Erori ale masurtorilor GPS

Curs 2

Precizia msurtorilor de poziionare sau de navigaie efectuat cu tehnologia GPS este dependent de precizia cu care se determin distana (range) de la satelit la receptorAceste erori sunt de dou tipuri:

1. Erori accidentale de msurare i de observare, cum a rfi eroarea datorat parcursurilor multiple (multipath), electronica d ela bordul satelitului i ale receptoarelor, interferenele electromagnetice, excentriciti ale centrilor de faz ale antenelor

1. Erori sistematice (bias), datorate ceasurilor de pe satelit i receptor, erorile de refracie cauzate de troposfer i ionosfer, erori datorate orbitelor satelitare

Alte erori sunt introduse intenionat de administratorul sistemului de poziionare n scopul degradrii preciziei n timp real. Acestea sunt denumite Disponibilitate selectiv SA i Anti-furt AS.

Erorile accidentalePotrivit regulilor tehnice, precizia de determinare cu ajutorul tehnologiei GPS poate fi estimat ca avnd valoarea de 1% din lungimea de und.

n funcie de datele care sunt luate n calcul precizia variaz astfel:- codul C/A- precizia 1% = 1 x 300 m= +/- 3 m- Codul P: precizia = 1%= 1% x 30 m = +/- 30 m- L1 i L2 : precizia = 1% = 1% x 0,2 m= +/- 0,002 m

Aceste erori sunt doar teoretice

1.1. Erorile de multiparcurs

Erorile de multiparcurs (multipatch), apar atunci cnd o parte a semnalului de la satelit ajunge la receptor ntr-o manier indirect, prin reflectare de diferite suprafee din proximitatea receptorului

n acest caz msurtorile ntre centrele de faz al antenei receptorului i al antenei satelitului nu au un parcurs rectiliniu, aparnd fenomenul de ntrziere a semnalului i de cretere a distanei msurate. Receptoarele dedicate au softul de prelucrare capabil s elimine semnalele parazitate de efectul de multiparcurs.

1.2. Eori datorate excentricitii centrului de faz al antenei

Se datoreaz variaiei centrului de faz al antenei receptorului. Problema este impus de variaia frecevenelor i elevaiei satelitului (centrele de faz ale celor dou portante L1 i L2 nu coincid). Din acest motiv trebuie ca antena receptorului s fie perfect orizontal n timpul msurtorilor. Valoarea erorilor este d eordinul a 2-3 cm.

1.4. Erori datorate electronicii receptorului

depind de starea tehnic a componentelor receptorului care pot deprecia semnalul satelitului i nu coreleaz corespunztor cele dou faze.Calitatea semnalului depinde de interferenele electronice care pot cauza creterea zgomotului semnalului

2. Erorile sistematice

2.1. Erorile de ceas

Erorile de ceas ale sateliilor i ale receptoarelor pot s fie divizate n dou componenete:- Asincronismul (offset) ceasurilor, care conduce la o deplasare a originii timpului- Deriva, datorat teoriei relativitii, dependent de timp

Pentru intervale mici de timp aceste erori pot fi modelate de polinoame de ordinul doi pentru ceasurile sateliilor i de polinoame superioare pn la ordinul opt pentru ceasurile receptoarelor

2.2. Erorile de orbit

Orbitele sateliilor efemeride sunt necesare pentru stabilirea corect a poziiei centrului antenei de emisie din momentul observaiei.Aceste date u o precizie diferit:- broadcast, efemeride transmise n mesajul de navigaie, au o precizie de 30-50 m- Precise, efemeride calculate i pot fi utilizate dup perioada de observaii n etapa de

procesare a datelor au precizii metrice i submetrice

Aceste erori sunt neglijabile pentru msurtorile difereniale i relative . Pentru msurtorile geodezice pot fi cuprinse ntre 10 cm i 0, 001 mm.

2.3. Erori datorate refraciei troposferice

Troposfera este stratul atmosferic inferior, bogat n vapori de ap, aerosoli. Aceasta provoac o ntrziere a recepionrii semnalului care conduce la creterea timpului de parcurgere a distanei de la satelit la receptor i o cretere sistematic a distanelor.

Aceast eroare este independent de frecvena semnalului fiind identic pentru cele dou unde L1 i L2, dar este dependent de unghiul zenital sub care se gsete receptorul fa de satelit i de parametrii atmosferici.

Valoarea refraciei troposferice crete exponenial cu valoarea unghiului zenital, motiv pentru care nu este recomandabil a se efectua observaii la sateliii cu un unghi mai mare de 70-75 grade.

Pentru eliminarea acestei erori s-au realizat mai multe modele matematice ale atmosferei: Hiofield i Saastamoinen, Good-Goodman, Niell, Chao. Acestea in cont de distana atmosferic, temperatur, presiune, unghi zenital. Gradul de incertitudine a modelelor atmosferice este de 5% datorit distribuiei necontrolate a vaporilor de ap n lungul traseului semnalului de la satelit la receptor.

2.4. Refracia ionosferic

Erorile depind de frecvena semnalului i au valori diferite pentru cele dou unde L1 i L2. Aceast eroare se manifest prin ntrzierea semnalului de la satelit la receptor i face s creasc timpul de parcurs al semnalului.Eroarea se elimin prin combinarea undelor L1 i L2. modelarea matematic a procesului de calcul a coreciei ionosferice se realizeaz cu ajutorul unei dezvoltri n serie care ine cont de densitatea electronilor n funcie de altitudine i de parcursul semnalului.