System nawigacji satelitarnej GPS cz01, GPS
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
K U R S
System nawigacji
satelitarnej GPS,
część 1
Od historii do przyszłości
Wiele osób zajmujących się amatorsko, a nieraz
i profesjonalnie elektroniką nie zdaje sobie w pełni sprawy
z ogromnego postępu, jaki miał miejsce w ostatnich
latach w dziedzinie globalnych, satelitarnych systemów
nawigacyjnych GNSS (Global Navigation Satellite Systems).
Postęp ten dotyczy stale poprawiających się parametrów
systemów GNSS oraz parametrów ich odbiorników,
zmniejszających się rozmiarów oraz, co nie mniej istotne,
szybko spadających cen odbiorników GNSS. Rosnąca
popularność i możliwości systemów GNSS sprawiają, że
warto się nimi bliżej zainteresować.
Wśród satelitarnych systemów na-
wigacyjnych GNSS najważniejszym
i najbardziej znanym jest amerykań-
ski globalny system pozycjonujący
NAVSTAR GPS (
Global Positioning
System
). Jakkolwiek hasło GPS jest
szeroko znane, to system ten jest
często uważany za bardzo zaawan-
sowany technicznie, skomplikowany
i trudny do wykorzystania w prak-
tyce przez elektroników amatorów.
O ile stwierdzenie, że system GPS
jest skomplikowany i zaawansowany
technicznie jest w pełni uzasadnio-
ne, o tyle zrozumienie podstaw jego
działania oraz zasad wykorzysta-
nia odbiorników GPS nie powinno
stwarzać większych problemów oso-
bom zajmującym się elektroniką.
W serii artykułów poświęconych
systemowi GPS, postaram się przy-
bliżyć zasadę jego działania i za-
chęcić do wykorzystania odbiorni-
ków GPS we własnych projektach
urządzeń elektronicznych. Celem
pierwszego artykułu w tej serii jest
przedstawienie genezy systemu GPS,
jego obecnego statusu i ogromnych
możliwości oraz wielkich zmian,
które czekają nawigację satelitarną
już w niezbyt odległej przyszłości.
Ziemią satelity nadawały dwie cią-
głe fale nośne o częstotliwościach
150 MHz i 400 MHz, zmodulowane
danymi pozwalającymi na obliczenie
ich położenia, tzw. efemerydami.
W wyniku wzajemnego ruchu na-
dajnika umieszczonego na satelicie
i odbiornika systemu TRANSIT, wy-
stępował efekt Dopplera polegający
na przesunięciu częstotliwości ode-
branego sygnału względem sygnału
nadawanego.
Ze względu na efekt Dopplera,
częstotliwość sygnału docierające-
go do odbiornika jest większa niż
częstotliwość sygnału emitowanego
z nadajnika, jeśli nadajnik i odbior-
nik zbliżają się do siebie. Jeśli na-
dajnik i odbiornik oddalają się od
siebie, częstotliwość sygnału ode-
branego jest mniejsza niż częstotli-
wość sygnału nadawanego. Różnica
częstotliwości sygnału odbieranego
i nadawanego, zwana przesunięciem
dopplerowskim, jest proporcjonalna
do wzajemnej prędkości nadajnika
i odbiornika. Zjawisko to oraz zasa-
dę obliczania prędkości nadajnik –
odbiornik przedstawiono na
rys. 1
.
Odbiornik systemu TRANSIT
określał położenie użytkownika na
podstawie wielokrotnych pomiarów
dopplerowskiego przesunięcia czę-
stotliwości odebranych sygnałów
oraz położenia satelity obliczane-
go z nadawanych przez satelitę co
dwie minuty efemerydów.
Parametry systemu TRANSIT
były dalekie od tego, co oferuje
obecnie system GPS. Wyznaczenie
Zanim powstał GPS
Skrót GNSS, w przeciwieństwie
do GPS, jest mało znany nawet
wśród osób interesujących się tech-
niką. Wynika to z faktu, że GPS
przez wiele lat pozostawał jedynym
liczącym się przedstawicielem glo-
balnych satelitarnych systemów na-
wigacyjnych GNSS. Tymczasem GPS
nie jest jedynym, ani nawet pierw-
szym wykorzystywanym praktycznie
systemem nawigacji satelitarnej.
