1. GPS SISTEM DE POZITIONARE GLOBALAAcest sistem, proiectat i exploatat iniial de Departamentul Aprrii (D.O.D) al Statelor Unite, este utilizat astzi i n mediul civil pe scar larg, fiind folosit la determinarea cu precizie a poziiei geografice (longitudine, latitudine i altitudine), a unui obiect, denumit generic receptor. Operaia se realizeaz prin recepionarea, prelucrarea i interpretarea unor semnale emise de o reea de satelii, aflai pe orbite geostaionare. De-a lungul timpului, au funcionat diverse sisteme, mai mult sau mai puin performante, cum ar fi (n ordine cronologic) : LORENTZ, VOR, LORAN, GLONASS, etc. Sistemul propus pentru analiza este NAVSTAR GPS. Semnalele GPS sunt codate i recepionate simultan de la 4 satelii (cei mai vizibili) pentru poziionarea ntr-un sistem de coordonate X,Y, i Z, concomitent cu datele clock reprezentnd timpul unic al reelei de satelii.

Pentru obinerea direct a coordonatelor geografice, a fost necesar cuplarea receptorului GPS cu un calculator, iar ansamblul format , prin miniaturizare, a fcut astfel posibil rspndirea n mas a acestui aparat. Avem deci posibilitatea de a localiza un obiect, att pe uscat sau

1

ntinderi de ap ct i n aer, cu observaia c datorit propagrii dificile a undelor centimetrice, folosirea sistemului n interiorul cldirilor din beton, peteri sau sub ap, duce la erori care i limiteaz aciunea. Sistemul prezint o precizie de pn la 25m, dar, n aplicaiile militare, prin folosirea unor receptoare performante, se pot obine localizri de ordinul metrilor. De menionat c n domeniul auto, sistemul de poziionare global GPS, are o mare aplicabilitate n traficul rutier, apelnd la hri electronice pentru orientare, sau prin jonciune cu sistemul GSM (pentru transmiterea informaiilor), se poate interveni de la distan n corectarea datelor privind transportul respectiv sau chiar restricionnd deplasarea n cazul cnd automobilul este implicat intr-un furt.1.1.

CELE 3 MODULE ALE SISTEMULUI GPS Funcionarea sistemului GPS este organizat pe module interconectate ntre ele prin linii radio de transmisii de date, lucru ce asigur att utilizarea sistemului ct i efectuarea coreciilor necesare unei funcionri precise. Aceste module sunt: - modulul spaiu constituit din reeaua de satelii; - modulul control cuprinznd staiile de sol; - modulul utilizator reprezentnd fiecare beneficiar al sistemului.1.1.1. MODULUL SPATIU

Acest modul, reprezint o reea de 24 de satelii care orbiteaz n 6 planuri (orbite) cte 4, o dat la 12 ore, la o altitudine de 20.200 Km, (altitudine ce permite pe de o parte meninerea cvasi constant a poziiei / rotaie - ntrziere doar 4 min./zi, iar pe de alt parte s existe o mare arie de acoperire vizibilitate concomitent din orice punct al globului a unui numr ntre 5 i 8 satelii.

2

Sursa de energie o reprezint lumina solar, dublat de acumulatori, durata medie de via a unui satelit fiind estimat la circa 7,5 ani. Lansarea pe orbit a celor 24 de satelii a nceput n anul 1978, dar configuraia complet a reelei a fost obinut n 1994. Reeaua a fost operant n toi aceti ani, ns aria de acoperire i precizia de poziionare nu au atins parametrii scontai dect n 1994. Pe tot parcursul acestei perioade sau fcut operaii de ntreinere deosebit de costisitoare (circa 40 mld. dolari), viznd modernizarea sau chiar aducerea la sol a sateliilor cu ajutorul navetei spaiale n vederea reparrii sau chiar a nlocuirii totale a echipamentului. Menionm c fiecare satelit emite folosind un cod unic PRN (Pseudo Random Noise Code), de recunoatere, putndu-i-se stabili astfel cu precizie locaia. Poziia celor 6 plane orbitale este spaiat cu 60 grade, fiind nclinate fa de Ecuator cu 55 grade, alctuind astfel o adevrat constelaie de satelii.

