RRC-Range Rate Corrections, engl.).

Metoda DGPS (Differential GPS) este larg aplicatăazi în special în aplicații negeodezice (transporturi, navigație, turism, ș.a.). Existăsisteme DGPS cu diverse precizii de poziționare între care și sisteme DGPS cu precizie de poziționare centimetrică.

În acest caz se folosesc două receptoare GPS, din care unul (stație de bază) este instalat într-un punct de coordonate cunoscute și care măsoară diferența dintre coordonatele cunoscute și coordonatele rezultate din analiza semnalelor GPS (Hurn, 1993). Pentru a lucra în timp real, aceste diferențe se pot înregistra într-un mesaj de tip RTCM (Radio Techical Commision for Marine) și acesta se transmite cu ajutorul unui emițător radio. Receptorul GPS are nevoie în acest caz de o antenă suplimentară pentru recepționarea semnalului RTCM. Există firme care realizează antene combinate (GPS – Radio). În general, pentru a lucra în timp real se apelează la firme specializate, care asigură transmiterea semnalului RTCM utilizând o rețea de emițătoare radio deja existentă sau un satelit de telecomunicații. A doua variantă asigură o mai bună recepție a semnalului în diferite condiții de relief. O altă variantă pentru recepționarea corecțiilor în timp real este utilizarea sistemului de telefonie mobilă (GSM), care asigură o acoperire destul de bună a teritoriului. Pentru a lucra în post-procesare este sufficient ca la încheirea campaniei de teren să se aplice corecțiile diferențiale prin utilizarea fișierului rezultat în urma înregistrărilor receptorului instalat ca stație de bază. În general, este indicat ca stația de bază să fie instalată cât mai aproape de locul de muncă, pentru o mai mare precizie, astfel eliminându-se erori datorate influenței atmosferei asupra semnalului GPS. Prin utilizarea dGPS se obțin precizii de 1-5 m (și chiar <1m), în funcție de receptorul utilizat și de condițiile de lucru. În prezent, se poate lucra în mod RTK (Real Time Kinematic), deci măsuri în fază în timp real. În acest caz, distanța dintre receptorul mobil și stația de bază nu poate 30 km. Este un mod de lucru foarte precis (1-5 cm), dar care nu poate fi aplicat în pădure datorită pierderilor frecvente de semnal.

1.5. METODE DE LUCRU

Sistemul îndeplinește următoarele funcții principale:

– colectarea corecțiilor diferențiale sau/și RTK de la unul sau mai multe receptoare GNSS (de regulă, stații permanente);

– realizarea legăturilor de comunicație de la receptor la calculator și invers;
– procesarea datelor primare = generarea corecțiilor diferențiale și/sau RTK, cu ajutorul sistemului de calcul;

– transmiterea corecțiilor diferențiale generate folosind internetul (protocol TCP/IP, HTTP);

– recepția corecțiilor diferențiale de către receptoarele GNSS mobile folosind internetul (protocol TCP/IP, HTTP) și alte sisteme de comunicație în timp real (GSM, GPRS etc.);

– administrarea datelor transmise/recepționate la/dinspre difuzorul de servicii DGNSS și RTK.

1.5.1. METODA STATICĂ

Înregistrarea datelor se face în puncte bine localizate, în care operatorul instalează receptorul (pe un trepied) perioade de timp bine determinate (15 sec-3 min). În acest caz, receptorul GPS înregistrează în fiecare secundă (în general) o valoare (X, Y, Z), iar la sfârșit se obține media tuturor valorilor.

1.5.2. METODA DINAMICĂ

Înregistrarea datelor se face în deplasare. Receptorul înregistrează la diferite intervale de timp (5 secunde, în general) câte o valoare (X, Y, Z), iar la sfârșit se obține o succesiune de puncte.

1.5.3. METODA DINAMICĂ "STOP AND GO"

Această metodă este de fapt o îmbinare a primelor două metode. Operatorul se deplasează cu reeceptorul GPS din punct în punct pe traseul dorit, în fiecare punct staționându-se o anumită perioadă de timp.

FACTORI CARE INFLUENȚEAZĂ PRECIZIA

MĂSURĂTORILOR

Între factorii care influențează, în general, precizia măsurătorilor GPS, se numără:

– capacitatea de a măsura pseudo-distanța sau pseudo-faza, numărul de canale, deci numărul de sateliți de la care poate recepționa informații și tipul de antenă.

Principalii factori implicați în precizia măsurătorilor sunt:

– numărul de sateliți vizibili (minimum patru pentru a lucra în trei dimensiuni);

– reflectarea semnalului GPS de către clădiri, arbori sau alte obstacole, factor destul de dificil de cuantificat. Pentru a diminua influența acestui factor este indicată utilizarea unor antene de bună calitate.

– distanța dintre receptorul mobil și stația de bază. Precizia scade în general cu 1mm/km.

– în cazul în care se lucrează în timp real apar erori legate de diferența de timp dintre momentul în care semnalul GPS este înregistrat de stația de bază și momentul în care această corecție diferențială (în general sub formă de semnal RTCM) este utilizată de către receptorul GPS;

– PDOP (Position Dilution Of Precision) este un coeficient de diminuare a preciziei ca urmare a poziționării sateliților vizibili .

Acesta include: GDOP (Geometric Dilution Of Precision) și TDOP, determinat de precizia măsurării timpului. În plus, GDOP = VDOP + HDOP unde: VDOP este determinat de aranjarea în plan vertical a sateliților și HDOP este determinat de aranjarea în plan orizontal a satelților. În general, se recomandă ca valoarea PDOP să nu depaășească valoarea 6.

– SNR (Signal to Noise Ratio) reprezintă intensitatea semnalului GPS. Se recomandă sa fie mai mare decât 6.

– "înălțarea" sateliților (unghiul făcut de aceștia cu orizontul). Se recomandă să se recepționeze semnalele de la sateliții care au acest unghi de peste 15°, pentru a limita erorile determinate de un traseu prea lung prin atmosferă al semnalului GPS.

1.7. SPECIFICAȚII DE CERINȚE SOFTWARE

Administrarea fluxului de date din cadrul unui serviciu de tip D-GNSS se realizeazăcu ajutorul unor programe specializate. Aceste programe vizează:

–   funcțiile de generare a corecțiilor diferențiale și/sau RTK ( aceste programe sunt specifice receptoarelor GNSS, dar formatul de ieșire al datelor este standardizat);
–   funcțiile de transfer a datelor de la receptorul GNSS la sistemul de calcul (în general nu depind de tipul receptorului satelitar);

–   funcțiile de verificare, validare, arhivare a datelor;

–  funcțiile de difuzare a corecțiilor diferențiale în mod direct (spre utilizatori) sau indirect (prin intermediul unui serviciu specializat);

–   funcții de monitorizare a datelor transmise, eventual a utilizatorilor serviciului D-GNSS (RTK).

In cadrul proiectului European EUREF-IP s-a dezvoltat un pachet de programe denumit Ntrip (Networked Transport of RTCM via Internet Protocol), care realizeazătotalitatea funcțiilor necesare prezentate mai sus.

1.7.1. PACHETUL DE PROGRAME NTRIP

Ntrip include un protocol de sine stătător bazat pe HTTP –Hypertext Transfer Protocol și adaptat la cerințele de transfer al datelor GNSS. El permite difuzarea corecțiilor diferențiale (în format RTCM-104) sau al altor tipuri de date GNSS, spre utilizatori staționari sau în mișcare, prin intermediul internetului. Ntrip permite accesul internet prin rețele mobile bazate pe IP, cum sunt rețelele GSM, GPRS, EDGE sau UMTS.

Caracteristici principale:

–   Este bazat pe protocolul foarte popular HTTP find ușor de implementat de diferite platforme ale unui utilizator;

–   Nu este destinat unui număr limitat de formate fiind utilizabil la distribuția oricărui tip de date GNSS;

–   Poate servi la utilizarea în masăa serviciului D-GNSS prin diseminarea simultanăa sute de tipuri de date spre mii de utilizatori;

–   Nu este neapărat necesar ca difuzorii de date GNSS și utilizatorii săintre în contact direct (pe internet), astfel încât este protejatărețeaua localăa difuzorilor;
–   Permite transferul datelor pe orice tip de rețea mobilădatorităutilizării protocolului TCP/IP (conversie SERIAL>TCP/IP, care poate fi reconvertit TCP/IP>SERIAL la utilizator).