Pierwszym satelitarnym syste-
mem nawigacyjnym był opracowa-
ny w USA w latach
1958–1962 przez John
Hopkins Applied Phy-
sics Laboratory i użyt-
kowany do końca 1996
roku system nawigacji
satelitarnej TRANSIT.
System ten wykorzy-
stywano początkowo
wyłącznie dla potrzeb
wojska, ale od 1976
roku udostępniono go
także użytkownikom
cywilnym. W systemie
TRANSIT krążące na
orbitach o wysokości
około 1100 km nad
Rys. 1. Efekt Dopplera i jego wykorzystanie do okre-
ślania prędkości zbliżania lub oddalania się satelity
od odbiornika systemu TRANSIT
Elektronika Praktyczna 2/2006
89
K U R S
położenia zajmowało od kilku do
kilkunastu minut, a jego dokładność
wynosiła początkowo od kilkuset
metrów do kilkudziesięciu metrów
pod koniec działania systemu. Ze
względu na niewielką liczbę sateli-
tów występowały okresy od 35 do
100 minut, kiedy położenia w ogó-
le nie można było ustalić. Ponadto
konieczna była znajomość własnej
prędkości, którą w przypadku pojaz-
dów trzeba było określać za pomo-
cą dodatkowego urządzenia pomiaro-
wego. Trzeba też zaznaczyć, że sys-
tem TRANSIT umożliwiał określanie
położenia dwuwymiarowo. Trzecia
współrzędna, tj. wysokość położenia
użytkownika, musiała być wcześniej
znana. W nawigacji lotniczej, a nie-
kiedy i lądowej, konieczne było za-
tem stosowanie oprócz odbiornika
TRANSIT i prędkościomierza, jesz-
cze dodatkowo wysokościomierza.
Wszystkie te ograniczenia sprawiały,
że system był praktycznie wykorzy-
stywany głównie w nawigacji mor-
skiej, w geodezji oraz do synchroni-
zacji czasu. Odpowiedniki systemu
TRANSIT opracowano i uruchomio-
no także w byłym ZSRR. Były to
wojskowy system CYKADA–M i cy-
wilny CYKADA.
Zanim powstał system GPS,
w USA realizowano jeszcze kilka
projektów związanych z nawigacją
satelitarną. Były to m.in. projekt TI-
MATION realizowany dla potrzeb
amerykańskiej marynarki wojen-
nej i projekt 621B prowadzony dla
wojsk powietrznych USA. Doświad-
czenia zdobyte przy konstruowaniu
i eksploatacji systemu TRANSIT oraz
podczas realizacji innych projektów
związanych z nawigacją satelitarną
umożliwiły rozwój technologii, które
zostały następnie wykorzystane przy
opracowywaniu systemu GPS i innych
współczesnych systemów GNSS.
Pozycjonujący), co jak
uważali twórcy systemu
lepiej oddawało jego
przeznaczenie. Powszech-
nie używa się skrótu tej
nazwy, określając system
jako NAVSTAR GPS lub
krótko GPS.
Realizacja progra-
mu przebiegała bar-
dzo sprawnie. W lutym
1978 roku umieszczono
na orbicie pierwszego
satelitę systemu GPS
należącego do grupy
określanej jako blok I.
Blok I stanowił pierw-
szą generację satelitów
przeznaczonych do ce-
lów badawczo – rozwo-
jowych. Część naziemna
służąca do monitorowa-
nia i sterowania satelitami była już
wówczas gotowa i można było roz-
począć pierwsze testy systemu GPS.
W latach 1978–1985 na orbitach
umieszczono łącznie 11 satelitów blo-
ku I. Pomimo, że ich przewidywany
czas życia wynosił jedynie 3 lata,
kilka z nich działało przez ponad 10
lat. Kolejne generacje wystrzeliwa-
nych satelitów oznaczano jako blok
II/IIA i IIR. W przyszłości planowane
jest zastępowanie starszych satelitów
jeszcze nowocześniejszymi z segmen-
tu oznaczonego IIF.
