PE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.0 Transitional//EN"> omega klokker priser Annies Gjestekro Smøla pensjonat kro overnatting selskap mat middag drikke catering kiosk Dyrnes Smøla wnhebcvz

Annies Gjestekro Smøla pensjonat kro overnatting selskap mat middag drikke catering kiosk Dyrnes Smøla omega klokker priser


Hva er GPS?
GPS er forkortelse for Global Positioning System. På norsk: Et globalt posisjonssystem. Med en GPS-mottaker har du muligheten til å finne ut hvor du til en hver tid befinner deg.

GPS-satellitt
GPS er et navigasjonssystem som benytter seg av 24 satellitter som går i en bane 20.200 km over jordoverflaten. Systemet virker over hele jorden, 24 timer i døgnet, og i motsetning til astronomisk navigasjon, er det uavhengig av metrologiske forhold. GPS-systemet består i dag av 24 satellitter som bærer navnet NAVSTAR. 21 av disse er til en hver tid aktive, mens tre fungerer som reservesatellitter. NAVSTAR-satellittene sender kontinuerlig ut signaler som forteller satellittens posisjon, dato og klokkeslett. Ved hjelp av en GPS-mottaker kan du motta disse signalene. Hvis mottakeren har kontakt med minst tre satellitter har den muligheten til å regne ut din posisjon i lengde- og breddegrad, samt hvilken retning og fart du beveger deg i. Har mottakeren signaler fra fire eller flere satellitter kan den også beregne din posisjon 3-dimensjonalt. Med andre ord fortelle deg om du befinner deg i havhøyde eller i tynn luft blant ruvende fjelltopper.

Pentagon
Historien om GPS begynte allerede i 1978 da den første GPS-satellitten ble skutt opp. Oppskytingen var et svar på et ønske fra det amerikanske forsvardepartementet om et sikkert og nøyaktig navigasjonssystem. Til militære formål. GPS-systemet skulle også være til glede for sivile brukere. Men ikke av fiender med lumske baktanker. Derfor ble den andre generasjonen med GPS satellitter utstyrt med SA (Selective Availabitity). SA er kort fortalt en kryptering av GPS signalene som gir en unøyaktighet på opptil 100 meter horisontalt. En sivil GPS-mottaker (en såkalt SPS (StandarStandard Positioning System)) har ikke muligheten til å dekryptere denne koden. Det har imidlertid en PPS-mottaker (Precise Positioning System) som benyttes av forsvarerne av De Forente Amerikanske Stater. For å bruke en slik mottaker trenger du lisens fra det amerikanske forsvarsdepartementet. Den amerikanske presidenten kunngjorde i en tale 1.mai 2000 at SA skulle deaktiviseres. Dermed er nøyaktigheten nå radikalt forbedret for sivile brukere. Amerikanske myndigheter har ingen intensjoner om å reaktivisere SA i fremtiden. Det kan imidlertid bli aktuelt å blokkere de sivile GPS-signalene i konfliktområder.

Hvorfor bruke GPS?
GPS blir regnet som et godt hjelpemiddel til navigering, det være seg på land eller til sjøs. Ved hjelp av forhåndsprogrammerte posisjoner kan en GPS-mottaker hjelpe deg å finne veien dit du skal. Allikevel hevder kritiske røster at GPS-systemet på ingen måte erstatter eldre og fortsatt mer nøyaktige navigasjonsmetoder. Derfor er fortsatt GPS et supplement, ikke en erstatning av kart og kompass.

Unøyaktig navigasjonsutstyr?
Din GPS-mottaker benytter seg av SPS (Standard Positioning System). Dette er en unøyaktig avart av det militære PPS (Precise Positioning System). SPS hadde, inntil 1. mai 2000, en innebygd unøyaktighet på opptil 100 meter horisontalt og 156 meter vertikalt, 95 % av tiden. Dermed er GPS-teknologien i dag atskillig mer nøyaktig enn sitt rykte. Les for øvrig mer om SPS og PPS på denne lenken. Allikevel er ikke din GPS måler 100 prosent nøyaktig. GPS-teknologien er i sitt vesen ikke helt til å stole på. Til tross for radikal forbedring for sivile GPS-brukere fra 1. mai 2000 må du fortsatt ta høyde for en unøyaktighet på cirka 15 meter.

dGPS - nøyaktig og dyrt
For å bedre nøyaktigheten er det utviklet et støttesystem for GPS. Systemet er døpt dGPS, som står for differensiell GPS. Med en spesiell dGPS-mottaker, som du kan koble opp mot GPS-mottakeren din, er det mulig å korrigere unøyaktigheten i GPS-systemet ved hjelp av dGPS-data. Disse dataene sendes ut fra maritime fyrtårn som er plassert langs hele vår langstrakte kyst. I følge Kystverket er så godt som hele norskekysten dekket av dGPS. Men det er fortsatt noen hull i dekningen. dGPS forbedrer nøyaktigheten ved GPS-posisjonsbestemmelse betraktelig, ned til en nøyaktighet på under 1 meter. Men for denne nøyaktigheten må du betale: Prisen begynner ved snaue 5000 kroner.