Pachetul include 3 module principale: NtripClient, NtripServer și NtripCaster.

NtripServer –realizeazătransferul fluxului de date spre o locație precizată;
NtripCaster –componenta principalăa sistemului de programe, realizând colectarea datelor diferențiale, validarea acestora, monitorizarea fluxului de date, securitatea accesului, diseminarea datelor;

NtripClient –permite accesarea datelor difuzate de NtripCaster de către utilizatori.
Protocolul TCP/IP utilizat în modulele Ntrip permite detectarea automatăa pierderii legăturii între componentele sistemului (modulele softului) și reconectarea automatăla dispariția acestei întreruperi.

1.7.2. GLONASS, CONCURENTA PALIDA

Principalul competitor este sistemul GLONASS, lansat de fosta URSS, incepand din 1976. Satelitii s-au degradat insa in ultimii ani din cauza lipsei de fonduri, ceea ce a dus la "goluri" in acoperire, iar guvernul rus intentioneaza sa il refaca pana in 2010. Presedintele Putin a decis luni ca GLONASS sa fie oferit gratuit utilizatorilor.

Rusia intentioneaza sa mareasca numarul de sateliti la 18, pana la sfarsitul anului, ceea ce va permite o acoperire completa a teritoriului tarii si la 24 pana in 2009, in scopul unei acoperiri globale.

In ultimii ani, Rusia a tinut orbitele satelitilor optimizate pentru navigarea in Cecenia, crescand acoperirea semnalului in aceasta zona, insa cu pretul degradarii in alte zone.

Incepand din aceasta luna, GLONASS ofera acoperire in proportie de 45% pentru teritoriul Rusiei si de numai 31% la scara globala.

India si China pregatesc alternative la GPS-ul american.

China intentioneaza sa isi extinda la scara globala sistemul regional de pozitionare prin satelit, numit Beidou. Noul sistem se va numi Compass si isi propune sa utilizeze 30 de sateliti de orbita si cinci sateliti geostationari.

Guvernul indian deruleaza, din 2006, proiectul IRNSS, care intentioneaza sa ofere o precizie de circa 20 de metri pe teritoriul Indiei si pe o raza de 2.000 km in jurul tarii. Sistemul va fi construit in totalitate in India, in circa sapte ani.

1.8. SISTEMELE DE NAVIGATIE PRIN SATELIT – BAZATE PE CRONOMETRE HIPERPRECISE

Masurarea cu precizie a timpului a fost folosita in transporturi inca din secolul al XIX-lea, cand a fost inventat primul cronometru marin. Sistemele moderne de navigatie prin satelit se bazeaza tot pe cronometre, dar acestea sunt de milioane de ori mai precise decat cele de acum doua secole.

Conceptual, utilizatorii acestor sisteme isi determina pozitia prin masurarea timpului de care au nevoie undele radio transmise de sateliti pentru a ajunge la ei. Undele radio se propaga cu o viteza de circa 300 milioane de metri pe secunda, astfel incat ele acopera o distanta de circa 0,3 metri intr-o nanosecunda. Pentru a oferi acuratete de pozitionare de circa un metru, este nevoie ca masuratorile de timp sa fie realizate cu precizie de ordinul nanosecundelor.

Initial, sistemele de pozitionare prin satelit au fost folosite pentru aplicatii militare, in constructia "bombelor inteligente", pentru precizia tintelor si pentru reducerea victimelor colaterale. Posibilitatea de a furniza servicii globale de pozitionare prin satelit implica, pentru tarile care detin aceste sisteme, si posibilitatea de a sista serviciile pentru anumite zone, alte tari devenind clientii acestora. Astfel, aceste tari pot degrada precizia "bombelor inteligente folosite de alte state prin intermediul sistemului, daca au acest interes.

CAP 2 ERORI IN PROPAGAREA SEMNALELOR

Cand se fac masuratori de pseudodistante se admit unele cunostiinte apriorice legate de viteza de propagare a undelor electromagnetice. Datorita mediului de propagare semnalul are un traseu curbat si se propaga cu viteze diferite. Dupa unii autori, ionosfera (80 – 400 km deasupra Pamantului) poate produce erori in masurarea distantelor care pot atinge ± 50 m. Efectul ionosferic fiind dependent de frecventa, se pot calcula corectii prin masurarea distantelor pe ambele frecvente L1 si L2. Precizia acestor corectii este insa destul de slaba, ea fiind de trei ori mai mare decat erorile produse de hardul receptoarelor. Aceasta eroare fiind pentru masuratorile cu codul C/A de ± 10 m, practic, aplicarea acestei corectii are sens numai pentru masuratorile cu codul P, unde efectiv zgomotulul receptorului nu depaseste ± 1m.

Insuficienta cunoastere a coeficientului de refractie in domeniul troposferei conduce la erori de ± 2 m pentru satelitii aflati in zenitul locului, care creste apoi pana la ± 25 m, pentru satelitii aflati la 5° deasupra orizontului. Prin modelare in functie de conditiile meteo masurate in punctele de statie, aceste erori pot fi reduse pana la ±1 m

Erori de propagare pot fi considerate si erorile datorita reflectiei semnalului pe suprafete plane din apropierea antenei (efectul de multipath – figura 3.6.). Receptoarele de constructie mai noua au posibilitatea sa recunoasca astfel de semnale, doar daca traseul undei reflectate este mai mare de o lungime de unda a codului si sa nu prelucreze astfel de semnale. Lungimile de unda ale codurilor C/A si P fiind diferite, rezulta si efecte diferite datorita unor eventuale reflectii (± 5 m la codul C/A respectiv ± 1 m la codul P).

Figura 6. Efectul multipath

Surse de erori care pot fi atribuite receptoarelor sunt:

erori de hard

erori datorita rezolutiei masuratorilor

erori de calcul

Erorile de hard sunt erori generate de partile electronice ale receptoarelor care influenteaza receptia semnalului. Zgomotul in masuratori datorate partilor de hard sunt dependent de lungimile de unda ale codurilor si pot lua valori de ± 1 m la codul P, respectiv ± 10 m la codul C/A.

Rezolutia masuratorilor depinde de asemenea de lungimile de unda ale codurilor.

Rezolutia cu codul P este apreciata la ± 0.3 m, iar la codul C/A de ± 3 m. Erorile de calcul rezulta din algoritmii implementati in receptoare si a numarului limitat de zecimale. Contributul acestei surse de erori se estimeaza la circa ± 1 m.

La receptoarele de constructie mai noua, datorita perfectionarii tehnologice, erorile de hard si cele datorate rezolutiei masuratorilor au fost mult diminuate, astfel incat chiar cu codul C/A influenta lor comuna nu depaseste cativa decimetri (afirmatii ale firmelor producatoare).

Erori datorate antenelor de receptie

Efectele antenei asupra preciziei pozitionarii cu tehnologia GPS sunt din cele mai variate, studiul lor fiind continuat si in prezent, neputandu-se realiza o cuprindere completa a lor intr-un model matematic. Cele mai cunoscute sunt: 'offset-ul' sau excentricitatea centrului de faza, influenta acoperirii antenelor (Radom) si efectul cunoscut sub numele de 'Antenna Imaging'.

Unul din motivele principale pentru care efectele mai sus amintite nu au putut fi descrise in totalitate, il constituie diferentele in constructia antenelor, pe de-o parte intre antenele diferitelor firme constructoare, iar pe de alta parte intre antene de acelasi tip care au aceeasi provenienta.

Cel mai important efect il constituie 'offset-ul' sau excentricitatea centrului de faza al antenei. Pentru a descrie acest efect, propagarea undelor in spatiu trebuie privit ca fiind sub forma de sfere concentrice, avand centrul lor in centrul de emisie al antenei din satelit. Teoretic aceste sfere sunt netede, astfel incat punctul de receptie al undei emise este univoc determinat prin intersectia sferelor. In realitate insa, ca urmare a diverselor efecte perturbatoare, aceste sfere nu au o suprafata neteda, astfel incat punctul lor de intersectie nu va fi unic determinat.

