Hoe weet een GPS waar hij is

Presentatie over: "Hoe weet een GPS waar hij is"— Transcript van de presentatie:

1 Hoe weet een GPS waar hij is
En andere weetjes navigation

2 Inleiding Wat is GPS voor de doorsnee gebruiker Hier zijn we
(zeker weten) Wat is GPS voor de doorsnee gebruiker De aanduiding van een icoontje op een kaart met de juiste positie waar we ons bevinden. Hoe dat icoontje weet waar het moet staan ?????? (iets met satellieten of zo…. en een computer denk ik, want De computer heeft het berekend….) De complexe weg die op dat moment al is afgelegd, het aantal mensen dat 24h op 24h er aan werkt om de benodigde satellieten op koers te houden enz. enz. om dat ene punt te bepalen, dat is de technische kant van het verhaal. Het verhaal van hoe weet een GPS waar hij is.

3 Dit (ene) punt is het resultaat van het GPS gedeelte
Inleiding -Satelieten - Gronstations en uplink stations - Personeel om dagdagelijks te sturen - Een niet te overzien aantal computers …. Met als resultaat… Dit (ene) punt is het resultaat van het GPS gedeelte De coordinaten waar de ontvanger op dit tijdstip zich bevind + de hoogte Boven de lijn is het GPS gedeelte Vanaf hier zijn het de toepassingen - Plaatsbepaling op een kaart (mapping). - Route berekening. - Snelheidsbepaling. - Digitaal kompas. - Plaatsbepaling waar een foto is genomen. -Zwemvesten met automatische plaatsbepaling van de drenkeling. - Enz… enz.

4 De eerste doelstelling
Truus De eerste doelstelling van het eerste satelliet navigatie systeem (TRANSIT) uit 1960… was opgesteld door de Joint Program Office (JPO) en luide als volgt The mission of this Program is to: 1. Drop 5 bombs in the same hole, and 2. Build a cheap set that navigate ( < $10.000) Dus het was niet bedoeld om de weg naar het huis van tante Truus te vinden. satellite-navigation-system/transit-satellites

5 Eerst een beetje geschiedenis
The decision to discontinue selective availability is the latest measure in an ongoing effort to make GPS more responsive to civil and commercial users worldwide...This increase in accuracy will allow new GPS applications to emerge and continue to enhance the lives of people around the world. 1973 Het GPS programma wordt goedgekeurd 1978 De eerste satelliet wordt gelanceerd 1993 In augustus zijn er 24 satellieten in omloop 1994 In februari declareert het FAA (Federal Aviation Agency) het GPS systeem gereed voor gebruik mei Bill Clinton heft de precisie beperking voor de gewone gebruikers op en geeft dus de start voor het huidige GPS gebruik. ry_of_Open_GPS.html

6 Waar bevinden zich die satellieten
Er zijn 24 satellieten Er zijn 6 “Orbital planes” Er zijn 4 satellieten per orbit De hoogte waar de satellieten vliegen is km 1 orbit period (omwentelling) duurt 11h 57min sec (Dus 2 omwentellingen per dag). Zie ook

7 Wie beheerd de satellieten
Het hoofd controle station is de Falcon Air Base in Colorado Springs. 5 strategisch geplaatste onbemande stations rond de wereld, via satelliet verbonden met Colorado Springs. 3 grond antennes rond de evenaar. 2 back up hoofdstations in sunnyvale California en in Rockville Maryland. Om de paar uur wordt elke GPS satelliet van nieuwe correcte data voorzien (Tijd…. Positie)

8

9 Wat verstuurd een satelliet
GPS satellieten versturen 2 laag vermogen radio signalen (L1 en L2 genoemd) De niet militaire gebruiker (wij dus) gebruiken de L1 band (1575,42MHz in de UHF band) Dit signaal gaat door wolken glas en plastiek, maar niet door gebouwen en bergen. Het GPS signaal bestaat uit 3 componenten. Een pseudorandom code die een ID code is om de satelliet te herkennen Ephemeris data welke constant wordt uitgezonden en bevat de zeer juiste datum en tijd en de positie op de orbit. Almanac data welke de juiste positie in de ruimte bevat van alle satellieten over een bepaalde tijd. * *

10 Wat doet de ontvanger met dit signaal
Afstand bepaling tussen de GPS en de satelliet door de tijd van aankomst signaal – tijd van verzenden geeft de tijd van de afgelegde weg. We weten de snelheid die het signaal van de satelliet heeft, dus kunnen we de afstand tussen GPS en satelliet berekenen. In het signaal zit ook de juiste plaats in de ruimte van de satelliet op moment van verzenden. We moeten minimum 3 satelliet afstanden kennen om via ruimtelijke driehoeksmeting het punt op aarde te kunnen bepalen TOA = Time Instant of Arrival – Time Instant of Transmission Speed Of Light × Time Of Arrival = Distance Voor de juiste berekeningen van het tijdsverschil en de bijhorende driehoeksmeting om het punt op de aarde te bepalen… Zie “Satellite Navigation Using GPS, GALILEO 2005” blz 29 en verder

11 Wat bepaald de nauwkeurigheid
Het gelijklopen van de zenders en ontvanger zijn klok. Aangezien de afstand wordt gemeten door het verschil in tijd, is de tijd cruciaal voor de juistheid. De juistheid van de satelliet positie. Dit is in een zee van ruimte zeker geen klein bier als opgave. De juistheid van de correctie van de troposphere ( km hoogte) GPS en de troposphere.pdf De ionosphere ( km hoogte) fouten. Dit is afhankelijk van de hoek dat het signaal van de satelliet t.o.v de ontvanger door deze lagen gaat. GPS en de ionosphere.pdf Op lager niveau zijn er dan nog de reflecties en blokkeringen door gebouwen en dergelijke.

12 Hoe verhoogd men de nauwkeurigheid
Door extra grondstations kan de nauwkeurigheid drastisch worden verhoogd. Van belang voor vliegvelden (aanvliegende vliegtuigen)

13 Hoe verhoogd men de nauwkeurigheid
Voor zeer nauwkeurige specifieke toepassingen zijn er kleine basisstations die een korrectie signaal Kunnen maken waardoor de GPS nauwkeurigheid voor Bv. De landbouw tot op 2cm kunnen gaan

14 Gebruikte boeken