Zgodnie z początkowymi zało-
żeniami, system NAVSTAR GPS
miał być wykorzystywany głównie
w aplikacjach wojskowych. Dobitnie
świadczy o tym zabawne motto, któ-
re sformułowali konstruktorzy syste-
mu z JPO. W swobodnym tłumacze-
niu brzmiało ono następująco:
„Celem programu jest:
1. Wrzucić 5 bomb do tej samej
dziury,
2. Zbudować tanie urządzenie od-
biorcze do nawigacji (kosztują-
ce mniej niż 100 tys. dolarów)
i nie zapomnieć o tym!”
Patrząc na wynik ich pracy
można powiedzieć, że konstruktorzy
postawione sobie zadania zrealizo-
wali z dużym nadmiarem. Specjal-
ne techniki pomiarowe wykorzystu-
jące GPS pozwalają na uzyskiwanie
milimetrowych dokładności określa-
nia położenia, a dokładność rzędu
pojedynczych metrów jest obecnie
osiągalna z wykorzystaniem odbior-
ników kosztujących zaledwie kilka-
dziesiąt dolarów.
NAVSTAR GPS pozostawał sys-
temem wyłącznie wojskowym do
roku 1983, kiedy decyzją prezy-
denta USA Ronalda Reagana zo-
stał w ograniczonym stopniu udo-
stępniony użytkownikom cywilnym.
Decyzja ta była spowodowana bez-
pośrednio incydentem, do którego
doszło, gdy cywilny samolot kore-
ańskich linii lotniczych przypadko-
wo naruszył przestrzeń powietrzną
ZSRR i został zestrzelony przez ra-
dzieckie myśliwce. W celu uniknię-
cia w przyszłości podobnych trage-
dii użytkownikom cywilnym została
udostępniona standardowa usługa
pozycjonowania SPS (
Standard Po-
sitioning Service
), natomiast autory-
zowani użytkownicy wojskowi mieli
dostęp do dokładniejszej precyzyjnej
usługi pozycjonowania PPS (
Precise
Positioning Service
).
Kolejne, zakończone sukcesem
umieszczenia satelitów na orbicie
spowodowały, że w marcu 1994
roku konstelacja systemu osiągnę-
ła nominalną liczbę 24 satelitów
(
rys. 2
). Jednak już wcześniej, 8
grudnia 1993 roku, we wspólnym
oświadczeniu Departamentu Obro-
ny i Departamentu Transportu USA
została ogłoszona początkowa zdol-
ność operacyjna systemu IOC (
Ini-
tial Operational Capability
). Ta de-
klaracja była szczególnie ważna dla
użytkowników cywilnych, ponieważ
oznaczała, że system NAVSTAR
GPS był już wówczas w stanie za-
pewnić na całym świecie, w sposób
ciągły standardową usługę pozycjo-
nowania SPS, charakteryzującą się
Jak powstawał GPS
W roku 1973 programy badawcze
TIMATION i 621B zostały połączo-
ne w jeden projekt nazwany DNSS
(
Defence Navigation Satellite System
– Obronny Satelitarny System Nawi-
gacyjny
). Do realizacji projektu po-
wołano Połączone Biuro Projektu JPO
(
Joint Program Office
), którego pierw-
szym dyrektorem został płk dr Brad-
ford W. Parkinson. W toku prac nad
systemem zmieniono nazwę projektu
na NAVSTAR the Global Positioning
System (NAVSTAR Globalny System
90
Elektronika Praktyczna 2/2006
Rys. 2. Konstelacja satelitów systemu NAVSTAR GPS
K U R S
Rys. 3. Przebieg modernizacji systemu GPS
systemu (GPS SPS Per-
formace Standard z ro-
ku 2001) dokładność
określania położenia
poziomego wynosi po-
niżej 13 metrów.