Centrul de faza al antenei este punctul la care se refera masuratoarea semnalului radio emis de satelit. In cazul ideal, centrul de faza este centrul sferei determinate de fronturile de unde incidente din diferite directii. Din cauza perturbatiilor mai sus amintite, aceasta sfera va fi neuniforma, recurgandu-se la solutia determinarii unei sfere mijlocii a carei centru de faza va fi denumit centrul de faza mijlociu. Abaterea acestuia fata de centrul de faza ideal se numeste 'offset-ul' sau excentricitatea centrului de faza. Deseori in literatura de specialitate 'offsetul' centrului de faza este definit ca fiind distanta dintre centrul geometric si centrul de faza al antenei.

Influentele asupra fronturilor de unde nu sunt insa constante ci ele variaza functie de unghiul de elevatie si azimutul semnalului incident. Ca urmare, centrul de faza nu ramane constant ci va avea si el variatii in functie de elevatie si azimut. Marimea acestor variatii va fi exprimata in functie de pozitia centrului mijlociu de faza. In urma numeroaselor studii s-a ajuns la concluzia, ca variatiile datorate unghiului de elevatie, sunt de circa 10 ori mai mari decat cele datorate unghiului azimutal.

Daca se neglijeaza efectele variationale ale unghiului de elevatie si azimut si se face referire numai la abaterea centrului mijlociu de faza, atunci in cazul masurarii unei baze scurte, cu antene de acelasi tip, daca se orienteaza antenele pe aceeasi directie, influenta abaterii centrului de faza devine neglijabila, ea diminuandu-se substantial atat in orientare cat si lungime.

Abateri de la aceste considerente pot apare in urmatoarele cazuri:

a) baza scurta este masurata cu antene de tipuri diferite. Daca marirnea 'offset-urilor' este diferita, atunci chiar si cu antene orientate in aceeasi directie vor apare erori in orientarea si lungimea bazei;

b) baza este lunga, si este masurata cu antene de acelasi tip orintate spre nordul local. Ca urmare a declinatiei magnetice, vectorii ce descriu 'offset-urile' nu vor fi paralele, deci efectul nu va fi eliminat decat partial;

c) baza este scurta, masurata cu antene de acelasi tip, insa una din antene nu este orizontalizata. In acest caz atat lungimea cat si orientarea bazei vor fi eronate.

Referitor la variatiile centrului de faza, efectul acestora imbraca in cazul pozitionarii relative doua aspecte:

a) in cazul combinarii antenelor de tipuri diferite este in primul rand afectata diferenta de nivel masurata. Efectul poate atinge valori de cativa cm si este independent de lungimea bazei;

b) in cazul folosirii antenelor de acelasi tip, efectul ia forma unei erori de scara, doarece antene indepartate receptioneaza semnale de la acelasi satelit sub unghiuri de elevatie diferite. Nivelul la care se ridica aceste erori este de cea 1.10-8 din lungimea bazei.

Procesul de determinare a pozitiei centrului de faza a unei antene functie de azimutul si elevatia semnalului incident, se numeste calibrarea antenei. In momentul de fata se disting doua tehnici de calibrare: absoluta si relativa sau geodezica.

2.1 Prezentarea ionosferei. Structura ionosferei reale

Prin ionosfera se intelege acel domeniu ionizat al atmosferei care se afla la inaltimi mai mari de 60 km fata de suprafata Pamantului.

Fenomenul de ionizare consta in eliberarea unuia sau (mai rar) a mai multor electroni din patura exterioara a atomului. Ca urmare, echilibrul electric se strica si atomul capata una sau mai multe sarcini elementare, devenind ioni pozitivi.

Extragerea unui electron din patura exterioara a atomului se face prin consum energetic, efectuandu-se un lucru mecanic, numit lucru mecanic de ionizare (W) sau lucru mecanic de iesire.

Metodele de ionizare cunoscute sunt fotoionizarea si ionizarea prin soc.

Fotoionizarea se produce cand cuanta de energie a radiatiei care actioneaza asupra gazului h W, iar ionizarea prin soc se face prin ciocnirea electronului cu o particula, care poseda o cantitate suficienta de energie cinetica.

La suprafata Pamantului sosesc numai acele raze ultraviolete a caror lungime de unda depaseste 2900 Å. Razele ultraviolete, mai scurte, sunt in intregime absorbite in straturile superioare ale atmosferei. Puterea lor este consumata pentru ionizare, pentru disociere si pentru formarea stratului de ozon. De asemenea, ionizarea atmosferei poate fi produsa numai de acele particule, cu masa egala cu masa electronului, a caror viteza depaseste 2100 km/s.

Principala sursa de ionizare este soarele.

Alte surse de ionizare sunt: stelele, meteoritii, razele cosmice si praful cosmic.

Atmosfera reala nu este omogena din punct de vedere al compozitiei sale, temperatura atmosferei nu este constanta, iar ionizarea atmosferei nu se datoreaza numai unei radiatii ultraviolete monocromatice, ci si unor radiatii dintr-o gama larga de frecvente si a unor fluxuri de particule elementare.

Informatiile obtinute cu statiile ionosferice de sondaj vertical indica prezenta a patru straturi ionizate distincte. Aceste straturi au primit denumirea de stratul D, E ,F1 si F2, in ordinea inaltimilor la care se gasesc.

Ziua se disting patru domenii: D (60-90 Km); E (100-140Km), F1 (180-240), F2 (230-400 Km). Noaptea straturile D si F1 dispar, iar concentratia electronica a straturilor E si F2 se micsoreaza intr-o oarecare masura. Stratul F1 apare numai in lunile de vara, la amiaza.

Straturile D, E si F1 sunt straturi foarte stabile, adica variatia concentratiei electronice si a inaltimii la care apare maximul de ionizare, se repeta de la o zi la alta. In stratul F2 apar foarte des perturbatii ionosferice.

CAP 3 TIMPUL STANDARD GPS

3. ITU-R ROLUL LUI ÎN SERVICII DE TIMP STANDARD ȘI FRECVENȚĂ DE SEMNAL

3.1. SEMNALE DE TIMP ȘI EMISII DE FRECVENȚĂ STANDARD

Responsabil pentru servicii Standard de Frecvența și Semnale de Time (STFS), atât terestre și prin satelit.

Domeniul de aplicare include difuzarea, primirea, schimbul de servicii STFS și de coordonare a acestora, inclusiv tehnicile prin satelit, pe o bază la nivel mondial.
Obiectivele sunt de a dezvolta și menține Recomandările ITU-R în seria TF și manuale relevante pentru activitățile SFTS, care acoperă fundamente ale generației SFTS, măsurători și prelucrare a datelor. Aceste recomandări ITU-R sunt de o importanță capitală pentru administrațiiile de telecomunicații și industrie, la care sunt îndreptate. De asemenea, au consecințe importante pentru alte domenii, cum ar fi de navigare radio, producerea de energie electrică, tehnologia spațială, științifice și activități metrologice, să acopere următoarele subiecte:
– Transmisii terestre SFTS, inclusiv emisii HF, VHF, UHF; emisiunilor de televiziune; link-ul cu microunde; cabluri coaxiale și optice;

– Spațiu pe bază de transmisii SFTS, includ sateliți de navigație; sateliți de comunicare; sateliți meteorologici;

– Timp si tehnologia codurilor de frecvență, inclusiv standarde de frecvență și ceasuri; sisteme de măsurare; de caracterizare a performanței; baremele de timp;

3.2. TIMPUL UNIVERSAL COORDONAT (UTC)

Definit de recomandarea TF 460-6 UIT-R

Un pas Atomic de Scala Timpului generat și întreținut de BIPM, sprijinită de IERS în determinarea (UTC – UT1), incluse prin referință în Regulamentele Radiocomunicațiilor, provine ca o referință comună pentru "Coordonator" ca semnale de timp, un compromis între Timpul Atomic continu și solare Timpul Actual.
Ora universală prevede unghiul de rotațir alSoarelui de la primul meridian la meridianul actual, necesare pentru navigarea cereasca.

