آشنایی با سیستم تعیین موقعیت جهانی

صفحه 1:
| eee Cree ae] GPS (Global Positioning System) 

صفحه 2:
<آشنایی با مفاهیم تعیین موقعیت 1 *انواع سيستمهاى تعيين موقعيت ماهواره اى <سیستم تعیین موقعیت جهانی 6۳5 )0( *اساس تعيين موقعيت در ی 5207 St) 0 ‏ا‎ reg 

صفحه 3:
آشنابى با مفاهيم تعيين موقعيت ل ا يا تعیین موقعيت يك هدف نسبت به يك مبدا كه اين مبدا می تواند به روشهای مختلفی تعریف شود (ey fg tor : 205113101331120[ ‏اصول تعيين موقعيت‎ Re ‏ا ا‎ oe a ‏استقاده از روشهاى اننارة تمرى‎ ۲ یک روش تعیین موقعیت برای محاسبه موقعیت ۱۳ ns 

صفحه 4:
آشنایی با مفاهیم تعیین موقعیت پات اجزاى سيستم مختصات مكانى: ‎Y,(r,t)‏ ۳ ار ‎١‏ سيستم مختصات (كارتزينء قطبى) كار ‎arn (Ganges 5‏ peat ping Y 

صفحه 5:
معرفی سطح مبنای محاسباتی ۲۷۵584 

صفحه 6:
Geodetic Height of “Point P Tangent to Ellipse at Point P Semi Major Axis Geodetic + Latitude at Point P PH Dans #1794 Ellipsoid Surface Equator Geodetic Longitude at’ 7 Point P 

صفحه 7:
See ene oa 

صفحه 8:
uM Hémisphére nord Méridien central du fuseau 14 500,000 m F Equateur cmN 10,000,000 1 $ um™ Homisphéro cud 10,002,c00mN Fuseau 15 Pole Fuseau 13 Recoupement +> Pole 

صفحه 9:
آشنایی با مفهوم تعیین موقعیت ماهواره ای بررسی دینامیک ماهواره ها از طریق قوانین نیوتن انجام می گیرد. قوائین نیوتن در یک سیستم اینرشیا صادق است. ۱ اولنن گام در بیان حرکت ماههاره ها و تریف سستم محتصات ات شا است اولين كلم در بيان حركت ماغوار. ‎a pe Se‏ اتعريف سيستم ات اينرشيا: 

صفحه 10:
LCT Towards Conventional Terrestrial Pole p (Point to be positioned) C = Centre of mass of the earth cr ee y Greenwich 1g cr . | xe R Meridian 1 ON Ss 1 ‘Equator 

صفحه 11:
آشنایی با مفهوم تعیین موقعیت ماهواره ای نيروهاى وارد بر ماهواره ها: ‎nats‏ ان نيروى جاذبه خورشيد. ماه و ديكر ستاركان ,”1 و .”1 نیروی کشش اتمسفری ,۳ ‎reer)‏ 3 نيروهاى مغناطيسى مدار ماهواره ا ا ا ل wb waa 

صفحه 12:
آشنایی با مفهوم تعیین موقعیت ماهواره ای ل ۱۳ 10 ‎eats Sed‏ لك ‏* المانهاى مدارى كيلرى ‎Perige‏ ‎e‏ ‎ ‎ ‏ااا 

صفحه 13:
۳ ne Sea need المانهاى مدارى كيلرى a 3 op 3 مدار حرکت ماهواره 

صفحه 14:
انواع سیستمهای تعیین موقعیت ماهواره ای * تعریف سیستم تعمین موقعیت ماهواره ای: 0-0033 لال الى رت ته با )ميات لل ا ا ا ل لت ‎en eee‏ ين ل كد 

صفحه 15:
ا ل اك ا ل لك ا ا 0 * سيستم تعيين موقعيت (357] 1122186101126 عطتاء 825 0م10 كدع17) 17181 ا ۱۱ * سیستم تعیین موقعیت +۳1۸1 ؟ سيستم نعيين موقعيت و ناوبرى ترانزيت * سیستم تعیین موقعیت و ناوبری 62۳5 

صفحه 16:
سیستم تعیین موقعیت جهانی 62۳5 معايب سيستمهاى قبلى: *ارتفاع کم ماهواره: تاثیر ثقل زمین سم و طراحى و توسعه ‎a eB alse‏ = ٍ و سيستم تعيين موقعيت و ناوبرى * تعداد معادلات مشاهدات كمتر ‏ای 000 بت 5 

صفحه 17:
Global Positioning ۷ ماهواره + ۳ ماهواره یدکی ۶ سفخه مداری حایزه آين شکل م 000 ۱ OR Ea oe دارای پوشش جهانی 