Przyszłość syste-
mu GPS jest nakre-
ślona w Federalnym
Planie Radionawiga-
cyjnym FRP 2001 (
Fe-
deral Radionavigation
Plan 2001
) opracowanym przez
rząd USA. Z dokumentu tego wyni-
ka, że planowane są dalsze istotne
modernizacje systemu GPS, których
celem jest poprawa dokładności
pozycjonowania i określania czasu,
zwiększenie dostępności systemu
i jego wiarygodności. Wprowadzane
modyfikacje systemu muszą jednak
gwarantować kompatybilność nada-
wanych sygnałów GPS z wcześniej-
szymi odbiornikami. Każdy odbior-
nik GPS skonstruowany zgodnie
z wymaganiami określonymi w spe-
cjalnym dokumencie ICD–GPS–200
(
NAVSTAR GPS Space Segment/Navi-
gation User Interfaces ICD–GPS–200
)
powinien po modyfikacjach systemu
GPS działać podobnie lub lepiej niż
przed modernizacją. Pełne wykorzy-
stanie wprowadzanych rozszerzeń
systemu będzie jednak wymagało
zastosowania nowych odbiorników.
Modernizacja systemu GPS bę-
dzie się odbywała etapami. Planowa-
ne jest wprowadzenie dodatkowych
sygnałów do użytku cywilnego i no-
wych kodów przeznaczonych dla
użytkowników wojskowych. Obec-
nie sygnał GPS przeznaczony dla
użytkowników cywilnych jest zmo-
dulowany ogólnodostępnym kodem
C/A i nadawany wyłącznie na jednej
częstotliwości L1 (1575,42 MHz).
Pierwszą planowaną zmianą jest
wprowadzenie drugiego „cywilnego”
sygnału GPS zmodulowanego mię-
dzy innymi kodem C/A, na często-
tliwości L2 (1227,60 MHz), na któ-
rej obecnie nadawany jest wyłącznie
sygnał dla użytkowników wojsko-
wych. Umożliwi to korekcję w dwu-
częstotliwościowych odbiornikach
cywilnych jednego z głównych błę-
dów występujących obecnie w syste-
mie GPS, tj. błędu jonosferycznego
spowodowanego opóźnieniem sygna-
łu GPS podczas jego przejścia przez
warstwę jonosfery otaczającą naszą
planetę. Taka korekcja jest obecnie
stosowana jedynie w dwuczęstotliwo-
ściowych odbiornikach wojskowych.
Drugi sygnał „cywilny”, oznaczany
jako L2C, jest już obecnie nada-
wany z najnowocześniejszego sate-
lity GPS, wystrzelonego na orbitę
we wrześniu 2005 roku. Możliwość
pełnego wykorzystania tego sygnału
pojawi się jednak dopiero pod ko-
niec bieżącej dekady, kiedy sygnał
L2C będzie nadawany z większości
satelitów.
100–metrową dokładnością wyzna-
czania położenia poziomego. Pełna
zdolność operacyjna systemu FOC
(
Full Operational Capability
) zo-
stała ogłoszona 27 kwietnia 1995
roku i oznaczała, że system spełniał
wówczas wszystkie założone wyma-
gania cywilne i wojskowe.
We wrześniu 2005 roku konstela-
cja NAVSTAR GPS liczyła 30 sateli-
tów, z tego 17 satelitów należących
do starszego segmentu II/IIA i 13
nowoczesnych satelitów segmentu
IIR. Obecnie liczba satelitów prze-
kracza zatem znacznie nominalną
liczbę 24, zapewniającą poprawną
pracę systemu. Z punktu widzenia
użytkownika oznacza to coraz więk-
szą liczbę satelitów widocznych
nad horyzontem, a zatem lepszą
dokładność i dostępność systemu,
zwłaszcza w warunkach, kiedy prze-
szkody takie jak elementy karoserii
pojazdu, otaczające budynki, drzewa
i elementy rzeźby terenu blokują sy-
gnały docierające do odbiornika od
niektórych satelitów GPS.
Co dalej z GPS
System NAVSTAR GPS podlega
ciągłej modernizacji, dzięki czemu
jego użyteczność, i tak już bardzo
duża, będzie nadal rosła. Kluczowe
znaczenie dla użytkowników cywil-
nych miało wyłączenie 2 maja 2000
roku tzw. selektywnej dostępności
SA (
Selective Availability
), która sta-
nowiła celowe zakłócenie pracy sys-
temu ograniczające jego dokładność.