3.2.1. DEFINIREA UTC

ITU-R TF.460-6 STANDARD-frecvență și ceas-semnalul EMISIILOR
(1970-1974-1978-1982-1986-1997-2002)
Pentru a menține o coordonare la nivel mondial a semnalelor frecvenței standard și de timp, difuzarea de frecvență standard și semnale de timp, în conformitate cu SI, continua nevoie de UT ,este disponibilitatea imediată creeată de o incertitudine de 0.1 secunde

TAI – intervalul International de timp și de referința de timp atomică bazate pe al doilea SI s-a a realizat pe rotație a soarelui. Scară continuă de la origine, 1 ianuarie 1958

TAI = UT2 la 1 Ianuarie 1958 ora 0

TT = TAI + 32,184 s

Semnale UTC – Baza de difuzare coordonate de frecvența standard și de timp. Menținut de BIPM, corespunde exact în raport cu TAI, dar diferă prin numărul integrant din secunde, a fost modificat prin inserarea sau ștergerea de secunde pentru a se asigura un acord în termen de 0.9 s de UT1.
TAI – UTC = 33 s

DUT1 – Difuzarea UT1 include diferența de precizie – UTC (valorile indicate de către IERS în multipli integrali de 0,1 s)

3.3. INTERNATIONAL TIME LINK-URI

3.4. BIPM GENERAREA SCALEI DE TIMP

3.5. SISTEMUL DE PĂSTRARE A TIMPULUI NECESAR

Pontajul tradițional este un post de valoari prelucrate
TAI si UTC sunt posturi de scale de timp prelucrate întârziate de la 30 la 60 de zile.
Sistemele electronice sunt umplute cu oscilatoare și ceasuri generatoare de timp și frecvență cu date pe care trebuie să fie corelate între sisteme și națiuni în "timp real"
Timpul de referință trebuie să fie continu și disponibil, la cerere ( "Real-Time")
Ce mai multe sisteme sunt adoptate de ei "timp de sistem" …. de exemplu, ora GPS

Număr tot mai mare de sisteme ar putea conduce la o multitudine de, “sistem de scalare"

UTC ar trebui să fie unic și comun având ca referință timpul.

3.6. ORA GPS ȘI UTC (USNO)

UTC (USNO) este generat de USNO și participă ca un factor care contribuie la BIPM / UTC.

Utilizatorii GPS își asumă UTC (USNO) ca referință la nivel mondial, dar pot utiliza timpul GPS direct.

Incertitudinea cu privire la UTC este luată în considerare sau nu semnificativ, pentru majoritatea utilizatorilor.

Timpul GPS (GPST) este scara sistemului intern de timp continu.
Utilizat în principal pentru poziționare și navigație, și în al doilea rând este utilizat pentru difuzarea de timp

3.7. BIPM T CIRCULAR

3.8. IGS / BIPM PROIECTUL PILOT

Obiectiv: Dezvoltarea de strategii pentru a exploata tehnici de geodezie pentru timpul îmbunătățit la nivel mondial / comparațiile de frecvență.
A început martie 1998 w / cu o participare a > 35 grupuri de Contribuții IGS:
Frecvența duală globală a rețelei de urmărire a standardelor pentru stațiile de operare geodezice, sistem eficient de date de livrare, state-of-the-art grupuri de analiză / metode / produse Contribuții BIPM:

O mai mare precizie-standard metrologice / măsurători;

Metode de sincronizare și de calibrare a algoritmilor unui interval de timp și comparații independente formau și difuzau UTC

3.8.1. IGS CONTRIBUȚIA CENTRELOR DE PLANIFICARE

+ Ceasuri Spațiale GPS

3.8.2. IGS (LNR) SCALA DE TIMP

Se deosebesc două tipuri de producer

– Rapid (IGRT)

– Final (IGST)
Stabilitate mai bună de 210-15/ zi, stabilitatea GPST ~ 210-14 / zi

Implementarea Filtrului Kalman, formulat ca un ansamblu de frecvențe este un model determinat pentru devieri și alunecări, are capacitatea de a procesa zgomotul: White FM, Random Walk FM, Random Run FM,

Intrări de la ~ 54 H-Maser, 32 Cs, 27 & ceasuri RB, ~ 25 stații pentru laboratoarele de sincronizare

3.8.3. IGS PRODUCĂTOR DE CEASURI

3.8.4. SCALA DE TIMP IGS

3.8. 5. REALIZĂRI ALE IGS

Îmbunătățirile ulterioare ale intervalelor de timp (2007/08): au fost modelate prin sateliti îmbunătăți de timp (de precizie), și s-a constatat o mai bună difuzare a UTC

Tehnicile de calibrare Absolute / capabilități, la nivel sub-cateva nanosecunde (în special pentru antene)

Convențiile pentru manipularea sau măsurarea inter-deviațiilor de modulare

Intra-deviațiilor de sistem: C1-P1, P1-P2 (DCBs), ÎŚ1-ÎŚ2, etc
IGS în prezent, valorile Broadcast (TGD) sunt legate absolut prin intermediul unei rețele de urmărire mici (JPL) din calibrate AOA receptoarelor Rogue

3.9. "SINCRONIZAREA", ÎN TELECOM & PNȚ

Telecomunicații
"Syntonization" a datelor Curente și Comunicare Canalelor

Înțeleasă ca frecvență / rată de biți / pontaj

Poziția de navigație și sincronizare (PNȚ)

"Sincronizarea" generatoarelor de semnal și Sisteme de pontaj

Înțeleasă ca faza sau faza de compensare în pontaj sau timp de Metrologie

Condiții de Timp din zi (TOD) în domeniul telecomunicațiilor

3.9.1. IERARHIA TELECOM

Comutarea Rețelelor Publice de Telefonie (PSTN)

Coloana vertebrală de interconectare între rețelele a fost implementarea digital, rețeaua de fibra optica – SONET / SDH

Arhitectură distribuită de PRS, mai degrabă centralizarea unui ansamblu de Standarde Cesium, PRS acum este format din standarde de rubidiu secundare de direcție la ora GPS

3.10. ARCHITECTURA RETELEI WIRELESS

PSTN = PUBLIC SWITCHED TELEPHONE NETWORK

Wireless Cell Site

“Air Interface” frequency tolerances

D-AMPS (IS-136 TDMA) 0.5 părți / milion

GSM 0.05 părți / milion

CDMA 0.05 părți / milion

3.10.1. CERINȚELE DE FRECVENȚĂ ȘI TIMP PENTRU REȚELE DIGITALE WIRELESS CDMA

CDMA    0.05 ppm

Precizari de referință ale timpului necesar, precum și frecvența GSM și TDMA nu au nevoie de timp de referință    IS-95 (Secțiunea 7.1.5.2)
Stațiile de bază transmit succesiunea lor pilot, în decurs de 3 pentru a face față cerințelor stației de bază GPS atomică sau cuarț de calitate superioară ceasului local.

Specificațiile sunt de 7 la un interval de 24 de ore

3.10.2. DESCRIEREA REȚELEI

GPS simularea sincronizării la propagare ± 1 microsecundă

3.10.2.1. SINCRONIZAREA & TIMING ÎN REȚELELE FĂRĂ FIR

GPS & BITS necesare în CSM & BSC, datorită SONET inele & conectivitate multiplă operator de transport, Site-ul Cell are stabilitate de frecvență și reutilizara asociată, consolidată prin GPS Timing și tehnologii avansate de timp
CDMA necesită sincronizare GPS

A treia generatie ( "3G") fără fir este folosită cel mai probabil, în GPS și tehnologii avansate de ceas

GPS în telefoanele mobile este una dintre tehnologiile de localizare
Furnizorii de servicii multiple și de transport avansate precum SONET, ATM-uri si Voice over IP a crea "insule Sync" rezolvată pretutindeni doar prin GPS .

CAP 4 FRECVENTA STANDARD GPS

PRODUCT SUMMARY – FREQUENCY STANDARDS
Frequency Standard FN77-OCXO 4.1. FRECVENTA STANDARD FN77-OCXO

The low-cost Frequency Standard FN77-OCXO provides at independent outputs (sine-wave and TTL) a 10 MHz standard frequency with excellent technical specifications. Costuri scăzute de frecvență standard FN77-OCXO prevede, la iesiri independente (sine-a valurilor și TTL) o frecvență de 10 MHz standard, cu excelente specificațiile tehnice. The internal precision quartz-crystal oscillator with high spectral purity is synchronized to the transmitted reference signal (77.5 kHz) of the German National Calibration Institute PTB (Physikalisch-Technische-Bundesanstalt). Cuarț interne de precizie-oscilator cristal de inalta puritate spectrale este sincronizat cu semnalul transmis de referință (77.5 kHz) din german Institutul Național de calibrare PTB (Physikalisch-Technische-Bundesanstalt). Outside of Germany the application of the FN77-OCXO is limited by the receiving area of the DCF 77 signals (77.5 kHz). În afara Germaniei de aplicare a FN77-OCXO este limitată de zona de primirea din cele 77 de DCF semnale (77.5 kHz).

