24. sygnały systemu GPS
Segmenty: -użytkownika
-kontroli
-kosmiczny
Kody PRN(Pseudo - Random Noise):
Kod C/A (Coarse Acquisition)
– jawny - o znanej strukturze,
– transmitowany tylko na częstotliwości nośnej L1,
– częstotliwość = 1.023MHz (długość fali = 293.1m),
– długość kodu wynosi 1023 bitów odmiennych dla każdego satelity (PRN - Pseudo Random
Noise),
– czas transmisji całego kodu - 1 milisekunda
• Kod P/Y (precision/encrypted)
– struktura niejawna,
– transmitowany na częstotliwościach L1 i L2
– częstotliwość = 10.23MHz (długość fali =29.31m),
– czas transmisji całego kodu - 266 dni (7 dni dla każdego satelity)
Kod Y nadawany zamiast kodu P, gdy aktywny jest tryb AS- anti-spoofing- system kodowania precyzyjnego Y-tłumaczenie z geoforum: Degradacje sygnału. Z chwilą wprowadzenia pełnej operacyjności systemu GPS zastosowano również dwa rodzaje – wcześniej zapowiadanej – celowej degradacji sygnału satelitów powodującej zmniejszenie dokładności wyznaczeń bezwzględnej pozycji. W ten sposób Ośrodek Dowodzenia ogranicza korzystanie z GPS przez nieupoważnionych użytkowników. I tak „selective availability” (SA) – polega na zniekształceniu poprawki zegarów satelitów GPS i ograniczeniu dokładności elementów orbit zawartych w sygnale satelitarnym. Natomiast istotą „anti-spoofing”(A-S) jest zaprzestanie emisji kodu precyzyjnego P i zastąpienie go innym tajnym wojskowym kodem Y. Degradacja „selective availability” została decyzją władz amerykańskich zniesiona 2 maja 2000 r. Obecnie emitowany sygnał GPS jest zatem od niej wolny. Oba rodzaje degradacji powodowały znaczne (kilkakrotne) zmniejszenie dokładności określenia pozycji bezwzględnej wyznaczanego punktu. Jeśli natomiast chodzi o pozycję względną, to degradacja „selective availability” miała niewielki wpływ na wyznaczanie różnicy współrzędnych, podczas gdy degradacją „anti-spoofing” obarczone są wszystkie precyzyjne urządzenia GPS z możliwością odbioru kodu P. Najnowsze instrumenty mają jednak specjalne oprogramowanie wewnętrzne pozwalające na obróbkę odbieranego kodu Y. I choć go nie rozumieją, to wykorzystując pewne wspólne elementy obu kodów, pozwalają osiągnąć taki wynik, jakby pomiar był wykonywany z użyciem kodu P. Stosowane są tu najczęściej metody opracowania sygnału nazywane cross-corellation lub Z-tracking.
• Kod L2C (L2 Civilian)
– transmitowany tylko na częstotliwości nośnej L2,
– kod dzielony jest na dwie sekwencje CM ( Civilian Moderate) o długości 10 230 bitów i
powtarzany co 20 ms oraz CL (Civilian Long) o długości 767 250 bitów powtarzany co 1500
.
• Kod L1C (L1 Civilian). Planowany w satelitach bloku III (po 2013 roku). Struktura ma być
podobna jak dla kodu L2C
25. Modulowanie fali nośnej
Modulacja AM – amplitudy
Modulacja FM- częstotliwości
Sygnał radiowy (0 i 1) nadawany jest w taki sposób, że:
1à0
0à180st przesunięcie fazy o 180st
Małe wyjaśnienie modulacji AM i FM:
Najprostszym przykładem modulacji amplitudy jest dwustanowa modulacja OOK (On-Off Keying), która polega na włączaniu i wyłączaniu sygnału nośnej. Jest to elementarna forma modulacji cyfrowej. Była wykorzystana w transmisji kodu Morse'a (CW), gdzie czas trwania lub zaniku sygnału odpowiadał poszczególnym znakom alfabetu.
W podstawowej postaci modulacji amplitudy obwiednia sygnału nośnej odzwierciedla zmiany sygnału informacyjnego. Najprostszym układem demodulacji sygnału AM jest detektor diodowy. Innym przykładem demodulacji jest detekcja synchroniczna. W tym przypadku sygnał nośnej w wyniku zmieszania z sygnałem generatora lokalnego zostaje przeniesiony w pasmo niższych częstotliwości. Sygnał informacyjny zostaje odtworzony na wyjściu filtru dolnoprzepustowego. Demodulatory tego typu charakteryzują się liniowością oraz większą odpornością na zakłócenia sygnału.
Zaletą modulacji amplitudy jest niewątpliwie jej prostota. Jednak decydujące znaczenie mają wady tej metody, czyli nieefektywne wykorzystanie dostępnego pasma i mała sprawność energetyczna. Informacja użyteczna jest bowiem zawarta w sygnale, którego moc stanowi jedynie 33% całkowitej mocy sygnału zmodulowanego amplitudowo.
W modulacji FM częstotliwość fali nośnej zmienia się pod wpływem sygnału informacyjnego. W porównaniu z modulacją amplitudy modulacja FM ma szereg zalet. Jedną z nich jest odporność na zmianę amplitudy nośnej. Proces demodulacji sygnału zmodulowanego częstotliwościowo wymaga zamiany jej na modulację amplitudy przy wykorzystaniu obwodu rezonansowego, który pozwala na uzależnienie sygnału wyjściowego od zmian częstotliwości sygnału zmodulowanego. Innym szeroko rozpowszechnionym sposobem modulacji zwłaszcza w transmisji danych, jest modulacja fazy. Ze względu na nierozerwalny związek łączący fazę sygnału z jego częstotliwością często modulację FM i PM określa się jednym terminem, jako tzw. modulację kąta.
26. Propagacja fali elektromagnetycznej- prędkość fazowa i grupowa
30kombinacje liniowe częstotliwości
Aparatura umieszczona na satelitach GPS i odbiorniki – choć produkowane przez firmy mające duże doświadczenie i dysponujące najnowocześniejszymi rozwiązaniami technologicznymi – nie są wolne od błędów. Wiele z nich eliminuje się poprzez różnicowanie obserwacji. Programy, za pomocą których opracowujemy wyniki, tworzą pewne liniowe kombinacje obserwacji wykonanych w tym samym czasie na różnych stanowiskach, przez co pozbywamy się błędów zegara satelity (tzw. pierwsze różnice) i odbiornika (tzw. drugie różnice). Zastosowanie takich procedur powoduje, że szczątkowe błędy aparaturowe, takie jak niestabilność częstotliwości generatorów na satelicie i w odbiorniku, błędy transmisji i zliczania czasu, błędy dokonywania korelacji sygnału satelitarnego i generowanego przez odbiornik (replica code) przy pomiarach kodowych i pomiaru fazy w pomiarach fazowych możemy uznać za znikomo małe i nie uwzględniać ich w analizach praktycznych wyznaczeń.
danek.nowak