Selektywną dostępność stosowano
w celu uniemożliwienia wrogiego
wykorzystania systemu GPS. Dekla-
rowana dokładność określania poło-
żenia poziomego przed wyłączeniem
SA wynosiła poniżej 100 metrów,
natomiast po wyłączeniu znacznie
się poprawiła i obecnie wynosi od
kilku do kilkunastu metrów zależ-
nie od odbiornika i warunków od-
bioru. Deklarowana w oficjalnym
dokumencie dotyczącym parametrów
Elektronika Praktyczna 2/2006
91
K U R S
W kolejnym etapie zostanie
wprowadzony trzeci sygnał „cywil-
ny”, nadawany na nowej częstotli-
wości L5 (1176,45 MHz), na której
żaden sygnał GPS nie był dotych-
czas nadawany. Ten nowy sygnał
ma być wykorzystywany przede
wszystkim w aplikacjach, od któ-
rych działania zależy życie ludzkie,
np. w lotnictwie do precyzyjnego
podejścia do lądowania.
Ponadto, na dotychczasowych
częstotliwościach L1 i L2 jest pla-
nowane nadawanie nowych kodów
przeznaczonych dla użytkowników
wojskowych i oznaczanych jako
kody M, które umożliwią lepszą
pracę nowych odbiorników wojsko-
wych w warunkach silnych zakłó-
ceń elektromagnetycznych. Przewi-
dywane jest również zwiększenie
mocy sygnałów nadawanych z sa-
telitów, co powinno ułatwić ich
odbiór również w miejscach czę-
ściowo zasłoniętych, np. wewnątrz
budynków takich jak niektóre porty
lotnicze, centra handlowe, itp.
Przebieg modernizacji systemu
GPS przedstawiono na
rys.
3
.
wyznaczanie położenia w wa-
runkach słabej widoczności
satelitów (np. podczas ruchu
pojazdu w mieście o wysokiej
zabudowie). Odbiorniki dwu-
systemowe należą jednak do
stosunkowo drogich urządzeń
wyższej klasy i w związku
z tym są rzadko stosowane
przez elektroników amato-
rów. Popularność tego typu
urządzeń, jak również same-
go systemu GLONASS może
jednak wzrastać, ponieważ
Rosja deklaruje chęć jego
rozwoju. W lipcu 2005 na
orbitach znajdowało się 13
działających satelitów GLO-
NASS. Zgodnie z programem
rozwoju systemu na lata
2002–2011 przewiduje się, że do
końca 2007 roku konstelacja sate-
litów osiągnie liczbę przynajmniej
18, a pełna konstelacja 24 satelitów
jest przewidywana na rok 2011.
Do grona dwóch satelitarnych
systemów nawigacyjnych wkrótce
powinien dołączyć jeszcze trzeci,
który w odróżnieniu od GPS i GLO-
NASS będzie systemem całkowicie
cywilnym. Będzie to europejski
system GALILEO, którego budo-
wę koordynują Komisja Europejska
i Europejska Agencja Kosmiczna.
Pod koniec grudnia 2005 roku wy-
strzelono pierwszego satelitę, a peł-
ną zdolność operacyjną przewiduje
się na rok 2008, a więc stosunko-
wo szybko. Pomimo, że GALILEO
jest dopiero w sferze planów, od-
biorniki tego systemu oraz odbior-
niki zintegrowane pozwalające na
odbiór sygnałów również z pozosta-
łych satelitarnych systemów nawi-
gacyjnych już zostały skonstruowa-
ne przez kilka firm. Na razie mogą
być wykorzystywane do celów ba-
dawczych, ale kiedy system GALI-
LEO stanie się rzeczywistością za-
pewne staną się równie popularne,
i w krótkim czasie równie tanie, jak
dzisiejsze odbiorniki GPS.
cywilnych wynosiła około 100 me-
trów, zastosowanie DGPS pozwalało
uzyskiwać dokładności rzędu poje-
dynczych metrów. Również obecnie,
mimo znacznie lepszej dokładności
samego GPS, DGPS pozwala na
znaczącą poprawę dokładności po-
zycjonowania, redukując błędy poło-
żenia do około 1–5 metrów.