3

Orbitele finale ale sistemului GPS au fost stabilizate n 1998, cnd poziia global a sistemului orbital era urmtoarea:

4

Proiecia plan, simplificat, n sistemul de referin latitudine / elevaie att a celor 24 satelii operaionali (activi) ct i a celor 3 de rezerv , este urmtoarea:

1.1.2. MODULUL CONTROL Totalitatea staiilor de la sol care au rolul de a corecta erorile ce pot apare n sistem datorit modificrii poziiei orbitale a sateliilor activi sau a caracteristicilor de propagare, constituie modulul de control. Aceste staii sunt n numr de 5 (4+1 - una reprezentnd staia master), i sunt poziionate astfel pe glob:

5

In timp ce unul din rolurile celor 4 staii este de a monitoriza datele trimise de fiecare satelit i de a le comunica staiei master, aceasta din urm proceseaz parametrii, ia deciziile de corecie i transmite la rndul su celor 4 staii noii parametri orbitali, (acestea fiind singurele care posed echipamentul necesar de comunicaii cu sateliii ), care apoi le retransmit sateliilor pentru corecia orbitei.

1.1.3. MODULUL UTILIZATOR Totalitatea celor ce beneficiaz de serviciile reelei GPS se constituie n modulul utilizator. Aminteam c, reeaua poate fi accesat

6

din orice punct al globului, n orice moment, cu ajutorul unui receptor adecvat, de band L (3901550 MHz). Pentru a fi operaional, un receptor GPS, trebuie s converteasc semnalele primite de la satelit n indicaii de poziie, vitez i estimri de timp. Cei 4 satelii cu care receptorul este simultan n contact, emit codat indicaii despre poziia distinct a lor, alturi de alte semnale de sincronizare, astfel ca receptorul de navigaie s poat calcula distana exact pn la fiecare satelit. Astfel receptorul GPS ofer localizarea n sistemul de coordonate X,Y, Z i Timp, putnd fi utilizat deopotriv la avioane, nave, vehicule terestre sau individual.

Precizia de poziionare se datoreaz coreciilor dese i rapide, precum i folosirii unui clock a crui precizie de tact este o diviziune a fundamentalei unui ceas atomic (10,23MHz), transmis de la sol n toat reeaua sateliilor. Menionm c precizia de localizare mai depinde de coreciile datorate formei reale a Pmntului (geoid), ct i de parametrii atmosferici locali. In stabilirea acestor corecii sunt implicate observatoare astronomice, staii de monitorizare a atmosferei, laboratoare i nu n ultimul rnd sisteme rapide de comunicaii, toate informaiile convergnd ctre staia master situat la Baza Aerian FALCON de la Colorado Springs, California. 1.2. SEMNALELE EMISE DE SATELITUL GPS

7

Semnalele transmise de satelit ctre receptorul GPS sunt constituite din dou trenuri de und purttoare ; - L1 (1572,42 MHz) destinat serviciului de poziionare standard SPS - L2 (1227,60 MHz) destinat serviciului de poziionare precis SPP Fiecare (sau amndou) dintre aceste purttoare poate fi modulat n faz cu un semnal complex, format din 3 coduri binare, i anume; a) Codul C/A cod achiziie date avnd frecvena de 1,023 MHz. Acest cod permite identificare precis a poziiei satelitului (ALMANAC) de la care provine. Scopul principal al acestui cod este acela de a permite calcularea timpului de sosire, timpul n care semnalul ajunge de la satelit. Cunoscnd viteza de propagare a undelor radio (~300.000 Km/s), se poate determina distana exact pn la satelitul recepionat. b) Codul Nav / System Data cu frecvena de 50 Hz. Acest cod este folosit att pentru diverse date transmise pe parcursul orbitrii satelitului, ct i pentru corectarea tactului sau a altor parametri de sistem. c) Codul P cod de protecie avnd frecvena de 10,230 MHz. Codul P se modific la 7 zile i include Codul Y, catalogat ca strict secret. Conformaia semnalului complex apare astfel:

C MO E T O P NNA P C E UUD A HT L I E SM AE E NLP r ao r ut t ae L 1 (G Ss a d r ) P t n ad Cd o C/A (a h it c iz ie C c lo k )

(A M N C E E E ID S L A A / F MR E )

Dt aa

C d P ( p o e t o r t c ie ) (c n i e o tn c d Y s c e ) o er t P r ao r ut t ae L 2 (G S p e iz P r c ie ) T A EF E V N E ES N M L IP I U M L IP I O T R C E T L U T U T L /S B U T L 1 .2 M z 0 3 H

1.3.

