خلاصه:

برای تعیین موقعیت دقیق ، ما از تکنیک تعیین موقعیت دیفرانسیلی که با استفاده از دو گیرنده که در یک فاصله‌ای نسبت به هم قرار دارند و با جمع‌آوری اطلاعات به صورت همزمان انجام می‌شود استفاده می‌کند ما در این روش یک موقعیت نسبی را نسبت به گیرنده مرجع به دست می‌آوریم و نقطه مورد نظر را تعیین موقعیت می‌کنیم.

اما امروزه دسترسی REAL – TIME به مدار دقیق‌ ماهواره‌ها و ساعت دقیق GPS روش توسعه یافته جدیدی برای تعیین موقعیت ایجاد می‌کند که ما به عنوان PRECISE POINT POSitioning می‌شناسیم که بر اساس مشاهدات غیر تفاضلی شبه فاصله و فاز موج حامل و با استفاده از یک تک گیرنده GPS انجام می‌شود به صورت کلی در این روش می‌توانیم به دقت سانتی تا دسی متر با استفاده از یک تک گیرنده دو فرکانسه دست پیدا کنیم.

در این تحقیق ما ابتدا توضیحاتی در مورد دیگر روش تعیین موقعیت GPS مانند DGPS، RTDGP و … بحث می‌کنیم و سپس توضیحاتی در مورد روش PPP و عوامل مؤثر به آن و روابط فی‌مابین آن می‌دهیم.وهمچنین توضیحاتی در مورد نرم افزار های موجود را به صورت مختصر بیان می کنیم.

مقدمه:

توسعه سیستم‌های تعیین موقعیت متحرک در حمل و نقل بسیار مهم می‌باشد زیرا وجود آنها باعث بالا رفتن امنیت تیم‌های حمل و نقل می‌گردد.سیستم‌های موقعیت ‌یابی کنیماتیک GPS فعلی بر اساس مشاهدات فاز موج حامل و اساساً بر مبنای روش‌های تفاضلی می باشد که در نهایت دقت سانتی متر تا دسی‌متر برای موقعیت یابی آنی را ببار می‌آورد. این روش، کار بردهای فراوانی از جمله نقشه برداری ژئودیک نقشه برداری اکتشاف منابع، نمایش تغییرات مبنا دارد. در هر حال روش‌های تفاضلی نیازمند مشاهده همزمان ماهواره‌های GPS یکسان هم در ایستگاه مبنا و هم در ایستگاه متحرک می‌باشد.

این شرایط نه تنها روند دستیابی به اطلاعات را پیچیده می‌کند، بلکه قابلیت این سیستم را در بسیاری از کاربردها کاهش می‌دهد. از آنجائی که کاهش بسیاری از خطاها بر مبنای فاصله بین ایستگاه مبنا و سیار است لذا این فاصله تا حدود 20 کیلومتر در نظر گرفته می‌شود، علاوه بر این نیاز به وجود ایستگاه مبنا می‌تواند هزینه تجهیزات و نیروی انسانی و همچنین ناهماهنگی بین ایستگاههای مختلف مبنا را افزایش دهد.

شکل گیری روش PPP که با استفاده از اطلاعات دقیق مدار و ساعت IGS انجام می‌شود انتظار به کارگیری روش PPP برای موقعیت یابی را بالا برده است این روش علاوه بر قابلیت‌های بسیار در عملیات‌های زمینی می‌تواند هزینه‌های فراوان مربوط به تجهیزات نیروی انسانی را کاهش داده و با حذف نیاز به ایستگاه مبنا محاسبات را تا حد زیادی ساده کند. از آنجا که اطلاعات مداری ماهواره و ساعت ماهواره‌های GPS به صورت REAL TIME وجود دارد، تمایل به استفاده از روش PPP در موقعیت یابی کینماتیک آنی به شدت بالا رفته به گونه‌ای که نسل بعدی روش RTK به شمار می‌رود.

روش موقعیت یابی تفاضلی

در این روش از دو گیرنده استفاده می‌کنیم که یکی بر روی نقطه با مختصات معلوم و دیگری بر روی نقطه با مختصات مجهول قرار می‌گیرد. سپس گیرنده‌ها شروع به جمع‌آوری اطلاعات به صورت همزمان می‌کنند. با استفاده از تکنیک‌های DGPS می‌توان خطاهای سیستماتیک مشاهدات را کاهش و دقت تعیین موقعیت را افزایش داده مبنای DGPS انجام دو مشاهده از ماهواره توسط دو گیرنده و محاسبه تفاضل مشاهدات به منظور کاهش خطاهای سیستماتیک می‌باشد. در این روش پردازش بعد از جمع‌آوری اطلاعات انجام می‌شود که البته نیاز به نرم‌افزار می‌باشد.

لازم به ذکر است در این روش مشاهدات در دو ایستگاه به صورت همزمان و با استفاده از ماهواره‌های یکسان است. به طوری که هم گیرنده مرجع و هم گیرنده مجهول از ماهواره‌های یکسان استفاده می‌کنند و گیرنده مرجع تصحیحات را محاسبه و به گیرنده مجهول ارسال می‌کند. گیرنده مرجع تصحیحات را محاسبه و به گیرنده مجهول ارسال می‌کند. گیرنده مجهول می‌تواند متحرک باشد و موقعیت به صورت آنی بدست می‌آید که در ادامه توضیح می‌دهیم.