صفحه 18:
‎he‏ م6 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‏م ‎Space‏ ‎segment‏ ‏<شت ‎ES‏ ‎ontrol segment‏ ‏- بخش کاربران ‎Users Segment‏ 

صفحه 19:
/ و انحل اع امل علونامنا امعم دز مک 5لمماكمم مملالقمم توا ‎oe‏ 8 ‎SN a)‏ Downlink data 2 Crea eens PN ree el) 

صفحه 20:
بخش فضابى: ‎gee eg ee Be‏ 1 كت ”18 ماهواره در © صفحه مدارى (هر " ماهواره در يى صتخم Pers A pe eerie ree ent ١8(هراوهام‎ 7١ ‏"در سال 196 تعداد ماهواره ها‎ 1۹ a eats On eit ee Ses و 

صفحه 21:
eee) ES Aen ae ns ee ne Pee ra ee Ree For WS Oy FPS Reto eb OR cat Se 

صفحه 22:
وظایف بخش کنترل: 42 ‎Ree)‏ ل ل ‎FON Fete‏ 00 "همزمانى ساعت ماهوارة ها ‎1۱۳ Prensa 

صفحه 23:
eee ree ۷ ایستگاه آشکارسازی: ردیابی سیگنالهای ماهواره و ارسال اطلاعات جمع آوری ‎Fp cea comer Pe‏ 000067 (5 Pe RCS ee Recaro ‏ساعت‎ v ارامترهای مدار و Ss ‏ا‎ neon Reel ay 

صفحه 24:


صفحه 25:


صفحه 26:
ساختار سیستم 6۳5 ۱ ‏ا اللا‎ a Service(PPS) اقا استفاده ‎a igee-a npr TON oes‏ ا لك ‎ico(SPS)‏ v Off jon 

صفحه 27:
محدودیتهای سیستم 6۳5 ‎Availability)‏ ل :دن * ایجاد خطا در پارامترهای مداری و یا زمان * خطاى مسطحاتى ‎٠١١‏ متر ۳ | ‏كك ات اننا ‏لاا 00100 ‎*Anti Jamming ‏* ايجاد نويز و اغتشاش در سيكنال ارسالى 

صفحه 28:
L1 carrier [1575.42 MHz] CiA code 023 MHz] P code [10.23 MHz} Lecarrier fj L2 signal [1227.6 MHz} 

صفحه 29:
کدهای سیستم 6۳5 هر گیرنده جهت تعیین موقعیت باید حدقل با ۴ ماهواره در ارتباط باشد. 1 دو روش تشخیص امواج: تفاوت در كدهاى مدوله شده روى سيكنالها ۱ 03 'تفاوت در فركانس سيكنالها 1*1(!/]/4 0 ی Pons Comm Ce SER sca Wee Ered چه زمانی سیگنال دریافتی تولید شده است؟ 

صفحه 30:
GPS 227 9 

صفحه 31:
اساس تعیین موقعیت در 062۳5 : نكات يايه مثل‌ندی-۱ ا ل لس تسعییر قیق‌زمان-۳ ۱ ۱ 

صفحه 32:
‎Werle‏ الك ‎(Ga ۲ ۲ ‏ا‎ Lacey Wren cary ‎ ‎ ‎(OL NALA) (X3,Y3,Z3) ‎(XY,Z) ‎ 

صفحه 33:
‎Werle‏ الاك ‎verona‏ تا ‎The Global Positioning System al times from at Teast four satellites min three dimensions (, ¥, Z)and GPS time (1) ‎LT LE ‎ 

صفحه 34:
اساس تعیین موقعیت در 6۳5 ا فاصله ۳۱۳ ریش‌تسبه فاصله سنجی-۱ ‎T= Jb ty)‏ ‎i teeeeel rg ey)‏ لأسن 

صفحه 35:
‎Werle‏ الك ‎0 ‏همان سازی‌ماهوایمها و گیرنده - 

صفحه 36:
1 

صفحه 37:
‎ecco‏ وی بررسی خطاها ‎LC Sota Sette tia od‏ ‎er ede Bete‏ ‎ee ee Cn‏ ی ‎S.A. (Selective Availability) -‏ ‎A.S. (Anti Spoofing) -‏ ‎DOP(Dilution Of Precision) - 

صفحه 38:
(Dilution Of Precision) Goon GpoP 

صفحه 39:
Differential Foot ‏لح‎ زا نز ات۱۱ ‎GPS Satellite‏ لل لا ی ات ات رت ترا and involves the same correction for delays through the atmosphere. ‏ع1 5ز متاععمرمء قرك ع8 ,مواق‎ ‏اننا‎ Atmosphere Earth The exact position of the Fixed receiver * Mobile Receiver 2 is know so precise corrections can be calculated and sent to the mobile GPS. Fixed Receiver 