DATELE TRANSMISE DE SATELITII GPS

8

Pachetul de date i modul cronologic al structurrii informaiilor pe parcursul unei secvene de transmisie este emis complet ntr-un interval de 12,5 secunde, i are urmtoarea componen :

Se observ c n principal satelitul transmite dou tipuri de informaii, unele legate de modul cum este plasat pe orbit satelitul (ALMANAC), informaii stocate de ctre receptorul GPS n memorie, i informaii despre poziia momentan, real, datorat coreciilor (EPHEMERIS), informaii ce sunt reactualizate dup un interval de 4 ore. Efemeridele reprezint parametrii predictibili cvasi constani ai unei poriuni de orbit.

9

Telemetria poziiei satelitului d precizia sistemului. ALMANAC aproximeaz datele orbitale prin 10 parametri, care rmn aceiai aproximativ o lun. Receptorul GPS efectueaz i corecia de distan datorat efectului Doppler (prin variaia de frecven) i a trecerii prin ionosfer. EFEMERIDES anticipeaz poziia pe un interval de 4 ore. 1.4. DETERMINAREA TIMPULUI IN RECEPTOR In interiorul receptorului, la primirea semnalului de la satelit, se genereaz un semnal similar, care caut s vin n faz cu semnalul primit. Sunt posibile trei situaii : a) Imposibilitatea corelrii codului :

b) Corelare parial :

10

c) Fazarea semnalelor : (coinciden)

La coincidena semnalelor se produce un impuls maxim, care determin sfritul perioadei de sincronizare, putndu-se determina astfel timpul aferent acestei operaii. Aceast durata nmulit cu viteza de propagare a undelor radio (corectat datorit trecerii prin ionosfer i efectului Doppler) ne d distana receptor- satelit.

1.5.

RECEPTORUL GPS FUNCTIONARE / DEMODULARE

Deoarece majoritatea prelucrrii semnalelor se produce n receptor, vom analiza schemele bloc care arata funcionalitatea acestuia. Schema generala este :

11

Semnalul +/- obinut din bucla cu calare pe faz este folosit la demodularea purttoarei de 50 Hz (peste care sunt modulate celelalte informaii). Schema bloc a demodulatorului este :

1.6.

DETERMINAREA POZITIEI UTILIZATORULUI12

Deoarece ne situm ntr-un sistem tridimensional, ar fi suficiente informaiile (ALMANAC + EPHEMERIS) primite de la 3 satelii, daca am elimina poziia oglinda (care oricum nu se afla pe sol). Pentru a mri precizia, n special legat de altitudine i timp, folosim nc un satelit. Obinem astfel localizarea receptorului la intersecia celor 4 sfere (imaginare), fiecare sfer avnd raza egal cu distana determinat de receptor n condiiile enumerate mai sus.

1.7. INTERPRETAREA DATELOR PROCESATE IN RECEPTOR Reamintim c, n cadrul navigaiei prin satelit, localizarea se face prin determinarea coordonatelor ntr-un sistem de referin tridimensional, (a patra coordonat constituind-o timpul), sistemul purtnd numele de ECEF XYZ (Earth-Centred, Earth Fixed XYZ). Centrul axelor de13

coordonate se consider a fi chiar centrul Pmntului, (forma acestuia fiind considerat pentru nceput o sfer).

1.7.1. ELEMENTE DE CALCUL Poziia receptorului GPS ( utilizatorul), este calculat, dup cum s-a artat, dup locaia satelitului (determinat la rndul su din ALMANAC cu ajutorul timpului de ntrziere la coinciden a semnalului), corectat cu ntrzierea datorat strbaterii ionosferei, efectului Doppler i a tactului ceasului atomic, bazat pe ultima localizare a satelitului recepionat.

Menionm c informaiile despre poziia sateliilor (ALMANAC), stocate n memoria calculatorului, se pot pierde n cazul nchiderii aparatului pentru o perioad mai mare de timp (economisirea sursei n cazuri deosebite) sau a pierderii contactului cu un numr necesar de satelii (locaie greu accesibil undelor centimetrice). Starea de pierdere a ALMANAC-ului se numete COLD (rece), iar starea n care procesul reactualizrii memoriei este finalizat poart numele de WARM (cald).