چنانچه اطلاات جمع‌آوری شده در گیرنده معلوم و گیرنده مجهول به صورت آنی پردازش شود و مختصات گیرنده مجهول به صورت آنی بدست آید، بحث تعیین موقعیت تفاضلی آنی
((REAL TIME DIFFERENTIAL GPS RT-DGPS مطرح می‌شود.

فرض اساسی در روش RT-DGPS استفاده از ماهواره‌های یکسان تحت شرایط جوی نسبتاً یکسان است و این موضوع میسر نخواهد بود مگر در صورت نزدیکی گیرنده مجهول به گیرنده معلوم. در واقع فرض بر این است که در هر اپک،‌ خطاهای موجود در مشاهدات GPS برای هر دو گیرنده مزبور یکسان است. بنابر این اگر بتوان تصمیمات موقعیت گیرنده معلوم را تحت یک فرمت قابل قبول و بدون درنگ برای گیرنده مجهول یا متحرک ارسال نمود موقعیت گیرنده متحرک با دقت خوبی بدست خواهد آمد.

دقت تعیین موقعیت در یک سیستم RT-DGPS بسته به عوامل مختلفی همچون نوع گیرنده قابل دسترس، نوع مشاهده مورد پردازش، تعداد ماهواره‌های قابل ردیابی، فاصله بین ایستگاه مرجع و متحرک و تأخیر زمانی در اعمال تصمیمات DGP از چند سانتی‌متر تا چند متر متغیر است. در واقع با افزایش فاصله بین گیرنده متحرک و گیرنده مرجع با افزایش تأخیر زمانی در ارسال تصمیمات و کاهش تعداد ماهواره‌های قابل ردیابی از ارزش تصحیحات ارسالی کاسته شده و در نتیجه دقت تعیین گیرنده‌ متحرک نیز کاهش پیدا می‌کند.مساله دیگر هم مربوط به نقطه مرجع می شود که هر گونه خطا در مختصات نقطه مرجع در مختصات نقطه مجهول نیز تاثیر می گذارد.

این سیستم معمولاً در حالت کینماتیک مثلاً برای کنترل ماشین‌های پلیس، آمبولانس‌ها، هواپیماها، کشتی‌ها و …. به صورت REAL TIME استفاده می‌شود و نحوه ارسال اطلاعات به دو نوع است:

• UPLINK: در این حالت تصحیحات DGPS از ایستگاه مرجع (MONITOR) به ایستگاه متحرک ارسال می‌گردد.
• DOWNLINK: در این حالت تصحیحات DGPS از ایستگاه متحرک به ایستگاه مرجع ارسال می‌گردد.

در این سیستم چند مسئله مهم است :

1. فرمت ارسال تصحیحات: که از فرمت RTCM جهت ارسال تصحیحات استفاده می‌شود.
2. نرخ ارسال اطلاعات: که معمولاً 50 بیت در ثانیه (نرخ ارسال تصحیحات شبه فاصله) استفاده می‌شود.
3. مدت زمان اعتبار تصحیحات: که بستگی به مقدار داده‌ها و فاصله بین دو ایستگاه دارد و معمولاً 10 ثانیه انتخاب می‌شود. اگر این زمان را بیشتر در نظر بگیریم با استفاده از تصحیحات شبه فاصله می‌توان به دقت 205 متر (با نرخ ارسال 100-50 بیت در ثانیه) رسید. اما به لحاظ نرخ بالای ارسال در فاز موج حامل و به لحاظ آنکه با این نرخ مشکل مخابراتی پیش‌ می‌آید. معمولاً از تصحیحات شبه فاصله استفاده می‌شود.

ترتیبی که سایت تخصصی جی.آی.اس برای مطالعه سری جی.پی.اس (GPS) پیشنهاد می کند:

• آشنایی با جی.پی.اس (GPS) – بخش اول
• آشنایی با جی.پی.اس (GPS) – بخش دوم (عملکرد سیستم)
• آشنایی با جی پی اس (GPS) – بخش سوم (بخش زمینی)
• آشنایی با جی پی اس (GPS) – بخش چهارم (کاربردها)
• تکنیک های مختلف تعیین موقعیت جی پی اس (GPS)
• منابع خطا در اندازه گیری جی پی اس (GPS)
• کمیتهای قابل مشاهده در سیستم جی.پی.اس (GPS)
• تکنیک تعیین موقعیت آنی (RTK) در GPS -بخش اول
• تکنیک تعیین موقعیت آنی (RTK) در GPS -بخش دوم
• شبکه تعیین موقعیت آنی RTK تهران
• روش تعیین موقعیت دقیق در GPS – بخش اول
• روش تعیین موقعیت دقیق در GPS – بخش دوم
• روش تعیین موقعیت دقیق در GPS – بخش سوم
• روش تعیین موقعیت دقیق در GPS – بخش چهارم
• روش تعیین موقعیت دقیق در GPS – بخش پنجم

مطالب مرتبط:

تکنیک تعیین موقعیت آنی (RTK) در GPS -بخش اول روش تعیین موقعیت دقیق در GPS – بخش دوم روش تعیین موقعیت دقیق در GPS – بخش سوم