Elektroniske sjøkart
Med elektronisk navigeringsutstyr følger også behovet for elektroniske kart. Så godt som alle elektroniske kart i dag er basert på analoge papirkart fra Statens Kartverk. Viste du at 60 prosent av disse kartene er basert på data som er over 100 år gamle? I skrivende øyeblikk er faktisk dette tilfelle. Og lite hjelper det med GPS eller dGPS hvis kartet du navigerer etter ikke er nøyaktig. Statens Kartverk er imidlertid godt i gang med å oppdatere kartene for vår nye tid. Kartverket antyder at dette arbeidet kan være ferdig i år 2006. Dessverre er det også mange useriøse leverandører av elektroniske kart. Eller som Statens Kartverk uttrykker det: - Det er mange haier i sjøen! Rådet som gis er at du bør spørre om å få demonstrert et kart over et farvann du kjenner fra før. Kanskje kan du på den måten avsløre om det elektroniske kartet har den nødvendige kvaliteten.

Er elektronisk navigering trygt?
Så er vi tilbake der vi startet: Bør du stole på ditt imponerende elektroniske navigeringsutstyr? Som vi har sett, er feilkildene mange. Derfor er rådet: Bruker du elektronisk navigasjonsutstyr bør du være feilkildene bevisst. Du bør også ha tilgang til mer tradisjonelt utstyr som kart og kompass! Og, selv om GPS er et godt hjelpemiddel, erstatter det ikke kunnskap om farvannet du ferdes i.

Bakgrunn
Det er ikke noe nytt at menneskene benytter legemer i verdsrommet for å orientere seg på jorda. Stjernene ble tidlig bruka til å bestemme retning. Polstjerna ligger nær den geografiske nordpolen på himmelkula, og derfor passet hun godt til å bestemme himmelretingen. Sola, eller solhøyden ved middag, ble tidlig brukt til å bestemme nord-sør-posisjon, breddegrad.
Et klassisk problem innen navigasjon er bestemmelsen av aust-vest-posisjonen, fordi dette er avhengig av nøyaktig klokke. I 1870 skreiv amerikaneren Edward Everest Hale en fantasifull novelle der han kom med et løsningsforslag. Det var å benytte en kunstig måne til å løfte opp Greenwich-meridienen og gjøre han synlig på himmelen. Dette lot seg selvsagt ikke gjøre. En måtte ta i bruk helt andre metoder.
I dag bestemmer vi posisjonen på bakken ved hjelp av romteknologi, dvs. ved hjelp av vel 20 satellitter i vel 20 000 km høyde. Dette er GPS-systemet (Global Positioning System). Dette er den mest vellykkede bruken av romvirksomheten nest etter satellittkommunikasjon. GPS utviklet og drevet av US Department of Defense, har blitt grunnlaget for mange navigasjonstjenester for mange svært forskjellige bruksområde. Systemet kan nyttes til nøyaktig geodetisk posisjonsbestemmelse, og det kan benyttes av små og billige portable mottakere med imponerende presisjon og brukervennlighet.
Dette kapitlet om satellittnavigasjon omhandler i hovedsak GPS-systemet, oppbygging, verkemåter og presisjon. Systemet har fått stor utbredelse, men passer likevel ikke til mange formål, f.eks. instrumentlanding av fly. Dessuten er systemet militært og under kontroll av en nasjon, USA. En arbeider derfor med å utvikle et sivilt, internasjonalt system. Den europeiske aktiviteten er organisert i det såkalla Gallilei-prosjektet med ESA og Europakommisjonen som pådriverer. Det er også flere aktive deltakerer fra europeisk industri, også norsk.

Måleprinsipp for posisjonsbestemmelse
Utviklingen av system for radionavigasjon begynte under den andre verdskrigen. Senere har vi fått system som Decca, Loran og Omega. Felles for disse systema er at radiosignalene blir sendte ut fra faste radiostasjoner. Ved å analysere signalene fra flere senderer er det råd å regne ut lokaliseringen for mottakerene.
Presisjon og dekningsområde varierer sterkt fra system til system. Omega-systemet opererte ved svært lave frekvenser, 10-14 kHz. Et fåtall av senderene gav global dekning, og signalene måtte ha lav bandbredde. Det gav dårlig tidsoppløysing og dermed dårlig presisjon. Systemet ble avstengt 30. september 1997 kl. 03.00 UMT.
Decca-systemet opererer i VHF-bandet. Rekkevidden er avgrenset. Bare noen spesielt trafikkerte område er dekte, men presisjonen er forbedret.
Det amerikanske forsvarsdepartementet hadde bruk for et system med svært høye ytinger. Det skulle være tilgjengelig over heile kloden, kunne brukes av mottaker i stor fart, f.eks. fly og krysserraketter, og det skulle gi en presisjon i storleik meter. Dessuten skulle det være under militær kontroll.
Et jordbasert system som kunne fylle de strenge funksjonskravene, måtte operere ved frekvenser i UHF-området for å få tilgang til tilstrekkelig bandbredde. Det vil si at utbredelsen av signalene fra hver sender ville vore tilnærma avgrensa til fri sikt, og dermed ville det bli mange senderer. Kostnadene med å etablere systemet ville bli enorme, driften ville være komplisert, og systemet sårbart.
Derfor prøvde de ei rombasert løysing. Utfordringenne var også her store, men av et annet slag. Her var utfordringenne knytte til teknologi. Den sterke teknologiske utviklingen innenfor romteknologi, mikroelektronikk og databehandling ville derimot favorisere et slikt system.
Satellittene måtte bevege seg i bestemte baner med en fart på flere kilometer per sekund. Jordrotasjonen gjør at mottakerene på bakken beveger seg, men opp til vel 400 meter per sekund. Baneparametrene måtte være nøyaktige, og mottakerene måtte ha nøyaktige klokker. Hvert milliondels sekund beveger radiobølgene seg 300 m. Dessuten måtte utstyret være lett, pålitelig og billig i masseproduksjon.
Satsingen var svært vellykket, og den sivile bruken ble mye meir omfattende enn en hadde trodd. I dag er det mange flere sivile enn militære mottakere i drift. Fleire og flere biler kan leveres med GPS-mottaker som ekstrautstyr, og GPS-mottakere blir etter hvert vanlig i små lystbåter og i ryggsekken til skigåerene.
Det finnes flere tenkelige metoder som kan benyttes for å bestemme posisjonen i et jordbunde referansesystem, f.eks. lengdegrad, breddegrad og høyde over havet ved hjelp av satellitter i jordbaner.