14

1.7.2. STABILIREA POZITIEI SATELITILOR Pentru a se putea determina cu exactitate timpul aferent ntrzierilor necesare fazrii (coincidena) semnalelor este necesar contactul sigur cu 3+1 satelii operaionali. Aceasta pentru calculul distanelor reale satelit receptor. n practic, la stabilirea poziiei, datorit formei deosebite a Pmntului, este destul de greu ca utiliznd trei satelii care ofer date bidimensionale (longitudine i latitudine), s efectum o localizare precis. A fost necesar i luarea n calcul a altitudinii locale, folosindu-ne i de poziia celui de al patrulea satelit. Dac am utiliza la calculul exact al timpului un numr de 5 satelii, datorit cmpului de toleran al parametrilor s-ar obine o redundan a rezultatelor. Totui, pentru a evita pierderea ALMANAC-ului, receptoarele GPS moderne posed un numr de 512 canale, care recepioneaz independent informaii de la toi sateliii aflai n aria de vizibilitate, le stocheaz n memorie, i iau n calcul de moment numai 4 pachete, cuprinznd cei mai corect recepionai satelii. 1.7.3. FORMA PAMANTULUI Revenind asupra formei reale a Pmntului, considerat a avea o form special denumit n continuare geoid, putem aproxima aceast form printr-un elipsoid de rotaie, avnd dimensiunea minim situat pe axa polilor.

15

Elipsoidul folosit n calculele sistemului GPS, este denumit WGS84 (World Geodetic Sistem 1984), i definete longitudinea, latitudinea i altitudinea elipsoidului. 1.8. GEOIDUL WGS 84 Sistemul de date geodetice care definete caracteristicile geoidului WGS84 determin originea i orientarea axelor de referin, sistem utilizat i la cartografierea Pmntului. De-a lungul timpului, nc de la Aristotel, au existat diverse ncercri de reprezentare a suprafeei exterioare a Pmntului, ns trecerea de la forma sferic la cea elipsoidal a putut fi posibil numai datorit imagisticii prin satelit. Datele geodezice moderne se obin prin folosirea unor echipamente complexe, cu participare internaional, care compara imaginile obinute prin satelit cu variaia dat de cmpul gravitaional sau a vitezei unghiulare de rotaie a Pmntului. Dac referinele geodezice prezint abateri, precizia de poziionare poate suferi erori grave, mergnd pn la sute de metri, lucru inacceptabil n cadrul navigaiei, soluia fiind o corecie i o procesare foarte precis a datelor primite de la satelii. 1.8.1. ELIPSOIDUL DE REFERINTA Definirea elipsoidului de referin se face folosind cele dou raze a, b i abaterea relativ de la forma sferic (ovalitatea) f = ( a - b ) / a, unde : - raza mare = 1/2 din diametrul ecuatorial, i - raza mic = 1/2 din diametrul polar. n calculul computerizat se folosete excentricitatea ptratic : 2 2. e = 2f f

16

Datorit variaiei determinrii mrimii semiaxelor de referin, au existat de-a lungul timpului mai multe referine corespunztor cu diverse moduri de determinare, receptoarele GPS corectndu-i astzi datele automat numai dup referina WGS 84. Tabelul cu evoluia datelor de referin n timp :

1.8.2. SUPRAFATA PAMANTULUI Pmntul are o suprafa extrem de neregulat i ntr-o continu micare. Topografia ncearc s in cont de aceste variaii utiliznd ca17

referin nivelul mrii (acelai pe tot globul), n timp ce modelul gravitaional, prin utilizarea variaiilor forei gravitaionale, asociaz altitudinea local acestei valori.