Zasada działania DGPS jest
stosunkowo prosta. W miejscu
o uprzednio bardzo dokładnie okre-
ślonym położeniu jest instalowana
stacja referencyjna systemu DGPS.
Zawiera ona odbiornik GPS oraz
nadajnik poprawek różnicowych.
Odbiornik GPS wykonuje pomia-
ry tzw. pseudoodległości (oznacza-
nych dalej
PR
) od wszystkich wi-
docznych z jego położenia satelitów
GPS. Pojęcie pseudoodległości zosta-
nie dokładniej omówione w kolejnej
części artykułu, przy omawianiu za-
sady działania systemu GPS.
Pseudoodległości
PR
są ściśle
związane z rzeczywistymi odległo-
ściami
R
od anteny odbiornika GPS
do poszczególnych obserwowanych
satelitów. Znając dokładne położe-
nie stacji referencyjnej i określając
położenie satelitów z odbieranych
od nich sygnałów, można dość do-
kładnie obliczyć ich wzajemne od-
ległości
R
. Następnie można okre-
ślić, jakie naprawdę powinny być
pseudoodległości
PR
i porównać je
z wartościami mierzonymi
PR
+∆
PR
.
Różnice pomiędzy wartościami ob-
liczonymi i mierzonymi ∆
PR
wyni-
kają głównie z błędów pomiarowych
i w systemie DGPS są one transmi-
towane ze stacji referencyjnej jako
tzw. poprawki różnicowe.
Nie tylko GPS
Oprócz systemu GPS obec-
nie działa jeszcze jeden global-
ny system nawigacji satelitarnej
GLONASS. Jest to system rosyj-
ski, opracowany w czasach, kiedy
istniał jeszcze Związek Radziecki.
System ten nie osiągnął jednak nig-
dy nominalnej liczby 24 satelitów
i nie uzyskał zdolności operacyjnej
stąd jego praktyczne wykorzystanie
było dotychczas niewielkie w po-
równaniu z GPS. Od wielu lat są
jednak dostępne na rynku zinte-
growane odbiorniki GPS/GLONASS,
które odbierają sygnały z satelitów
obu systemów. Takie rozwiązanie
zwiększa dokładność pozycjonowa-
nia i co bardzo ważne umożliwia
DGPS, czyli jak pomóc GPS
Już w początkowym okresie wy-
korzystywania systemu GPS okazało
się, że dokładność oferowaną przez
ten system można zdecydowanie
poprawić za pomocą metody ko-
rekcji różnicowej danych GPS. Me-
toda ta jest oznaczana jako DGPS
(
Differential GPS
). W czasach, kiedy
dokładność GPS dla użytkowników
92
Elektronika Praktyczna 2/2006
Rys. 4. Metoda korekcji różnicowej DGPS
K U R S
Rys. 5. Zasada korekcji różnicowej DGPS przez
Internet
SC–104, opracowanym
przez Radiotechniczną
Komisję Służb Mor-
skich RTCM (
Radio
Technical Commission
for Maritime Services
),
a w szczególności przez
jej Specjalny Komitet
nr 104 (
Special Com-
mittee SC–104
).
Załóżmy, że użyt-
kownik systemu DGPS
znajduje się w stosun-
kowo niewielkiej odle-
głości od stacji referen-
cyjnej i jego odbiornik
śledzi te same satelity,
dla których są wyzna-
czane i transmitowane
poprawki. Większość
błędów GPS wykazuje
dużą korelację prze-
strzenną, a zatem znaj-
dujące się niedaleko od
siebie odbiorniki GPS
doświadczają podob-
nych błędów. Poprawki
pseudoodległości wy-
znaczone w stacji refe-
rencyjnej są więc właściwe również
w miejscu, w którym znajduje się
użytkownik systemu DGPS. W od-
biorniku GPS użytkownika poprawki
pseudoodległości służą do usunięcia
większości błędów pomiarowych
pseudoodległości, tak jak to wyja-
śniono na
rys.
4
. Odbiornik GPS
oblicza więc położenie użytkownika
na podstawie skorygowanych pseu-
doodległości, dzięki czemu pozycjo-
nowanie staje się dokładniejsze.