Vinkelmålinger
Radiofrekvenser gir ikke nøyaktige målinger av retningen til satellittene. Nøyaktige vinkelmålinger krev antenner med store dimensjoner målt i bølgelengde for signalene. Vinkelmålingene er viktige i jordbunde posisjonering, men da benytter en synlig lys, som har svært lita bølgelengd.
Måling av Doppler-forskyving
Et tidlig system, TRANSIT, baserte seg på utnytting av Doppler-forskyvning. Når avstanden til en radiosender forandrer seg, varierer frekvensen på det mottatte signalet avhengig av hvor raskt avstanden forandrer seg. Dersom avstanden blir redusert med ei bølgelengd per sekund, øker mottatt frekvens med 1 Hz. Når avstanden til senderen øker, blir frekvensen tilsvarende redusert.
En fordel med dette prinsippet er at en enkelt satellitt er tilstrekkelig for å bestemme en posisjon på bakken (når vi kjenner høyden over havet, altså todimensjonalt), men posisjonen er tvetydig. Det er to punkt på jordoverflata som har samme Doppler-forskyvning, og da vet vi i prinsippet ikke på hva side av banesporet vi er. I praksis treng ikke dette være noe problem. Dersom vi er i en båt, og ett av punkta er på land, har vi løyst problemet.

Dopplerforskyvning når en sender passerer en mottaker i forskjellige avstander

Ei satellittpassering gir to parametere. Den typiske forandringen av mottatt frekvens som funksjon av tid ved ei passering. I det tidspunktet Doppler-forskyvningen er null, er posisjonen langs en perpendikulær på banen i det punktet. Den steile kurven i punktet bestemmer hvor langt til sides for banen mottakeren er. To punkt har samme verdi for denne parameteren, og de ligg symmetrisk på hver side.

Avstandsmåling
Et annet prinsipp er å benytte avstandsmålinger. Dersom vi kjenner det nøyaktige tidspunktet for når et signal er sendt fra en satellitt, og dersom vi kan registrere det nøyaktige tidspunktet for mottakingen, er tidsforsinkelsen gitt. Med kjent fart på radiobølgene er dermed også avstanden fra satellitten kjent. Da vil vi vite at vi er på ei kuleflate med satellitten i sentrum og med kjent radius.

Avstandsbestemmelse fra én satellitt

En tilsvarende måling på signal fra en annen satellitt bestemmer posisjonen på ei kule med kjent radius rundt den andre satellitten. Ettersom vi må være på begge kuleflatene, vet vi at posisjonen vår må være på den sirkelen (ringen) der de to kuleflatene skjærer i hverandre. Dersom vi videre vet at vi er på jordoverflata, er posisjonen et av skjæringspunkta mellom denne sirkelen og jordoverflata. Det er to slike skjæringspunkt.

Avstandsbestemmelse fra to satellitter

Posisjonsbestemmelse i tre dimensjoner krev at vi utfører avstandsmåling fra tre satellitter. Strengt tatt er måling mot tre satellitter også tvetydig, men den andre posisjonen er sannsynligvis i en fullstendig usannsynlig posisjon langt ute i verdsrommet.

Avstandsbestemmelse fra tre satellitter

De tre målingene definerer ett punkt i rommet når målepresisjonen er perkfekt. Det krever at vi har helt nøyaktig klokke. Måling mot en fjerde satellitt gjør det mulig å estimere klokkefeil. Det er denne metoden som blir benyttet av små portable og rimelige mottakere uten nøyaktig klokke.