Suprafaa topografic reprezint ntinderea constituit din uscat i ap,ntr-un anumit moment. Nivelul real al mrii poate varia datorit valurilor mari sau a mareelor, putnd cauza erori de poziionare de sute de metri.18

Metoda gravitaional ncearc s descrie ct mai detaliat variaia cmpului gravitaional, considernd ca origine tot centrul Pmntului (centrul de mas), reprezentat printr-un plan perpendicular pe direcia firului cu plumb (verticala locului). Trebuie spus c variaiile locale ale gravitaiei sunt cauzate att de modificri n inima Pmntului ct i de suprafaa scoarei terestre. Modelul geoidal ncearc s reprezinte ntreaga suprafa a Pmntului, neinnd cont de uscat i ap (cu toate c formarea suprafeei existente este o consecin numai a gravitaiei). WGS 84 definete nlimea geoidului pe tot ntinsul globului, iar birourile de prelucrare a imaginilor prin satelit (din cadrul Departamentului Aprrii al Statelor Unite) public hri gril din 10 n 10 grade ale nlimii reale ale acestui geoid.

Utiliznd patru puncte de interpolare i un algoritm corespunztor, se poate determina nlimea oricrui punct de pe glob. ncadrarea n gril se face folosind obligatoriu aceeai scar a hrii. Pentru a mri precizia, Agenia Naional de Hri i Imagistic (SUA) tiprete hri dup modelul geoidului WGS 84, folosind o reprezentare tip reea cu ochiuri cu latura de 0,25grade. 1.8.3. SISTEMUL DE COORDONATE GLOBAL

19

Acest sistem de coordonate specific orice locaie de pe suprafaa globului folosind diverse metode, de la utilizarea de reele rectangulare (cartografii chinezi nc din anul 270), la poziia stelelor sau a liniilor considerate imaginare (Ecuator, Tropicul Racului sau al Capricornului). Determinarea poziiei cu ajutorul sextantului i a compasului (distan parcurs / unghi) este de acum istorie. Astzi, indiferent de tipul navigaiei (aerian, terestr sau marin / submarin), determinarea curent a poziiei pe glob se face exprimnd n grade sau distan fa de Ecuator sau Greenwich coordonatele de longitudine sau latitudine. 1.8.4. LATITUDINE / LONGITUDINE / ALTITUDINE Definirea poziiei prin acest sistem, utiliznd ca sistem de referin Ecuatorul i Primul Meridian (Greenwich), este astzi cea mai uzitat procedur.

Latitudinea unui punct reprezint unghiul format ntre planul Ecuatorului i verticala locului (normal pe elipsoid). Longitudinea unui punct reprezint unghiul format ntre planul de referin (meridianul 0) i planul perpendicular pe Ecuator, care trece prin punct. Altitudinea unui punct reprezint distana msurat perpendicular de la acesta la elipsoidul de referin (geoid). 1.8.5. SISTEMUL ECEF X,Y SI Z AL GEOIDULUI WGS 84

20

Geoidul WGS84, poate fi definit ca o suprafa echipotenial (aidoma forei gravitaionale), constant n orice punct al globului terestru. Forma lui este neregulat (ca o pseudo - anvelop ce urmrete fidel solul), astfel nct relaiile de transformare sunt deosebit de complexe.

. n acest sistem, coordonatele carteziene trebuie transformate n coordonatele locale ale geoidului; problemele apar la conversia altitudinii, deoarece nlimile elipsoidale msurate trebuie convertite n nlimi ortometrice (caracteristice geoidului), adic nlimile msurate fa de nivelul mrii, considerat ca referin i care se cunoate precis pe geoid. Model de calcul :

21

Reamintim c majoritatea hrilor folosesc nlimile ortometrice, lucru ce impune ca i sistemul GPS s foloseasc acelai tip de nlimi, deoarece nsi raiunea pentru care a fost creat o reprezint poziionarea obiectelor pe glob. Problema se soluioneaz folosind modele matematice ale geoidului WGS84, urmat de efectuarea transformrilor respective. 1.8.5.1. Transformarea HELMERT Orice transformare se bazeaz pe transformarea coordonatelor originii sistemului de referin. n acest sens, trecerea de la o origine la alta, n sistemul X,Y i Z, se poate face prin rotaia n jurul oricrei axe, urmat de calibrarea scalei ntre elipsoid i geoid. Pentru mrirea preciziei, la calculul nlimii, se fac diverse interpolri, cu scopul alctuirii unui model matematic ct mai fidel. De regul se utilizeaz proiecia Mercator , care propune intersecia Pmntului cu un cilindru puin mai mic dect geoidul, metod care d cele mai mici erori n cazul zonelor ntinse, situate n preajma Ecuatorului.22

