14.1.2. Накопители данных

Компания Trimble выпускает несколько типов конфигураций накопителя TSC1 для использования с различными типами GPS приёмников. Они различаются функциональностью и объёмом встроенной памяти. Выбор накопителя не влияет на точность получаемых данных. Для каждого типа работ имеется оптимальная конфигурация, обеспечивающая наибольшую эффективность. Ваш выбор зависит от того, нужна ли вам детальная атрибутивная информация по объектам, какое количество объектов Вы собираетесь регистрировать в течение одного рабочего дня, и в каких условиях окружающей среды вам приходиться выполнять измерения.

14.1.3. Спутники

Сигналы от GPS спутников большую часть времени имеют искусственно заниженную точность при определении координат и скорости объектов. Система GPS была разработана и обслуживается Министерством Обороны США и её главной задачей является обеспечение навигационными данными военных потребителей США и их союзников. В период становления системы МО США приняло решение о создании алгоритма, позволяющего закрывать доступ к высокоточным навигационным данным неавторизованным пользователям. В результате появились такие понятия как "Избирательный Доступ" (Selective Availability или S/A) и шифрование P-кода (Anti-Spoofing или AS). Эффект вызываемый S/A можно практически полностью нейтрализовать применением техники измерений под названием дифференциальная обработка.

Избирательный Доступ позволяет искусственно вносить ошибки в координаты, получаемые с помощью GPS. Это загрубление точности осуществляется МО США двумя методами. Во первых - это искусственные ошибки вносимые в навигационные данные передаваемые со спутника. Это так называемая эпсилон окрестность. Т.е. неавторизованный пользователь (пользователи, не имеющие приёмников способных исключить данный тип ошибок) в результате получают неточное местоположение. Во вторых, ошибки связанные со смещение шкалы спутниковых эталонов времени.

В результате избирательного доступа значения местоположения, скорости и времени получаются с большими ошибками чем без него. Если S/A неактивен и не применяется техника дифференциальной коррекции, то точность плановых координат с использованием одночастотного кодового приёмника (например, серии Pathfinder) составит порядка 2-5 метров (с вероятностью 95 %). А при активированном S/A точность плановых координат с таким же приёмником составит порядка 100 метров (с вероятностью 95 %). Точность высотных отметок заявляется на уровне 10 метров (с вероятностью 95 %).

Шифрование сигнала (Anti-Spoofing)

A/S – это преднамеренное шифрование P- кода спутникового сигнала. Когда P-код зашифрован, он становиться так называемым Y-кодом. Шифрование вводиться для того, чтобы двухчастотный приёмник не был способен определить ионосферную задержку в реальном времени. Кроме того, измерения с P-кодом менее зашумлены и менее чувствительны к интерференции, так что закрытие доступа к P-коду делает решение задачи определения координат более грубым. Картографические приёмники Trimble не используют P-код, поэтому для них этот фактор не важен. Однако высокоточные геодезические приёмники обычно используют P-код.

Работоспособность спутников (“здоровье” спутников или Satellite Health)

Обычно спутники передают в своём сигнале информацию об их работоспособности. Время от времени появляется уведомление о неработоспособности какого либо спутника. Однако это происходит довольно редко. GPS приёмники будут игнорировать сигнал передаваемый с “нездорового” спутника. Перевод спутника в неработоспособный режим обычно осуществляется наземным сегментом слежения за спутниками по следующим причинам:

• При проведении операции вывода на расчётную орбиту во время запуска спутника. В этот период производится тестирование параметров спутника для определения точной модели орбиты КА и бортовой шкалы времени.

• Периодическое обслуживание, например, корректировка орбиты и цезиевого (рубидиевого) стандарта частоты (времени).

• Специальные тестовые периоды перед вводом спутника в работающее созвездие.

• Периоды восстановления работоспособности спутника после устранения неисправностей в бортовых системах.

МО США извещает о периодах неработоспособности спутников. Эта информация доступна через Internet, например, на web-сайте: http://www.schriever.af.mil/gps/ или ftp://ftp.navcen.uscg.mil/gps/status.txt

Информация о состоянии всех спутников включается в альманах, передаваемый на каждый спутник. Данные альманаха обновляются ежедневно и передаются с каждого спутника приблизительно каждые 12.5 минут.

Если ваш GPS приёмник получил альманах, в котором содержится информация о том, что какой либо спутник “нездоров”, то приёмник не будет отслеживать и принимать данные от неработоспособного спутника до тех пор, пока альманах не будет обновлён. Даже если спутник вернётся в рабочее состояние, то приёмник начнёт использовать его данные, лишь после появления соответствующей информации в новом альманахе. GPS приёмник автоматически отслеживает эти изменения и выполняет обновления по мере необходимости.

Хотя ваш GPS приёмник обычно не использует сигнал от “нездорового” спутника, Вы при планировании GPS измерений можете не принимать это во внимание для целей предсказаний. В этом случае Вы можете использовать информацию от “нездорового” спутника или игнорировать “здоровый” спутник. Если Вы игнорировали указание на то, что спутник “нездоров”, тогда ПО планирования расположения спутников будет предполагать, что спутник “здоров”. Если же Вы игнорировали указание на то, что спутник “нездоров” в ПО базовой станции, то сообщение будет игнорироваться и спутниковые данные будут записываться в базовый файл.

Доступность спутников в GPS “созвездии”

GPS приёмник по умолчанию получает информацию от всех спутников. Это значит, что они используются во всех расчётах (при условии, что они “здоровые”). Некоторые GPS приёмники Trimble позволяют вам отключать “здоровые” спутники. После этого приёмник не будет принимать сигнал от этих спутников.

Внимание! Вам вряд ли понадобиться когда-либо отключать “здоровые” спутники. Это может пригодиться, например, для научных задач, чтобы “заставить” приёмник работать при определённой конфигурации созвездия GPS спутников.

Значение точности измерения расстояния от спутника до пользователя (URA или User Range Accuracy)

Значение точности измерения расстояния от спутника до пользователя (URA) включено в спутниковый сигнал. Это значение характеризует точность измерений от определённого спутника. URA для каждого космического аппарата обычно отображается на экране приёмника (серия 4000) или контроллера (TSC1). Если значение URA больше 30, то скорее всего на спутнике был активирован режим Избирательного Доступа (S/A).

Расположение антенны

Спутниковый GPS сигнал может быть принят из любого направления. Для получения наилучшего результата, антенну необходимо установить в районе с максимально открытым участком неба (вплоть до горизонта). Небольшое количество воды или снега не воздействует на качество приёма сигнала. Металлические поверхности, здания, плотные кроны деревьев и т. п. блокируют сигнал. Мощные передатчики (особенно в микроволновом диапазоне) могут искажать GPS сигнал. Во время работы Вы должны стараться избегать участков через которые проходит сфокусированное микроволновое излучение или мест расположенных вблизи мощных радаров излучающих на радиочастотах близким к кратным значениям частоты L1 сигнала (1575 МГц).

Антенну базовой станции необходимо размещать в местах с наиболее открытым горизонтом. Если, например, базовая станция расположена в сильно застроенной территории, то передвижной приёмник может захватить спутник невидимый с базовой станции. В таком случае, данный спутник не может использоваться при выполнении дифференциальной коррекции, т. к. требуются одновременные наблюдения с 2-х GPS приёмников. Гораздо труднее создать идеальные условия наблюдений для передвижного приёмника. Старайтесь обеспечить максимально открытый небосклон при проведении съёмки. Не становитесь вблизи высоких строений. При работе в лесу постарайтесь вынести антенну на метр или два над кронами деревьев.