For å korrigere klokkefeil brukes fire satellitter

Mottakeren må kjenne det nøyaktige tidspunktet for når signalet blir sendt fra satellitten. Det genererer da på nøyaktig samme tidspunkt et tilsvarende signal i mottakeren. Mens signalet fra satellitten blir forsinket på grunn av avstanden fra satellitt til mottaker, blir signalet i mottakeren forsinket i ei variabel forsinkelse slik at det mottatte signalet stemmer overens med det signalet som er generert lokalt. Når signalene stemmer overens, er den kjente forsinkelsen i mottakeren lik transmisjonsforsinkelsen.

Prinsipp for avstandsmåling

Valg av signal til avstandsmåling
Hvordan skulle signalene i et slikt system se ut? Vi kan tenke oss at et signal for nøyaktig tidsmåling vil være en kort puls. Vi opererer med krav til presisjon i storleiken meter, og 1 mikrosekund, ett milliontedels sekund, tilsvarer en avstand på 300 m. For presisjoner rundt 10 meter burde pulsbredden være avgrensa til 30 nanosekund, som er 30/1000 000 000 sekund.
Et annet krav vil være at pulsene ligg så langt fra hverandre i tid at systemet ikke kan være flertydig. Vi må være sikre på tidspunktet for utsending av den pulsen vi måler på. Dersom de f.eks. kommer med en avstand på 1000 pulsbredder, får vi usikre posisjonsmålinger som er 1000 ganger pulsbredden. For 30 ns-pulser vil det tilsvare 10 km, og sjølv det er for lite.
Et tredje hensyn vi må ta, er signalstyrke og støy. For at små, billige mottakere uten store antennesystem skal kunne motta et signal som er kraftigere enn mottakerstøyen og forstyrringer (interferens) fra andre kilder, må vi ha nok signalenergi å arbeide med. Ettersom energi er produktet av effekt og tid, og ettersom tida er ekstremt kort, må effekten i pulsen være enormt høy. Det tyder at sjølv om gjennomsnittseffekten som blir sendt fra satellitten, er moderat, må spisseffekten være svært mye høyere. Dette lèt seg ikke løyse praktisk.
Løsningen må være å finne et kontinuerlig signal som er slik at vi kan bruke det til nøyaktig tidsbestemmelse. Et slikt signal er det som kalles et spredt spektrumsignal.
Vi kan tenke oss et slikt signal som en serie positive og negative pulser som er bestemt ved å kaste mynt og krone. Mynt gir verdien -1, krone +1. En slik tallsekvens kalles tilfeldig (engelsk: random).

Tilfeldig binær sekvens

Sekvensene har et par viktige egenskaper
Dersom vi kvadrerer z(t), er det opplagt at verdien blir +1 uansett hva for en sekvens vi benytter. Dersom vi multipliserer z(t) med z(t + n) der n er 1 eller større, tilsvarer det å multiplisere to tilfeldige tall som hver kan være +1 eller -1. Det gir fire mulige utfall:
+1 · +1 = +1
+1 · -1 = -1
-1 · +1 = -1
-1 · -1 = +1
Vi ser at produktet kan være +1 eller -1, og at gjennomsnittsverdien av produktet, så lenge n = <1, er 0. Dersom vi mottar en slik sekvens fra satellitten, og multipliserer signalet med nøyaktig samme sekvens laga i mottakere, så vil middelverdien av produktet være 0 når sekvensene ikke stemmer overens, og +1 når de er synkroniserte i tid.

Gjennomsnittlig produkt som funksjon av tidsforskjell

Det er slike signal en benytter i GPS-systemet, med visse modifikasjoner. Hver chip må være kortvarig, typisk 1 ms for å oppnå nøyaktig tidsbestemmelse. Det tyder at en sekvens må innehalde flere slike chip. Det er upraktisk å lagre kopier av de ulike sekvensene, både i satellittene og i mottakerene. Derfor blir de genererte i det som kalles tilbakekoplet skiftregister.

Skiftregister med tilbakekobling

En kombinerer utgangen på forskjellige trinn i registeret ved hjelp av "addisjon uten mente" og sender resultatet til inngangen. Med riktig tilbakekoplingsnettverk er lengda på en slik sekvens (2n - 1), der n er tallet på trinn i registeret. Den sekvensen som da blir generert, er ikke tilfeldig, men svært lik en tilfeldig sekvens generert under en prosess av samme type som mynt-krone-kastingen. Sekvensene kalles derfor pseudo-tilfeldig. Ved å velge forskjellige tilbakekoplingnett lager generatoren forskjellige sekvenser.
For å sikre at sekvensene i satellitten og i mottakeren er like, holder det å benytte samme tilbakekoplingsnettverk, samme startverdi i registeret og starte de samtidig. Når en mottaker tar imot signal fra ulike satellitter etter tur, kan han benytte de forskjellige tilbakekoplingsnettverkene som hver satellitt bruker. Spreidt spektrumsekvensene er modulerte på bærebølger, og når sekvensene er ulike, kan senterfrekvensen være den samme uten at signalene forstyrrer hverandre.
Med startverdi 0000 tar skiftregisteret vare på denne verdien.En annen startverdi får skiftregisteret til å gå gjennom alle de andre (2n - 1) tilstandene. Tallet på ulike tilbakekoplingsnettverk som gir en kodesekvens med lengda (2n - 1), øker sterkt med tallet på trinn i skiftregisteret. Utgangen av X4 gir kodesekvensen.