Proiecia Mercator, utilizat pe scar larg n cartografie, folosete ca elemente de referin, urmtoarele : - latitudinea originii, - meridianul central, - scara de pe meridianul central, - limea zonei, - cte un punct cardinal estic i nordic artificial; (aceste puncte sunt astfel alese nct originea proieciei unei anumite zone s cad totdeauna n partea din stnga a sistemului de coordonate). n acest tip de proiecie, latitudinea originii definete latitudinea axei cilindrului, aceasta fiind chiar Ecuatorul. 1.8.5.2. Transformarea LAMBERT Transformarea Lambert se folosete de proiecia rezultat n urma interseciei dintre un con i o sfer, modelul matematic obinut avnd cele mai mici erori pentru zonele care se prezint sub o form apropiat de un cerc, cazul insulelor sau a calotelor polare.

Proiecia (transformata) Lambert, utilizeaz pentru definirea sistemului de referin, urmtoarele : - latitudinea originii, - centrul meridianului, - latitudinea primei paralele, - latitudinea celei de a doua paralele,23

- cte un punct cardinal estic i nordic artificial; 1.8.5.3. Transformarea MOLODENSKI Modul de calcul al transformrii Molodenski se bazeaz pe conversia longitudinii, a latitudinii i a altitudinii msurate pe elipsoid, considerate constante, n date n sistemul X,Y i Z . Precizia obinut este comparabil cu celelalte sisteme.

1.9. SURSE DE ERORI IN SISTEMUL GPS Sistemul de poziionare global, GPS, poate da anumite erori, erori care se manifest mai puternic n cazul aplicaiilor civile i a cror24

surs este important a fi cunoscut pentru a putea determina limitele sistemului. Erorile pot fi datorate mai multor cauze, printre care amintim: dificulti de recepie, reflexii, ntrzieri (datorit densitii mediului), erori de tact (datorate nepotrivirii ceasului din receptor cu cel al satelitului), erori orbitale, de elevaie, Doppler, degradare intenionat a semnalului, etc. 1.9.1 Erori la recepie datorate plasrii fa de satelii Aceste erori sunt datorate n general imposibilitii recepionrii vectorilor recepie (datorit obturrii surselor) sau a selectrii unui semnal la recepie (din cauza suprapunerii surselor apropiate, sau a reflexiilor care se elimin una pe cealalt - interferen).

- Exemplu de dificultate n captarea vectorilor recepie:

25

Mascarea semnalului de ctre relief, lucrri de art, etc., duce la pierderea datelor momentane, locaia afiat corespunznd ultimei poziii vizibile a satelitului stocat n memoria tampon. Poziia corect va fi la reactualizarea ALMANAC - ului. 1.9.2. Erori datorate sensibilitii / selectivitii receptorului Efectele acestor caracteristici, proprii receptoarelor, se manifest prin zgomote de recepie, zgomotul propriu al receptorului, lipsa calrii pe faz, zgomote conversie analogic digital(RMS). Acestea dau erori de poziionare relativ mici (aprox. 1 m), dar cumularea lor poate duce la erori de pn la 100m.

26

Cu siguran c folosirea unor receptoare performante sau recepia dual, pot minimaliza aceste erori.

1.9.3. Erori datorate ntrzierii trecerii prin ionosfer Ionosfera reprezint o ptur a atmosferei foarte rarefiat, cuprins ntre 50500 Km, constituit din particule puternic ionizate, acestea reducnd viteza de propagare a undelor radio cu circa 70 nS i refractnd traseul acestora. Corespunztor, erorile introduse pot duce la diminuarea preciziei cu 10 m. 1.9.4. Erori datorate trecerii prin troposfer27

Troposfera este stratul cuprins ntre 813 Km, strat unde au loc principalele fenomene atmosferice, unde temperatura, presiunea i umiditatea variaz foarte mult. Eroarea dat de trecerea prin acest strat se estimeaz la 1m. 1.9.5. Erori datorate efectului Doppler Viteza de propagare a undelor radio, sufer modificri prin variaia frecvenei, datorita diferenei mari de viteza relativ ntre satelit i utilizator (efectul Doppler).

1.9.6. Erori datorat degradrii intenionate a semnalului Dup cum se cunoate, Departamentul Aprrii al SUA i rezerv dreptul denaturrii semnalului n scopul derutrii unui potenial28

inamic. n acest sens, se ascunde poziia real a satelitului transmindu-se un ALMANAC puin diferit, care altereaz calarea buclei pe faz, (calculnd alt timp de calare - practic se denatureaz distana real pn la satelit).