صفحه 40:


صفحه 41:
GPS Satellite RTCM Corrections ل فك سح سد كه ركه ل ا ا ا 

صفحه 42:
رومشهاوىتعييرهوقعيشا 100315 ۱ ‎eat‏ استاتيك : نقشه بردارى دقيق * - روش ايست - رو :امور نقشه بردارى 

صفحه 43:
يي وس ‎Sap *‏ 005 ‎WHISAS 5‏ 005 (۳۳ ها اثر در انتخاب 0 

صفحه 44:
انتخاب گیرنده مناسب ‎ees Peet ann rem BST]‏ 100 ب) نوع گیرنده - تعیین موقعیت تفاضلی یا مطلق ج) مشخصات ظاهرى كيرنده د) قیمت و مسائل مربوطه - فرکانس دریافتی (یک یا دوف رکانس) قابلیت ضبط اطلاعات زمان مشا ‎Sangeet‏ ‏وی تا ود یت هی مود مشاهده تیه فاسله فا ‎et‏ اجزا ‎Se‏ موج حامل. 1 ©10021216) - اندازه وزن, قابلیت حمل ‎ ca‏ ۱[ حدوم ‎pe‏ عملکرد آنتر 2 - 4 = 4 - مقاومت در برابر تغييرات دما و كرد و خاك و . قيمت كل ‎eae)‏ - نحوه دستیابی به گیرنده. مدت زمان تحویل و منبع تغذیه محدودیت‌های فروش ‎ad‏ ا ا 1 تضمین و خدمات پس از فروش ‎PAP oe ‎ 

صفحه 45:
‎GPS SL‏ ام فعاليتهاى امارى ‎00 IPS PLT Fae erp OW Lor Sep ees Pe EEO ‎[a PRT eine ee COMnr ‏م‎ Cay 