Eksempel på kodegenerering

GPS-systemet
Vi har sett på noen måleprinsipp som kan brukes i et reelt system. Systemkonstruksjon vil si å sette de ulike delene sammen til en helhet.

Valg av koder
I et operativt system treng vi flere koder enn vi kan oppnå ved hjelp av ulike tilbakekoplingsnettverk. Derfor benytter vi det som kalles Gold-koder, en kombinasjon av to forskjellige PN-koder. Ved å tidsforskyve de to PN-kodene i forhold til hverandre er det råd å få flere Gold-koder.
Hvordan vi genererer C/A-koden i satellitten. Code Epoch Shift Control bestemmer kor mye de to kodene skal forskyves i forhold til hverandre for å lage ønsket Gold-kode. Vi ser at de to skiftregistra har ulike tilbakekoplingsnettverk.

Generering av C/A-koden (Gold-kode) med lengde (210 - 1)

GPS-systemet benytter to ulike fartskoder. Den såkalte C/A-koden har en klokkefart på 1,024 MHz, som tilsvarer ei elementlengd på knapt 1 : s, mikrosekund, og en avstand på ca. 300 m.
Den andre koden, P-koden, har en fart som er ti ganger høyere, og elementlengda er ca. 0,1 mikrosekund, eller ca. 30 m. Bare C/A-koden er tilgjengelig for sivile brukerer. P-koden er vernet av kryptering under kontroll av det amerikanske forsvarsdepartementet. Koden er så lang at det tar over 266 dager før han gjentar seg. Bare en del av koden blir benyttet, tilsvarende 7 dager. Koden blir restartet rundt midnatt hver lørdag.
På grunn av den store klokkepresisjonen som dette navigasjonsprinsippet krev, kan GPS-systemet også benyttes til overføring av nøyaktig tid, 0,33 ms for C/A-koden og 0,2 ms for P-koden.
Navigasjonssignalet fra sattellitten blir sendt på to ulike frekvenser, C/A-koden på frekvens L1 = 1575,42 MHz og P-koden på frekvens L2 = 1227,60 MHz. Bruk av to sekvenser gjør det mulig å få et inntrykk av forsinkelsen i ionosfæren. Dersom vi f.eks. går ut fra at forsinkelsen øker proporsjonalt med frekvensen, er kjennskap til forskjellen i forsinkelse mellom to frekvenser nok til å bestemme den totalle forsinkelsen ved hver frekvens.
I tillegg til koden sender satellittene også ut en datastrøm med informasjon om baneparametrene, klokkekorreksjon og andre systemparametere, som mellom annet skal gjøre det lettere å synkronisere seg mot andre satellitter i systemet. Denne datastrømmen, som kalles GPS navigasjonsdata, blir kombinert med kodene.
Datastrømmene adderer modulo-2 til kodene. Deretter blir det kombinerte signalet multiplisert med de to bærebølgene, C/A-koden med L1 og P-koden med L2. Vi ser at det er samme data som blir sendt med begge kodestrømmene.

Generering av det komplette GPS-signalet

Meldingenne inneholder informasjon om forstyrrelsene i satellittklokka, korreksjoner på grunn av ionosfæriske forhold, baneparametere for egen og andre satellitter o.l.

Valg av satellittbaner
Hva for baner skal vi velge til navigasjonssatellittene?
Prinsippet for posisjonsbestemmelse er basert på at minst fire satellitter er synlige med tilstrekkelig elevasjonsvinkel.
Dess høyere satellittene går, dess flere satellitter kan vi se fra hvert punkt. For å halde tallet på satellitter så lavt som råd, og dermed avgrense kostnadene, må vi velge ei høy banehøyde.
Mottakerene skal være så små og billige som råd. Signalstyrken på jorda må derfor være høy. For å holde sendeeffektene i satellittene lave må banehøydene være så lave som råd. Her er det altså snakk om kryssende interesser.
En valgte å plassere GPS-satellittene i sirkulære baner i ei høyde på 20 200 km, eller med en radius på 26 609 km. Ei slik bane gir ei omløpstid på nøyaktig et halvt stjernedøgn, 11 timer og 58 minutt. Satellittene er synkroniserte til jordomdreiingen. Satellittene er derfor over samme punkt på jordoverflata hver dag. Bruk av sirkulære baner med en eksentrisitet på under 0,003 fører også til forenkling av posisjonsutrekningenne i mottakeren. Dessuten er det viktig å unngå van Allen-belta, som fører til ekstra slitasje på satellittene.
Et annet krav er at skjæringen mellom de ulike kuleflatene må være så god som råd for å unngå det som ofte kalles "utvatning av presisjon". Her må vi hugse på at avstanden blir bestemt med en viss usikkerhet. Kuleskala vi snakka om tidligere, har ei viss tykkelse. Derfor vil skjæringen mellom to kuleskall heller ikke være en sirkel, men en ring med ei viss tykkelse. Alle punkt inne i ringen er mulige posisjoner for mottakerene. Derfor er det viktig å lage ringen så tynn som råd. Det usikre området for to skjæringer, når sirklene skjærer hverandre i en spiss vinkel, og når vinkelen er tilnærma 90 grader. Det siste tilfellet gir klart det minst usikre området.