Din cele artate mai sus, putem trage concluzia c, cea mai mare eroare este dat de poziia receptorului fa de constelaia de satelii. Cum acest lucru nu depinde de voina noastr, pentru a minimiza erorile de calcul putem folosi sistemul DGPS (Differenial GPS), sau alte sisteme cu acoperire mai ntins.1.10.

PRECIZIA SISTEMELOR DE POZITIONARE GPS 1.10.1. SPS SERVICIUL DE POZITIONARE GPS STANDARD

Poate fi folosit de ctre toi utilizatorii civili, fr restricie. Cum tehnologia produce astzi aparatur cu caliti apropiate de aparatura militar, pentru protecia informaiei, Departamentul aprrii SUA (DOD), i rezerv dreptul de a degrada intenionat semnalele oferite de satelii, (pentru ca precizia s aib de suferit), considerndu-se c n majoritatea cazurilor civile, aceasta este suficient. Acurateea acestui sistem, este: - 100m n plan orizontal; - 156m n plan vertical; - 340 nanosecunde eroare timp. 1.10.2. PPS SERVICIUL DE POZITIONARE GPS PRECISA Este folosit numai de armata i guvernele aliate Statelor Unite, care sunt echipate cu receptoare GPS speciale, echipate la rndul lor cu sisteme specifice de codare. Dac este necesar cooperarea cu entiti civile,29

folosirea acestor aparate se face numai de ctre utilizatori aprobai i specificai de ctre Guvernul SUA. Acurateea acestui sistem este : - 22m - n plan orizontal; - 27,7m - n plan vertical; - 200 nanosecunde - eroare timp. 1.10.3. Diferential Acest sistem permite utilizatorului civil s creasc precizia poziionrii pn la 23 m, folosirea sistemului devenind multivalent, numai dac amintim alinierea tunelelor, montajul construciilor metalice gigant sau diverse lucrri de art. DGPS SISTEM DE POZITIONARE GPS

Dup cum se observ, sistemul se bazeaz pe plasarea unui receptor, considerat ca receptor de referin ntr-un punct bine determinat, de coordonate foarte bine precizate. Receptorul primete semnalul de la satelit, calculeaz distana, i cunoscndu-i cu precizie propria poziie, poate determina eventualele erori de poziie, fcnd diferena i pe aceast baz posibile corecii. Receptorul este cuplat la o staie de emisie, de mic acoperire (pentru a nu se pierde precizia ctigat), ansamblul purtnd numele de Staie de Baz, i transmite numai aceste corecii. Utilizatorul nu are altceva de fcut, dect s se cupleze cu un modul de recepie, numit Rover Receiver, modul care este n contact deopotriv cu reeaua de satelii ct i cu staia de baz (de unde primete coreciile amintite), iar rezultatul este creterea sensibil a preciziei de poziionare a ansamblului. Schema transmisiilor radio in cadrul sistemului :30

Pentru edificare se dau valorile ponderilor surselor de erori att pentru variant normal (GPS), ct i n cazul (DGPS) :

1.10.4. SISTEME PRECISE DE MARE ACOPERIRE

WAAS,

CWAAS, EGNOS, MSAS i SISNET

Un sistem folosit deja de Administraia Federal de Aviaie (FAA), precum i de ctre Departamentul de Transporturi al SUA, au dezvoltat deja pe principiul DGPS, programul WAAS (Wide Area Augumentation System), program ce permite creterea semnificativ a poziionrii. Dei la ora actual WAAS nu este disponibil dect pe31

continentul american (in Canada CWAAS), deja s-au constatat principalele limite legate n principal de poziionarea sateliilor, prea deasupra Ecuatorului.

WAAS, presupune existena unui numr ridicat de staii, conectate n inelcare ofer coreciile necesare pe o arie larg, iar echipamentul GPS al utilizatorului nu conine elemente suplimentare.

32

n Europa, exist un sistem asemntor, EGNOS (Euro Geostationary Navigtion Overlay Service), compatibil cu WAAS, precum i cu MSAS (Japonia). Sistemul SISNET presupune accesul la datele inelului prin Internet.

33