Short form specifications:

Frequency Standard FN-GPS 4.2 FRECVENȚA STANDARD FN-GPS

The high performance crystal oscillator (OCXO) of the Frequency Standard FN-GPS is disciplined (controlled) by the time signals of the GPS satellite system. Oscilator de înaltă performanță cristal (OCXO) din standard frecvență FN-GPS-ul este disciplinat (controlate) de semnale de timp a sistemului de sateliți GPS. Optimized time comparison with the GPS reference signals maintain the accurracy of the 10 MHz reference frequency anytime to better than 1 x 10E-10. Comparație Optimizat timp cu semnale de referință GPS menține accurracy de frecvență 10 MHz, in orice moment de referință mai mic de 1 x 10E-10. The 1 pps output clock is synchronous to UTC and maintained in a holdover mode if the GPS input signals are lost. 1 pps ceas de ieșire este sincronă la UTC și menținute într-un mod holdover în cazul în care semnalele de intrare GPS sunt pierdute. The FN-GPS provides an optional 2.048 MHz clock output for applications in telecom networks. FN-GPS oferă un opțional 2.048 MHz, de ieșire ceas pentru aplicații în rețelele de telecomunicații. The GPS receiver status data, UTC time / date and the frequency error (stored for the last 3 days) are available via the serial RS 232 interface. Date GPS statutul de receptor, ora UTC / data și de eroare de frecvență (stocate pentru ultimele 3 zile) sunt disponibile prin intermediul serial Interfata RS 232. Short form specifications:

4.3.Rubidium-Frequency Standard FN-GPS/R RUBIDIU-FRECVENȚA STANDARD FN-GPS / R

The FN-GPS/R uses a high-performance Rubidium oscillator with ultra-high stability (better than OCXO). FN-GPS / R foloseste un oscilator de înaltă performanță cu rubidiu ultra-stabilitate mare (mai bună decât OCXO). Optimized time comparison with the GPS reference signals maintain the accurracy of the 10 MHz reference frequency anytime to better than 1 x 10-11. Comparație Optimizat timp cu semnale de referință GPS menține accurracy de frecvență 10 MHz, in orice moment de referință mai mic de 1 x 10-11. When locked to GPS the FN-GPS/R meets the requirements of ITU recommendation G.811 and can be used as Primary Reference Clock (PRC) in telecom networks. Atunci când blocat la GPS FN-GPS / R îndeplinește cerințele de la G.811 recomandare ITU și poate fi folosit ca primar de referință cu ceas (RPC), în rețelele de telecomunicații. The 1 pps output clock is synchronous to UTC and maintained in a holdover mode if the GPS input signals are lost. 1 pps ceas de ieșire este sincronă la UTC și menținute într-un mod holdover în cazul în care semnalele de intrare GPS sunt pierdute. The FN-GPS provides an optional 2.048 MHz clock output for applications in telecom networks. FN-GPS oferă un opțional 2.048 MHz, de ieșire ceas pentru aplicații în rețelele de telecomunicații. The GPS receiver status data, UTC time / date and the frequency error (stored for the last 30 days) are available via the serial RS 232 interface. Date GPS statutul de receptor, ora UTC / data și de eroare de frecvență (stocate pentru ultimele 30 de zile) sunt disponibile prin intermediul serial Interfata RS 232.

Short form specifi4.4. Frequency Standard FNX-GPS FRECVENTA STANDARD FNX-GPS

The FNX-GPS is a single-board solution and has been designed specially for integration into (OEM) systems. FNX-GPS-ul este cu o singură soluție de bord și a fost proiectat special pentru integrarea în (OEM) sisteme. The module fully meets the technical requirements of digital broadcasting networks DAB and DVB. Modulul satisface pe deplin cerințele tehnice ale rețelelor de radiodifuziune digitală DAB și DVB. The small-size (123 x 200 x 30 mm) plug-in board provides both required references – precise time and accurate frequency. The high performance crystal oscillator (OCXO) of the Frequency Standard FNX-GPS is disciplined (controlled) by the time signals of the GPS satellite system. Dimensiuni mici (123 x 200 x 30 mm), plug-in-bord prevede atât referințele necesare – ora exactă și frecvența exactă. Oscilator cristal de înaltă performanță (OCXO) din standard frecvență FNX-GPS-ul este disciplinat (controlate) până la momentul semnale ale sistemului de sateliți GPS. The 1 pps output clock signal is derived from the OCXO and compared with the GPS reference signal every 20 seconds. 1 pps semnal de iesire ceasul este derivat din OCXO și se compară cu GPS semnal de referință la fiecare 20 de secunde. The GPS receiver status data, UTC time / date and the frequency / time error are accessible via the serial RS 232 and RS 485 interfaces. Date GPS statutul de receptor, ora UTC / data și frecvența / eroare de timp sunt accesibile prin intermediul serial RS 232 si RS 485 interfețe.

4.5. Phase Standard for ripple control PN-GPS FAZA STANDARD PENTRU CONTROLUL PN RIPLUL-GPS

Basically the Phase Standard PN-GPS is a Frequency Standard with some additional features. In principiu de fază standard PN-GPS-ul este o frecvență standard cu unele caracteristici suplimentare. The PN-GPS generates master pilots for audio frequency ripple controlled systems – for example power utility companies. PN-GPS generează pilot comandant pentru frecvența audio de ondulație controlate – sisteme de exemplu, pentru companiile de utilități de putere. The master pilot must be in mutually phase-locked position to the central base station at any decentralized network elements. Master-pilot trebuie să fie reciproc Phase-Locked poziția de a gara centrala de bază, în orice elemente de rețea descentralizată. The required master pilot – an audio signal – is generated from the GPS disciplined (controlled) OCXO. Pilot necesare Master – un semnal audio – este generat de la GPS disciplinat (controlat) OCXO. All instrument settings can be done via the front panel or via the serial RS 232 interface. A LCD is used to display all instrument settings and other parameters. Toate setările instrumentului poate face fie prin panoul frontal sau prin intermediul serie Interfata RS 232. Un LCD este utilizat pentru a afișa toate setările instrumentului și a altor parametri.

CAP.5 APLICATII

Aplicatii cu GPS

In aceasta sectiune va vom prezenta citeva exemple de aplicatii cu GPS.Aceste aplicatii se impart in cinci categorii:

1.Localizarea-determinarea unei pozitii.

2.Navigatia-deplasarea de la o locatie la alta.

3.Urmarirea-monitorizarea deplasarii oamenilor si obiectelor.

4.Maparea-crearea hartilor pamintului.

5.Sincronizarea-prezentarea unei sincronizari precise.

Unde sunt?

1.Prima si cea mai evidenta aplicatie a GPS este simpla determinare a unei pozitii sau locatii.GPS-ul este primul sistem de localizare care ofera date extrem de precise pentru orice punct de pe planeta,pe orice vreme.Fie si numai pentru atit ea poate fi considerata de o utilitate majora,dar acuratetea GPS si creativitatea utilizatorilor o fac sa fie in mod surprinzator chiar mai mult decit atit.
Cunoscind pozitia exacta a ceva sau cineva,devine in mod special critic cind consecintele unor date incorecte sunt masurate in termeni umani.
Citeodata este nevoie de un locator de referinta pentru o extrem de precisa munca stiintifica.Doar pentru a ajunge pe cel mai inalt munte din lume a fost foarte greu dar GPS a efectuat masuratori referitoare la cresterea Muntelui Everest foarte usor!Datele colectate au relevat ca ghetarul Khumbu se deplaseaza catre baza Everestului, muntele insusi chiar crescind.

Unde ne ducem?

2.GPS ne ajuta sa determinam exact unde suntem,dar citeodata e mai important sa stim cum ajungem undeva.GPS a fost special proiectat pentru a furniza informatii de navigatie pentru vapoare si avioane.Deci nu este nici o surpriza ca din moment ce tehnologia este folositoare navigatiei pe apa,ea sa fie foarte folositoare si in aer si pe uscat.