God og dårlig geometri

Som inklinasjon valgte en opphavlig en verdi på 63,4 grader, men han ble senere forandra til 55 grader. Det tyder at skjæringen mellom banene for en satellitt på veg nordover og en på veg sørover er 90 grader.

GPS-konstellasjonen

Med disse banehøydene og banenklinasjonen var det opphavlig (1980) planlagt å lage et system med 18 satellitter, seks baner med tre satellitter i hver bane. Avstanden mellom oppstigende knute for hvert baneplan var 60 grader.
For å auke presisjonen for brukerene som har behov for posisjonsbestemmelse i tre dimensjoner, f.eks. flytrafikk, ble det bestemt å satse på en konstellasjon med 24 satellitter. Nå (år 2001) har konstellasjonen 28 satellitter baserte på et system med fem satellitter per bane. Dette sikrer at fem-åtte satellitter er synlige fra hvert punkt på jorda. Dersom vi plasserer satellittene i et referansesystem med rektasensjon og anomali på aksene.

Nominell GPS-konstellasjon

Formen på gravitasjonsfeltet fra jorda fører til at baneparametrene forandrer seg. Derfor må baneparametrene justeres en gang i året. Under disse manøvrene er hver satellitt ute av funksjon i typisk 12 timer.

Satellittene
De forskjellige satellittene ble utviklet i ulike blokker. Blokk I var de 11 første satellittene, SVN 1 til SVN 11, der SVN står for Satellite Vehicle Number. De ble skutt opp i tidsrommet fra 1978 til 1985 fra Vandenberg AFB (Air Force Base) i California ved hjelp av Atlas-raketter. De skulle i hovedsak benyttes til utprøving av systemet. De var konstruerte for ei levetid på 5 år, men de fleste fungerte godt ut over det tidsrommet. I dag er alle ute av drift. Banenklinasjonen for Blokk I var 63,4 grader.
Satellittene var treaksestabiliserte med reaksjonshjul som sørget for at antennene var rettet mot nadir. Solcellepanela ytet 400 W mot slutten av levetida. De var utstyrte med NiCd-batteri for drift i skygge. Ved siden av senderene til navigasjonssignalene på L-band brukte de S-band til telemetri og fjernkontroll. Kommunikasjon mellom satellittene foregikk på UHF-band. Hydrasin ble benyttet som drivstoff til banejustering.
Satellittene i dagens operative system er fra Blokk II, Blokk IIA og Blokk IIR. Blokk II-satellittene (SVN 13-SVN 21) ble skutt opp i perioden 14. februar 1989-oktober 1990. Av de 19 Blokk IIA-satellittene, fra SVN 22 til SVN 40, er 18 skutt opp fra Cape Canaveral med Delta-raketter siden november 1990. For å "etterfylle" satellitter med feil er det utviklet en serie satellitter, SVN 41-SVN 60. De kalles Blokk IIR.

GPS-satellitt fra blokk IIR

For hver blokk som blir utviklet, blir ytingen bedre, spesielt klokkepresisjon og evnen til å operere i lange perioder uten kontakt med kontrollstasjonen. Også levetida er lengre.
Satellittene i Blokk II har svært stor masse, ca. 1660 kg mot 375 kg for Blokk II-satellittene. Ytingen fra solcellepanela har auka til 710 W, og de har NiCd-batteri med en kapasitet på 600 W. Sendeeffekten i satellittene er ca. 450 W. De er utstyrte med to Rubidium- og to Cesiumklokker med frekvensdrift 2*10-13. Dette tilsvarer 1 sekund tildsfeil over en periode på 158 000 år. De er også utstyrte med sensorer som kan detektere kjernefysiske detonasjoner.

Systemoppbygging
Systemet inneholder et bestemt tall satellitter et kontrollsegment brukerterminaler

Kontrollstasjonene i GPS-systemet

damer schweiziske ureift">Mottakere
Det finnes flere forskjellige mottakere på markedet til forskjellige formål og til ulike priser. Felles for alle er de funksjonene som er nødvendige for å bestemme en posisjon på et bestemt tidspunkt. Forskjellene ligg i stor grad i de funksjonene som viderebehandler posisjonsinformasjonen og viser han til brukeren (display).
Mottakeren inneholder en oscillator som styrer frekvenskonvertering og kodeklokker. I en sivil mottaker ligg det mottatte signalet med en senterfrekvens på 1575,42 MHz, korrigert med frekvensfeil i satellitten og Doppler-forskyvning på grunn av den relative bevegelsen mellom satellitt og mottaker. Utgangssignalet fra antenna blir forsterket i en lavstøyforsterker og flytta til en lægre frekvens der det er praktisk lettere å behandle signalet.
Deretter blir det mottatte signalet multiplisert med et lokalt generert signal. Det er den sammenlikningsposessen vi snakka om tidligere. Før mottakeren er innlåst med korrekt kodefase, vil mottakerklokka ha en forskjell fra riktig koderate slik at kodene sklir forbi hverandre. Det er kretsen kodekontroll som registrerer at kodene stemmer. Fra da av vil denne kretsen generere et kontrollsignal som styrer klokka i mottakeren slik at den følger det innkomne signalet. Dette er grunnlaget for måling av forsinkelse.