Pewną wadą tej metody jest
stosunkowo niewielki zasięg uży-
teczności poprawek różnicowych
wysyłanych ze stacji referencyjnej,
wynoszący maksymalnie kilkaset
kilometrów. Poprawki wyliczone
w stacji referencyjnej są użyteczne
jedynie dla odbiorców znajdujących
się w pobliżu, a wraz z odległością
od stacji referencyjnej rośnie błąd
metody DGPS.
Transmisja poprawek różnico-
wych może być realizowana za po-
średnictwem różnych mediów, np.
drogą radiową na falach długich,
średnich, krótkich lub ultrakrótkich,
za pomocą mobilnych sieci radioko-
munikacyjnych GSM, GPRS, EDGE
lub UMTS. Poprawki mogą być też
transmitowane przez Internet, co
stało się bardzo interesującą metodą
w miarę rozpowszechniania się bez-
przewodowego dostępu do Internetu.
Niedawno organizacja RTCM
przyjęła jako ogólnoświatowy stan-
dard protokół NTRIP (
Networked
Transport of RTCM via Internet Pro-
tocol
), służący do transmisji strumie-
ni danych poprawek różnicowych
systemów GNSS przez Internet. Pro-
tokół ten został opracowany przez
niemiecką Federalną Agencję Kar-
tografii iGeodezji (
BGK
) we współ-
pracy z Uniwersytetem w Dortmund
i znanym producentem odbiorników
GPS, firmą Trimble. Protokół NTRIP
wykorzystują różne serwisy popra-
wek różnicowych, takie jak np.
działający w Europie EUREF–IP. Po
zarejestrowaniu się w tym serwisie
otrzymuje się nazwę użytkownika
i hasło, które są wymagane przy
każdym logowaniu do serwera po-
prawek. Od tej chwili można bez-
płatnie korzystać z poprawek z wy-
branej, znajdującej się w pobliżu sta-
cji referencyjnej. Do tego celu służy
aplikacja klienta łącząca się z serwe-
rem poprawek DGPS. Aplikacja taka
może działać na dowolnej platfor-
mie sprzętowej, na której możliwe
jest zaimplementowanie protoko-
łu NTRIP i powinna przekierowy-
wać strumień poprawek z serwera
do portu szeregowego stanowiące-
go wejście DGPS odbiornika. Goto-
we tego typu aplikacje są dostępne
bezpłatnie dla systemów Windows,
Linux, Windows CE i Palm OS. Do-
stępne są też programy komercyj-
ne dla niektórych typów telefonów
komórkowych. Dokumentację i opis
aplikacji protokołu NTRIP można
Są tam również dostępne do ścią-
gnięcia programy do odbioru popra-
wek różnicowych przez Internet.
Narzucające się, choć nie je-
dyne możliwe rozwiązanie dostę-
pu do poprawek różnicowych, to
zastosowanie modułu GSM/GPRS
w połączeniu z odbiornikiem GPS
(na rynku są już dostępne gotowe
moduły GPS/GSM). Aplikacja słu-
żąca do pozyskiwania poprawek
DGPS może działać na dodatko-
wym mikrokontrolerze lub wykorzy-
stywać mikrokontroler wchodzący
w skład modułu GPS/GSM. Zastoso-
wanie modułu GSM istotnie zwięk-
sza funkcjonalność konstruowanego
urządzenia. Oprócz odbioru popra-
wek różnicowych można go wyko-
rzystać na przykład do okresowego
raportowania położenia pojazdu do
Użytkownik systemu DGPS rów-
nież posiada odbiornik GPS i do-
datkowo odbiornik poprawek róż-
nicowych wysyłanych przez stację
referencyjną. Odbiornik GPS użyt-
kownika musi akceptować popraw-
ki DGPS. Obecnie niemal wszystkie
dostępne na rynku odbiorniki GPS
posiadają wejście danych korek-
cyjnych DGPS (jest to dodatkowy
port szeregowy). Dane korekcyjne
są przesyłane ze stacji referencyj-
nej w postaci wiadomości, których
format jest określony pochodzącym
z 1983 roku standardem RTCM
Elektronika Praktyczna 2/2006
93
[ Pobierz całość w formacie PDF ]