Pe apa:

Este interesant ca marea,unul dintre cele mai vechi canale de transport,a fost revolutionat de GPS,cea mai noua tehnologie de navigatie.Trimble a introdus primul receptor GPS din lume pentru navigatia marina in anul 1985.Si dupa cum va asteptati,navigatia pe oceanele lumii este acum mai precisa ca oricind.
In ziua de azi veti gasi receptoarele Trimble pe vase din intreaga lume,incepid cu mici vase de pescuit si terminind cu vapoare,pe vase de croaziera si iahturi de placere.

Dar navigatia cu GPS nu se termina aici.

In aer:

Pilotind un monomotor Piper Cub sau un jumbo comercial necesita aceleasi informatii precise referitoare la navigatie,si GPS face totul pentru aceasta.
Punind la dispozitie aparate mult mai precise de navigatie si sisteme precise de aterizare,GPS nu face doar zborul mai sigur,dar il face si mai eficient.Cu o navigatie "punct-cu-punct" precisa,GPS economiseste combustibil si mareste raza de actiune a avionului asigurind pilotii ca nu se abat de la cea mai directa ruta catre destinatie.
Precizia GPS permite deasemenea separari mai apropiate ale avioanelor pe rute directe,ceea ce inseamna practic mai multe avioane in spatiul aerian deja limitat.Este in mod special foarte folositor cind trebuie sa aterizezi cu avionul in mijlocul muntilor.Deasemenea si elicopterele medicale salveaza minute in plus datorita preciziei navigatiei cu GPS.

Dar nu este nevoie sa fii cu capul in nori ca sa folosesti GPS pentru navigatie.

Pe pamint:

Orientarea pe pamint este o arta veche si chiar o stiinta.Stelele,busola si o memorie buna a unor puncte de referinta ajuta la deplasarea de la o destinatie la alta.Chiar si sfatul de la cineva aflat pe traseu ajuta la orientare dar,punctele de refewrinta se modifica,stelele isi schimba pozitia si busolele sunt afectate de magneti si vreme.

In ziua de astazi calatorii,biciclistii,schiorii,soferii aplica tehnologia GPS in locul descoperirii traseului cu metode clasice.

Urmarirea-monitorizarea deplasarii oamenilor si obiectelor.

3.Daca navigatia este procesul prin care se ghideaza ceva dintr-un punct in altul,atunci urmarirea este procesul monitorizarii lui in timpul deplasarii.
Comertul se bazeaza pe vehicule pentru a distribui bunuri si servicii fie in orase fie la nivel national.Deci un management efectiv al vehiculelor are implicatii directe cum ar fi anuntarea unui client despre ora sosirii unui pachet,esalonarea pe traseu a autobuzelor,directionarea unei ambulante catre locul unui accident etc.
GPS-ul folosit impreuna cu linii de comunicatie si computere poate conferi coloana vertebrala pentru sisteme legate de aplicatii din agricultura,tranzit greu,distributie urbana,siguranta publica,urmarirea vehiculelor.Nu este nici o surpriza ca politia,serviciul de ambulanta si pompieri au adoptat sisteme Trimble bazate GPS AVL(Automatic Vehicle Location) care fixeaza atit pozitia urgentei cit si pe cea a celui mai apropiat vehicul.Avind aceasta imagine clara a situatiei,dispecerii pot reactiona imediat si confidential.

Dar altceva?

4.Traim intr-o lume mare si folosirea GPS pentru a supraveghea si mapa precis economiseste timp si bani in cele mai multe din aplicatii.Astazi GPS-urile Trimble fac posibila ca un singur om sa rezolve intr-o zi ceea ce inainte lua o saptamina unei echipe intregi;si isi fac aceasta munca la un nivel de precizie mult mai mare decit inainte.

Trimble a revolutionat tehnologia prin care se face o supraveghere,efectul fiind considerabil!Ati vazut felul in care GPS fixeaza o pozitie,un traseu,vehicule.Maparea este arta si stiinta folosirii GPS pentru a localiza locuri,si apoi a crea harti si modele cu tot ce este in lume.Si cind spunem totul ne referim la:munti,riuri,paduri si alt forme de relief.Animale pe cale de disparitie,minerale pretioase si tot felul de resurse.Accidente si dezastre,gunoi si comori arheologice.GPS mapeaza lumea.

Aducind timpul precis lumii Cind se va intimpla?

5. Cu toate ca GPS este cunoscut pentru navigatie,urmarire si mapare,el mai este folosit si pentru raspindirea orei precise,a intervalelor orare si a frecventei. GPS face ca "sincronizarea ceasurilor" sa fie usoara si de incredere.

Sunt trei cai fundamentale de folosire a timpului.Ca un marker universal,timpul ne anunta cind unele lucruri s-au intimplat sau se vor intimpla.Ca o cale de a sincroniza oameni,evenimente,chiar si alte tipuri de semnale,timpul ajuta lumea sa se mentina in orar.Ca o cale de a spune cit dureaza lucrurile,timpul ne ofera un precis sens al duratiei.

Satelitii GPS sunt dotati cu extrem de precise ceasuri atomice.Ca sistemul sa functioneze,receptoarele GPS se sincronizeaza cu aceste ceasuri.Asta inseamna practic ca fiecare receptor GPS este in esenta un ceas atomic.

Astronomi,companii de electricitate,retele de calculatoare,sisteme de comunicatii,banci,statii de radio si televiziune pot beneficia de aceasta sincronizare precisa.O firma de investitii bancara foloseste GPS pentru a garanta ca tranzactiile se inregistreaza in acelasi timp la toate filialele din lume.

CAP. 6 REGLEMENTĂRI IMO ȘI ITU

6.1. LISTA DE REFERINȚĂ

1999 Federal Radionavigation Plan, February 2000. 1999 Planul federal de radionavigație, februarie 2000. Washington, DC: US Department of Transportation and Department of Defense. Washington, DC: Departamentul american de transport și de Departamentul Apărării. Available on line from United States Coast Guard Navigation Center Disponibil on-line de la Statele Unite ale Americii Coast Guard de navigare Center

Global Positioning System Standard Positioning Service Specification, 2nd Edition, June2, 1995. Global Positioning System Standard de poziționare Service Specification, 2nd Edition, June2, 1995. Available on line from United States Coast Guard Navigation Center Disponibil on-line de la Statele Unite ale Americii Coast Guard de navigare Center

NAVSTAR GPS User Equipment Introduction. NAVSTAR GPS echipamente de utilizator Introducere. 1996. 1996. Available on line from United States Coast Guard Navigation Center Disponibil on-line de la Statele Unite ale Americii Coast Guard de navigare Center

GPS Joint Program Office. GPS comună program Office. 1997. ICD-GPS-200: GPS Interface Control Document . ARINC Research.Available on line from United States Coast Guard Navigation Center 1997. ICD-GPS-200: GPS de control al interfeței Document. ARINC Research.Available on-line de la Statele Unite ale Americii Coast Guard de navigare Center

Hoffmann-Wellenhof, BH Lichtenegger, and J. Collins. Hoffmann-Wellenhof, BH Lichtenegger, și J. Collins. 1994. GPS: Theory and Practice . 1994. GPS: teorie și practică. 3rd ed.New York: Springer-Verlag. 3a ed.New York: Springer-Verlag.

Institute of Navigation. Institutul de navigație. 1980, 1884, 1986, 1993. Global Positioning System monographs . 1980, 1884, 1986, 1993. Monografii Global Positioning System. Washington, DC: The Institute of Navigation. Washington, DC: Institutul de navigare.

Kaplan, Elliott D. ed. Kaplan, Elliott D. ed. 1996. Understanding GPS: Principles and Applications . Boston: Artech House Publishers. 1996. GPS Înțelegerea: principiile și aplicațiile. Boston: Artech House Publishers.

Leick, Alfred. Leick, Alfred. 1995. GPS Satellite Surveying . 1995. GPS prin satelit de topografie. 2nd. 2a. ed. ed. New York: John Wiley & Sons. New York: John Wiley & Sons.