Forenklet blokkdiagram for GPS-mottaker

Denne kretsen demodulerer navigasjonssignalet og sender det til kontrollenheten i mottakeren. På basis av disse operasjonene kan mottakeren skaffe seg informasjon om avstanden til den satellitten han er innlåst på.
Nå vet vi at vi må utføre målinger mot minst fire satellitter. Vi kan f.eks. utstyre mottakeren med fire slike kretser og utføre samtidige målinger. En annen måte er å late den ene mottakeren utføre målinger etter tur mot de andre satellittene. Begge disse måtene finnes på marknaden. Mottakerer med en enskild kanal som utfører sekvensielle målinger, er billiges. Det kan være fullt tilfredsstillende for mottakere som står i ro. For posisjonsbestemmelse i fly benytter en mottakere med flere kanaler som utfører parallelle målinger. Stadig flere av de funksjonene som er viste i blokkskjemaet, blir utførte av programvare. Med rask logikk kan en prosessor deles mellom alle kanalene.
Utrekningenne som blir utførte videre, er helt avhengige av bruksområdene. Her er det bare fantasien som setter grenser. Det samme gjeld for hvordan resultata skal presenteres og registreres.
Den enkleste mottakeren regner posisjonen i et valt referansesystem, f.eks. som lengde- og breddegrad.To målinger ved kjent tidspunkt kan regne ut gjennomsnittsfart og retning i tidsrommet.
Eksempel på bruk
Markering av fiskeplasser eller posisjon der du har satt garn eller line. Det er ikke nødvendig å notere posisjonen. Et trykk på en knapp på mottakeren gjør at han registrerer posisjonen. Når du kommer tilbake til en stad i nærleiken av målet og ber om ønsket posisjon, bestemmer mottakeren posisjonen din, henter fram den ønsket posisjonen, sammenlikner posisjonene og fortel kor mange meter det er til målet, og i hva himmelretning det ligg. Han vet også kor fort du går eller ror og forteller hvor lang tid det tar å kome dit.
Fleire og flere biler blir utstyrte med GPS-mottakere. Mottakeren er koplet til et informasjonssystem der geografisk informasjon er lagra på CD. Det er nok å oppgi gateadressa en ønsker å kjøre til. Mottakeren bestemmer posisjonen, sammenlikner med kartinformasjonen og gir melding via syntetisert stemme hvordan du skal kjøre: "Ta til høyre ved neste gatekryss." På grunn av omlegging av gater, innføring av envegskjøring osv. må den geografiske informasjonen oppdateres med jamne mellomrom, enten ved å sende ut nye CD-er eller ved å oppdatere via radio. DAB, Digitall Audio Broadcasting, er det aktuelle systemet til dette formålet.

Feilkilder
Det er ingen enkel sak å bestemme nøyaktig posisjon. Noen feilkilder, som støy i mottakeren, lager tilfeldige feil som kan reduseres mot null ved å utføre flere målinger. Andre feilkilder gir meir systematiske feil, som ikke kan rettes opp gjennom flere målinger. Eksempel på dette er forsinkelsen i troposfæren og ionosfæren.
Det er heller ikke enkelt å knytte målingenne til et referansesystem. Forma på jordkloden kan vi oppgi på flere måter. Forma er tilnærma gitt som en ellipsiode, en ellipse rotert omkring den korte aksen for å ta hensyn til de flattrykte polene. WGS 1984 er mye benyttet. Han opererer med en jordradius ved ekvator på 6378,135 km, og ved polene på 298,257223563 km.
Tre former for overflater er aktuelle.

Geoiden som referansesystem

Topografisk overflate er forma på den virkelige jordoverflata. Geoiden er ei ekvigravitasjonsflate, altså den forma vassoverflata har. Ellipsoiden er overflata på den aktuelle omdreiingsellipsoiden.
Når geoiden avvik fra ellipsoiden, tyder det at havoverflata ikke innstiller seg etter ellipsoiden. Faktisk kan avvikene bli så store som 100 m, som vi finn i Det indiske hav sør for India. Nordsjøen ligg 40-50 m over ellipsoiden. Derfor er det viktig å vite hva målingenne refererer til.

