GPS - wyznaczanie pozycji i precyzja pomiaru

Algorytm wyznaczania pozycji

Metoda wyznaczania pozycji przy pomocy sygnału GPS opiera się na matematycznym wyliczeniu drogi sygnału od satelity do odbiornika. Znając czas jaki był potrzebny do przesłania sygnału odległość tą można wyliczyć ze wzoru:

                       

D= ∆τ∙c

gdzie:

D  – droga sygnału; 

 – różnica czasu potrzebna na dotarcie sygnału z satelity do odbiornika;

C  – prędkość światła (300 000 km/s).

Do wyznaczenia różnicy czasu wykorzystuje się najczęściej jedną z kilku metod różniących się obarczonym błędem pomiarów (Zogg, 2009).

 

Precyzja pomiaru

Aby możliwe było wyznaczenie współrzędnych odbiornik GPS powinien odbierać sygnał jednocześnie z minimum 3 satelitów lub 4 dla pomiaru wysokości bezwzględnej. Określając promienie sfer w oparciu o odległość nadajników do odbiornika (gdzie centrum sfery jest pojedynczy satelita) możemy w oparciu o miejsca przecięcia się sfer oszacować położenie odbiornika GPS.

Precyzja pomiaru położenia przeprowadzonego w oparciu o dane systemu GPS zależna jest od kilku czynników takich jak dokładność położenia i poruszania się po orbicie satelity, zakłócenia sygnału radiowego (szum), panujące w trakcie pomiaru warunki atmosferyczne czy też naturalne lub sztuczne przeszkody fizyczne. W przypadku błędnie zmierzonego czasu przesłania sygnału z satelity do odbiornika o 1 µs odchylenie od prawidłowej pozycji może wynieść nawet do 300 m (Zogg, 2009). Bariery fizyczne, które znajdą się pomiędzy odbiornikiem a nadajnikiem (jak budynki, ściany czy też wysokie góry) mogą wpłynąć na błąd pomiaru do 30 m. Zaś sam szum generowany przez urządzenia lub przedmioty znajdujące się w pobliżu odbiornika GPS może spowodować pomyłkę rzędu do 10 m. Jest to jeden z najczęściej spotykanych czynników wywierających wpływ na pomiar położenia (informacje oparte o artykuł zamieszczony pod adresem: http://www.maps-gps-info.com/gps-accuracy.html). Z przytoczonych informacji jasno wynika, iż sygnał GPS jest bardzo narażony na zakłócenia co skutkować może błędem obliczenia pozycji. Najbardziej dokładnie koordynaty lokalizacji obliczone zostaną kiedy odbiornik i satelita znajdować się będą wprost na linii „wzroku” przy dobrej pogodzie (bez chmur). Istnieją oczywiście systemy pomocnicze, których działanie niweluje błędy pomiaru GPS, do których można zaliczyć AGPS, DGPS czy też systemy różnicowe WAAS/EGNOS/MSAS/GAGAN.