National Imagery and Mapping Agency. Național Imagini si Mapping agenției. 1997. 1997. Department of Defense World Geodetic System 1984: Its Definition and Relationship with Local Geodetic Systems. Departamentul Apararii Mondiale sistem geodezic 1984: definiția acestuia și Relația cu sisteme locale de geodezice. NIMA TR8350.2 Third Edition. NIMA TR8350.2 Third Edition. 4 July 1997. 4 iulie 1997. Bethesda, MD: National Imagery and Mapping Agency. Bethesda, MD: National Imagini si Mapping agenției. Available on line from National Imagery and Mapping Agency Disponibil on-line de la Național Imagini si Mapping Agenția

Parkinson, Bradford W. and James J. Spilker. Parkinson, Bradford W. și James J. Spilker. eds. eds. 1996. Global Positioning System: Theory and Practice. 1996. Global Positioning System: teorie și practică. Volumes I and II. Washington, DC: American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc. Volumele I și II. Washington, DC: Institutului American de Aeronautică și Astronautică, Inc

Wells, David, ed. Wells, David, ed. 1989. Guide to GPS positioning . 1989. Ghid de poziționare GPS. Fredericton, NB, Canada: Canadian GPS Associates. Fredericton, NB, Canada: Canadian Associates GPS.

(These and other references are available from Navtech Seminars and GPS Supply, 6121 Lincolnia Rd. Suite 400, Arlington, VA 22312-2707 USA – (800) 628-0885 or (703) 256-8900). (Aceste și alte referințe sunt disponibile de la Navtech Seminarii și GPS-ul de aprovizionare, 6121 Lincolnia Rd. Suite 400, Arlington, VA 22312-2707 SUA – (800) 628-0885 sau (703) 256-8900). Fax: (703) 256-8988 Fax: (703) 256-8988

6.2. REZOLUȚII ADOPTATE

CAP. 7 CONCLUZII

GPS a devenit principala metodă de a furniza și de a coordona Ora și Frecvență Worldwide Services

Utilizarea în Telecomunicații este extinsă, atât în aplicații civile cât și militare

PSTN a rețelelor de telefonie publică comutată, Wireless mobilă, servicii de paging de Internet, NTP Timp Servere, bancar, transferuri financiare de Sensor Networks (geofizice și Remote Sensing)

Puterea de producție și distribuție

Gradul de utilizare este dificil de stabilit datorită disponibilității gata de off-the-raft echipament

Creșterea capacității furnizate de GPS-ul este exploatată de întreținere a momentului în termen de GPS în sine este de prioritate secundară

Disponibilitatea și capacitatea sa a afectat în timp și frecvență baza industriei

GPS-ul este un sistem care permite stabilirea poziției spațiale pe întreg globul, în orice condiții meteorologice și indiferent de zi sau noapte. Utilizarea unui receptor GPS preformant (de exemplu, Trimble ProXR) permite o înregistrare de date rapidă și precisă. Pe lângă informațiile legate de poziția spațială a punctelor se pot înregistra concomitent și informații calitative, referitoare la punctul respectiv (de exemplu specia, înălțimea, diametrul unui arbore, etc.). Aceste caracteristici pot fi măsurate automat, utilizând instrumente laser care se pot atașa direct la receptorul GPS, astfel încât la sfârșitul campaniei de teren toate informațiile necesare sunt înregistrate. Sistemul este ușor de manipulat și are o autonomie mare. Este rezistent și poate fi utilizat în condiții variabile de temperatură și umiditate. Informațiile înregistrate pe teren sunt ușor prelucrabile și pot fi transmise direct către un GIS (Geographic Information Sistem), sistem care își va găsi o largă utilizare. Renunțarea la bruiajul voluntar (SA) după 1 mai 2000 mărește considerabil precizia măsurătorilor în mod absolut (10-15 m) și face posibilă utilizarea GPS-ului în timp real în pădure. Pentru utilizări cartografice, aplicarea corecțiilor diferențiale (d GPS) rămâne indinspensabilă pentru atingerea unor precizii metrice. Precizia foarte mare este necesara in armata pentru ghidarea rachetelor carora li se da tinta in cocordonate (imaginativa ca aceste coordonate sunt etajul 2 al unei cladiri) si ea loveste exact etajul 2 al acelei cladiri. Sistemele militare moderene au precizie de sub 1 metru.

Utilizarea acestui sistem in domeniul automobilistic se face prin sitemele de navigatie. Mai sus a fost explicata functionarea unui sisem de pozitionare, sistem care furnizeaza utilizatorului cei trei parametri pe care ii aminteam la inceputul articolului (latitudinea, longitudinea si altitudinea). Sitemul de navigatie inseamna mai mult decit doar simpla pozitionare. Sistemul de navigatie insemana sa ii dai un punct (cu cordonatele lui) si el sa te indrume spre acel punct final pe cai rutiere. Asta inseamna niste harti in forma grafica, iar fiecare puct de pe harta sa aiba in baza de date din spate coordonatele care il definesc. Aceasta operatiune se numeste vectorizarea hartilor. De aceea Romania nu a avut pina acum sisteme de navigatie, deoarece aceasta vectorizare este foarte costisitoare si sunt dora citeva firme in lume care au banii sa o faca. Desigur ca armata americana are cartografiata si vectorizata Romania de acum 20 de ani, ca dealtfel orice tara de pe glob. Pentru ca un sistem de navigatie sa ne duca de la un punct la altul are nevoie pe linga hartile vectorizate de algoritmii de alegere a traseelor si de calcul a timpilor si a distantelor.

Fratia dintre IT si industria auto

Cu toate ca GPS-ul cunoaste o sumedenie de aplicatii in diferite zone precum operatiunile militare, expeditiile sau traficul aerian si naval, cea mai cunoscuta si mai apropiata zona de viata de zi cu zi este sistemul de navigare pentru automobile.

Desi sistemele GPS integrate sunt specifice, momentan, masinilor de lux, tendinta este ca asemenea device-uri sa devina dotari standard pentru autovehicule.

Acuratetea utilizarii GPS pentru orientarea in trafic sau pe teren a automobilelor a devenit in ultimii ani din ce in ce mai ridicata. Atat de ridicata incat la raliul Dakar de anul acesta a fost interzisa utilizarea dispozitivelor GPS pentru ceva mai multa "aventura".

In general, receptoarele GPS mai ieftine si care nu sunt integrate din fabricatie in dotarea autoturismului sunt utilizate in combinatie cu un PDA, un Pocket PC, un computer de bord sau un sistem de monitorizare a vehiculului.

Sistemele de navigare auto

Spre deosebire de alte sisteme GPS, sistemele de navigare auto folosesc informatiile de localizare a utilizatorului pentru a pozitiona utilizatorul pe un drum inclus in baza de date a dispozitivului. Folosind aceasta baza de date, aparatul poate sugera o ruta catre diverse locatii.

Baza de date reprezinta, de fapt, o harta vectoriala a unei anumite zone.

Denumirile strazilor sau numerele caselor sunt codificate ca si coordonate geografice asa incat utilizatorul sa poata gasi destinatia dorita dupa adresa. Si alte locatii precum institutii, localuri, restaurante, atractii turistice, benzinarii sunt stocate cu ajutorul coordonatelor geografice.

Desi formatele hartilor de baza, realizate de Tele Atlas si NAVTEQ, sunt standardizate (GDF), fiecare producator de echipamente electronice le compileaza intr-un format propriu optimizat.

Baza de date poate fi stocata pe ROM (read-only memory), suporturi optice (CD sau DVD), memorie flash, suporturi magnetice (hard discuri) sau pe o combinatie intre acestea. O schema des intalnita este ca harta de baza sa fie stocata in ROM, la care se pot adauga informatii detaliate pentru o anumita regiune care il intereseaza pe utilizator. ROM-ul este intotdeauna programat din fabrica; celelalte suporturi pot fi preprogramate sau descarcate de pe un CD sau DVD printr-un computer.

Aplicatiile industriale au dus la introducerea unor termeni tehnici noi, precum GPS Tracking.Sistemul Tracking defineste modul de localizare a pozitiei unui vehicul in orice punct de pe glob, cele mai moderne sisteme oferind si date privind altitudinea punctului de masurare (sistemele de localizare pe trei directii).

Obtinerea unei localizari exacte fata de un punct fix pe trei directii a permis introducerea tehnologiilor 3D. Odata cu reducerea abaterilor de masurare la nivelul a +30 mm, s-a putut trece la aplicatiile din domeniul masinilor de constructii.

Astfel, statiile de lucru pot compara automat diferenta dintre planul final al lucrarii, realizat tot tridimensional sI situatia reala de pe teren. In functie de parametrii maximi reali de sapare/transport/ incarcare a utilajelor monitorizate cu ajutorul sistemului GPS, acestea pot fi comandate automat sa lucreze la randament maxim, productivitatea lor in cazul lucrarilor mari (autostrazi, stadioane, tunele de metrou, etc.) crescand cu valori cuprinse intre 20% si 50%.