Avvik mellom geoide og ellipsoide

Det amerikanske forsvarsdepartementet la inn feilkilder i C/A-signalet som avgrensa den sivile presisjonen. Feilkildene var ulike for de forskjellige satellittene og varierte langsomt. For å eliminere feilkilden var det derfor nødvendig å midle over flere timer. Den 1. mai 2000 ble feilsignalene fjerna. Ved differensiell GPS som vi skal se på senere, er det nødvendig å oppdatere posisjonsfeilene innenfor det vi kaller korrelasjonstida til de forskjellige feilkildene.
Feilkildene kan kort sammenfattes slik:
Mangel på presisjon i satellittklokka fører til posisjonsfeil i størrelser fra 1 til 3 m.Mangler i banedata gir feil på 2 til 8 m. Ionosfæren gir feil i størrelser 2-15 m for C/A-koden og 1/2-2 m for P-koden. P-koden blir sendt på to frekvenser, og dermed er det råd å eliminere noe av uvissa i atmosfæren.Troposfærisk forsinkelse gir 1/2-2 m usikkerhet for begge kodene.I tillegg til signalene som mottakeren tar imot direkte fra satellitten, kan lokale refleksjoner fra bakken ved mottakeren, fra bygninger o.l., gi målefeil som skuldes lokale forhold. Mottakerene har i tillegg til signalet også støy på inngangen, som gir ei usikkerhet i størrelser fra 1 til 2 m for P-koden.Dersom en mottaker har flere kanaler, kan det være forskjeller i tidsforsinkelsen i disse kanalene. Uvissa på grunn av dette er minimal.
Totallt utgjør uvissa 3-8 m for P-koden og 4-18 m for C/A-koden. Når vi omsetter dette til horisontal og vertikal usikkerhet, gir P-koden en horisontal usikkerhet på 4-12 m, og ei vertikal usikkerhet på 7-20 m. Med C/A-koden er tilsvarende verdier 6-25 m for horisontal posisjon og 10-45 m for vertikal posisjon.

Differensiell GPS-målingdGPS
Dersom vi ser på lista over feilkilder overfor, ser vi at de kan grupperes i ulike kategorier. De to første er knytte til satellittene. Det tyder at de feilene som oppstår på grunn av disse forholda, opptrer med samme verdi i alle målingenne som benytter de samme satellittene. Det gjeld målinger innen et svært stort område på jordkloden.
Den tredje feilkilden er ionosfæren. Ionosfæren ligg i stor høyde og gir derfor samme påverknad over et stort område, typisk 100 km. Feil på grunn av denne feilkilden er med andre ord de samme innen dette området.
Den fjerde feilkilden er troposfæren. Troposfæren kan ha en meir lokal karakter, men kan gjelde for område på flere titalls kilometer. De tre siste feilkildene er lokale.
Dersom vi måler posisjonen i et kjent punkt, kan vi bestemme målefeilen på det aktuelle tidspunktet. Denne feilen har flere komponenter, som vist i tabellen overfor, og de første er felles for alle målingenne i området. Ved å bruke en god mottaker i referansepunktet der lokale feil er eliminerte, og ved å måle over lang tid, kan vi bestemme de første feilene svært nøyaktig. Disse feilene kan trekkjes fra i andre målinger som blir utførte i samme område. Dette kalles differensiell GPS-måling.
Differensiell GPS-måling er svært nøyaktig. Korreksjonsdata blir sett på som en kommersiell tjeneste og kringkaste til brukerer som abonnerer på tjenesten. Korreksjonsdata kan sendes via RDS-systemet for FM-signal, eller via andre radiosystem, som TETRA.
Eksempel
I mange tilfelle er det råd å benytte lokale referanser. Vi kan bestemme grense-steinene på en eiendom og samtidig lese av posisjonen på en bestemt stad på eigedomen. Dersom referansepunktet har "flytta" seg på et annet tidspunkt, f.eks. 8,5 m i nordvestlig retning, er det grunn til å tru at alle grensestenene har "flytta" seg like mye.

GLONASS-systemet
GLONASS-systemet er et tilsvarende navigasjonssystem som er utviklet i det tidligere Sovjetunionen. Det blir ført videre av Russland og inngår i dag i det europeiske Gallilei-prosjektet. Her skal vi nøye oss med å ta med noen hoveddata:
Det fullt utviklet operative systemet omfatter 24 satellitter i tre baneplan med åtte operative og en reservesatellitt i hvert plan. Satellittene er jamnt fordelte over bana, og avstanden mellom de blir dermed 45 grader. Banene er sirkulære med en eksentrisitet på mindre enn 0,001. Banehøyden er 19.100 km, og omløpstida er ca. 11 timer og 15 minutt. Banenklinasjonen er 64,9 grader.
Den første satellitten ble skoten opp 12. oktober 1982. Fram til 31. desember 1995 ble det totallt skote opp 79 satellitter. Levetida for de første satellittene var kort, fra 5 månader til 2 år, men levetida for de siste er lenger. Massen til hver satellitt er 1370 kg.
Navigasjonssignalet er i L-band. Ulikt GPS-systemet bruker satellittene forskjellige senterfrekvenser. C/A-koden blir sendt ut i bandet 1602,5625-1615,5 MHz, og P-koden i bandet 1240-1260 MHz. EIRP for satellittene er 25-27 dBW.
Presisjonen i systemet er ca. 100 m med C/A-kode og 10 m med det militære P-signalet.
GLONASS-systemet blir benyttet av norske aktører til differensiell navigasjon (Seatex).


Topp

omega klokker priser

replica luxe horloges
cartier boutique en ligne
カルティエ自動
omega de ville kvartsi
schweiziska klockor

Dyr og dyrebutikker

Dyr selges i stort omfang via rubrikksider p