Deoarece abaterile de masurare sunt considerate inca mari pentru lucrarile de finisare, cele mai noi tehnologii de Tracking asigura prelucrarea datelor prin intermediul unei statii de lucru de mare putere,abaterile de pozitionare devenind nesemnificative. In acest mod, un bulldozer cu sistem de Tracking montat la bord poate efectua chiar si lucrarile de finisare,eliminandu-se cel putin un utilaj. Europa este favorizata din punctul de edere al sistemelor de urmarire GPS, reteaua de sateliti Galileo, care va oferi primele servicii la inceputul anului 2008 va fi interconectata cu sistemul similar GLONASS,oferind o acoperire de 100%.Cele mai noi sisteme de tracking permit accesarea simultana a tuturor retelelor de sateliti, orice zona de pe Terra fiind astfel acoperita, serviciul GPS devenind universal.
Producatorii mari de utilaje au dezvoltat deja propriile module GPS impreuna cu aplicatiile dedicate. In continuare,vom prezenta in mod exhaustive numai cateva exemple, urmand sa revenim in numere urmatoare ale revistei cu mai multe detalii.

Tehnic, sistemul GPS Tracking consta din mici module electronice montate la bordul utilajelor, acestea transmitand prin intermediul uneia sau a mai multor antene montate pe acoperis sau pe organul de lucru pozitia exacta. Monitorizarea si memorarea automata a acestor pozitii la anumite intervale de timp, impreuna cu utilizarea unor programe de calcul adecvate permite calcularea atat a vitezei de lucru a respectivei masini, cat si in anumite conditii ale randamentului ei.
Utilizarea lui pe o sistema de mai multe vehicule duce la cresterea spectaculoasa a randamentului acestora, fata de utilizarea izolata.

Dar aplicatiile nu se opresc aici. Saparea tunelelor, construirea podurilor,a pistelor sau a autostrazilor se poate realize aproape fara nici o abatere de la traseul teoretic utilizand sistemul GPS.

De asemenea, pentru fiecare utilaj se poate cunoaste in fiecare moment consumurile de combustibil, timpii de lucru si de stationare, gradul de solicitare al organului de lucru si volumul de pamant sau material de constructii mutat. In acest fel, fara marcaje, planuri sI tehnicieni care sa verifice traiectoria sI randamentul zilnic al utilajului, acesta poate lucra cu un grad de precizie emaiintalnit pana acum, la un pret de cost redus.

O aplicatie imediata pentru firmele de inchirieri utilaje:urmarirea acestora din punct de vedere al localizarii lor geografice dar si a modului de utilizare. In plus, orice utilaj furat poate fi imediat localizat cu acest sistem.

Sistemul trucking, disponibil in Europa

KOMTRAX, sistemul de tracking prin satelit dezvoltat de catre producatorul mondial Komatsu este disponibil acum pentru gama de masini mici si medii. Usor de montat pe utilaje,sistemul GPS de urmarire utilizeaza reteaua de sateliti Orbcomm si ofera informatii in timp real privind:ultima pozitie a vehiculului si o istorie a deplasarilor sale pe o anumita perioada de timp in urma, numarul de ore lucrate zilnic, nivelul de combustibil si apa,precum si serviciul Monthly Service Meter Reading (SMR). Acesta ofera informatii privitoare la timpul ramas pana la urmatoarea revizie, precum si date privind inlocuirea unor consumabile. Mai mult,KOMTRAX informeaza despre problemele ce apar in timpul functionarii utilajului.
TrimbleŽ GCS900 Grade Control System reprezinta un sistem automat ce calculeaza si afiseaza cu ajutorul tehnologiei GPS profilul terenului pe care se deplaseaza utilajul,inclinarea si aliniamentele de lucru. Sistemul utilizeaza o antena de dimensiuni reduse, acuratetea masuratorilor fiind de 20-30 mm.Astfel, in cazul buldozerelor, acolo unde in mod normal sunt necesare si lucrari de finisare, prin aducerea unor utilaje mai mici,acesta asigura exactitatea lucrarii, eliminand astfel un utilaj din schema de mecanizare. Este cel mai modern sistem tridimensional de monitorizare, al firmei Trimble,putand fi usor de mutat de pe un utilaj pe altul, de transportat si pus in functiune, acesta poate fi utilizat pentru buldozere, autogredere, excavatoare si scrapere. De asemenea,pentru a creste gradul de acuratete al datelor, acesta poate utiliza combinat cu sistemul GPS un sistem de corectie laser a directiei si inclinatiei.

Sistemul de control GPS propus de catre Caterpillar se numeste AccuGrade. Conform informatiilor oferite de catre producator, utilizarea acestuia poate duce la o crestere a productivitatii unui utilaj cuprinsa intre 20% si 50%.Sistemul AccuGrade 3D compara un plan tridimensional din memoria computerului central privind modul in care trebuie sa arate in final suprafata de teren ce trebuie pregatita pentru o lucrare cu situatia reala de la momentul inceperii lucrului. Automat, sistemul trimite un semnal catre operator sau catre sistemul hidraulic, sa ridice sau sa coboare lama buldozerului suficient de exact pentru a nu mai necesita o interventie ulterioara.

Astfel, pentru lucrari cu volum mare, in fiecare zi masina va avansa cu maximum de randament posibil.Acest system poate fi comandat inca din fabrica, fiind integrat in electronica utilajului.

Topcon Positioning Systems (TPS) detine la randul sau un sistem GPS extreme de fiabil, utilizat si el cu succes in industria constructiilor de masini. Noul sau procesor 3G poate accesa toate cele trei sisteme globale de sateliti de pozitionare, acesta avand astfel o acoperire globala pentru orice zona din lume. Paradigm 3G elimina astfel problema utilizarii unei singure retele de sateliti, deoarece in astfel de cazuri, in functie de pozitionarea acestora sau de obstacolele de la nivelul solului (pomi,cladiri,samd), datele receptionate si trimise de utilajul de la sol puteau fi alterate sau intarziate. Acest sistem are nevoie intotdeauna de minim cinci sateliti cu care sa schimbe informatii, iar numai sistemul Uniunii Europene, Galileo ofera el singur minim 30 de sateliti. Prin tehnologia originala Universal Signal Tracking,Paradigm 3G detine 72 de canale universale ce permit receptionarea semnalului simultan de la un maxim de 36 sateliti.

BIBLIOGRAFIE

S.l. drd. Radu Hanzu-Pazara – Navigatie electronica

Gheorghe Balaban – Tratat de navigatie maritima

http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/gps/gps_f.html

http://209.85.129.132/search?q=cache:DaQzGnoNtlcJ:pnt.gov/advisory/2007- /beard.ppt+GPS+ITU+RECOMANDATION&cd=9& hl=ro&ct=clnk&gl=ro

http://www.navcen.uscg.gov/marcomms/imo/msc_resolutions/

http://www.astronautix.com/project/navstar.htm

http://www.bipm.org/cc/CCTF/Allowed/15/CCTF_01_33.pdf

http://cssas.unap.ro/ro/pdf_carti/Perspective_ale_securitatii_si_apararii_in_Europa_vol2.pdf

http://buletinul.unap.ro/pagini/pdf/buletin-2-2008.pdf

http://pnt.gov/public/docs/1995/signalspec1995.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System

BIBLIOGRAFIE

S.l. drd. Radu Hanzu-Pazara – Navigatie electronica

Gheorghe Balaban – Tratat de navigatie maritima

http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/gps/gps_f.html

http://209.85.129.132/search?q=cache:DaQzGnoNtlcJ:pnt.gov/advisory/2007- /beard.ppt+GPS+ITU+RECOMANDATION&cd=9& hl=ro&ct=clnk&gl=ro

http://www.navcen.uscg.gov/marcomms/imo/msc_resolutions/

http://www.astronautix.com/project/navstar.htm

http://www.bipm.org/cc/CCTF/Allowed/15/CCTF_01_33.pdf

http://cssas.unap.ro/ro/pdf_carti/Perspective_ale_securitatii_si_apararii_in_Europa_vol2.pdf

http://buletinul.unap.ro/pagini/pdf/buletin-2-2008.pdf

http://pnt.gov/public/docs/1995/signalspec1995.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System