صفحه 46:
! با تشکر از همراهی شما 

آشنایی با سیستم تعیین موقعیت جهانی )GPS (Global Positioning System فهرست مطالب : ‏آشنایی با مفاهیم تعیین موقعیت ‏آشنایی با مفهوم تعیین موقعیت ماهواره ای ‏انواع سیستمهای تعیین موقعیت ماهواره ای ‏سیستم تعیین موقعیت جهانی GPS ‏ساختار سیستم GPS ‏اساس تعیین موقعیت در GPS ‏انتخاب گیرنده مناسب ‏کاربردهای GPSدر آمار آشنایی با مفاهیم تعیین موقعیت ف از تعیین موقعیت :Positioning تعیین موقعیت یک هدف نسبت به یک مبدا که این مبدا .می تواند به روشهای مختلفی تعریف شود سیستم مختصات اصول تعیین موقعیت : Positioning .1جمع آوری یک یا چند پارامتر مشاهداتی با استفاده از روشهای اندازه گیری .2یک روش تعیین موقعیت برای محاسبه موقعیت .3یک سیستم مرجع مکانی مبدا آشنایی با مفاهیم تعیین موقعیت اجزای سیستم مختصات مکانی: .1سیستم مختصات (کارتزین ،قطبی) .2دیتوم (سطح مبنا) .3سیستم تصویر )XP(r,t )YP(r,t )p Z (r,t ‏P ‏Z ‏Y ‏X معرفی سطح مبنای محاسباتی WGS84 معرفی سطح مبنای محاسباتی WGS84 معرفی سیستم تصویر UTM ‏Projectio ‏n معرفی سیستم تصویر UTM آشنایی با مفهوم تعیین موقعیت ماهواره ای • بررسی دینامیک ماهواره ها از طریق قوانین نیوتن انجام می گیرد. • قوانین نیوتن در یک سیستم اینرشیا صادق است. • سیستم اینرشیا :ثابت نسبت به زمان و مکان • اولین گام در بیان حرکت ماهواره ها • تعریف سیستم مختصات اینرشیا: تعریف سیستم مختصات اینرشیا است آشنایی با مفهوم تعیین موقعیت ماهواره ای سیستم مختصات اینرشیا: :Xا9م9تداد م9رکزث9قلز9م9ینو ن99قطه ور9نا9ل :Zگ99ذر9نده 9از ق9طبق9رار داد9یز9م9ین :Yس9یستمرا9س9تگرد آشنایی با مفهوم تعیین موقعیت ماهواره ای نیروهای وارد بر ماهواره ها: .1 .2 .3 .4 .5 .6 نیروی جاذبه ثقلی زمین Fc نیروی جاذبه خورشید ،ماه و دیگر ستارگان Fmو Fs نیروی کشش اتمسفری Fa فشار تشعشعات خورشیدی Fr نیروهای مغناطیسی نیروهای ناشی از جذر و مد و سایر تغییر شکلهای زمین ‏Fs ‏Fm ‏Fa مدار ماهواره ‏Fr ‏FC زمین آشنایی با مفهوم تعیین موقعیت ماهواره ای زمین • بررسی حرکت ماهواره ها :قوانین کپلری • مروری بر قوانین سه گانه کپلری • المانهای مداری کپلری ‏Perige ‏e زمین ‏T2/a3 = 4τ2/η ‏Apoge ‏e آشنایی با مفهوم تعیین موقعیت ماهواره ای ماهواره ‏r المانهای مداری کپلری ‏Ω ‏i ‏Perig ‏ee ‏f ‏w ‏w ‏a ‏i ‏e مدار حرکت ماهواره ‏Ω نقطه ورنال استوا انواع سیستمهای تعیین موقعیت ماهواره ای • تعریف سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای: یک سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای سیستمی است که با استفاده از امواج ارسالی یا منعکس شده از اجرامی که به دور زمین در گردش هستند ،موقعیت نقاط در سطح یا نزدیکی سطح زمین را تعیین می کند. انواع سیستمهای تعیین موقعیت ماهواره ای • سیستم تعیین موقعیت)SLR (Satellite Laser Ranging • سیستم تعیین موقعیت)LLR (Lunar Laser Ranging • سیستم تعیین موقعیت)VLBI (Very Long Baseline Interometry • سیستم تعیین موقعیتDORIS • سیستم تعیین موقعیتPRARE • سیستم تعیین موقعیت و ناوبری ترانزیت • سیستم تعیین موقعیت و ناوبری GPS سیستم تعیین موقعیت جهانی GPS معایب سیستمهای قبلی: •ارتفاع کم ماهواره :تاثیر ثقل زمین •سیستم منقطع •تعداد ماهواره های کم •تعداد معادالت مشاهدات کمتر •دقت ناوبری پایین طراحی و توسعه سیستم تعیین موقعیت و ناوبری GPSتوسط وزارت دفاع امریکا Global Positioning ‏System 21ماهواره 3 +ماهواره یدکی 6صفحه مداری دایره ای شکل ‏زاویه میل 55درجه نسبت به استوا ‏دوره تناوب 12ساعت ‏ارتفاع 20200کیلومتر از سطح زمین ‏دارای پوشش جهانی ساختار سیستم GPS بخش فضاييSpace ‏segment بخش كنترل زمينيControl segment بخش كاربرانUsers Segment ساختار سیستم GPS بخش فضایی: ‏ساختار اولیه 24 :ماهواره در 3صفحه مداری با زاویه میل 63درجه 18ماهواره در 6صفحه مداری (هر 3ماهواره در یک صفحه) ‏عدم ایجاد پوشش جهانی 24ساعته ‏در سال 1986تعداد ماهواره ها 21ماهواره(18 ماهواره اصلی در 6صفحه مداری 3 +ماهواره یدکی ) ساختار سیستم GPS بخش فضایی: ‏ساختار فعلی 21 :ماهواره اصلی 3 +ماهواره یدکی در 6صفحه مداری با زاویه میل 55درجه ‏دوره تناوب 12ساعته ‏ارتفاع 20200 :کیلومتر از سطح زمین ساختار سیستم GPS بخش کنترل: وظایف بخش کنترل: ‏تعیین و پیش بینی مدار ماهواره ‏کنترل سالمتی ماهواره ‏همزمانی ساعت ماهواره ها ‏تزریق اطالعات ماهواره ها ساختار سیستم GPS اجزای بخش کنترل: 5ایستگاه آشکارسازی :ردیابی سیگنالهای ماهواره و ارسال اطالعات جمع آوری شده به ایستگeاه کنترل اصلی 1ایستگاه کنترل اصلی :پردازش و تصحیح اطالعات ،محاسبه پارامترهای مدار و ساعت 3آنتن فرستنده :تزریق اطالعات تصحیح شده به ماهواره ها ساختار سیستم GPS 5ایستگاه آشکار سازی بخش کنترل ساختار سیستم GPS بخش كاربران GPS ساختار سیستم بخش كاربران Precise Positionining استفاده کنندگان نظامی یا مجاز Service(PPS) Standard Positionining استفاده کنندگان غیر نظامی یا غیر مجاز Service(SPS) P C/A code code SA AS PPS  __ Off off SPS __  Off on محدودیتهای سیستم GPS )•SA(Selective Availability • ایجاد خطا در پارامترهای مداری و یا زمان • خطای مسطحاتی 100متر • خطای ارتفاعی 156متر • از سال 2000خاموش شد. )•AS(Anti Spoofing • تعویض P codeبا کد سری Y •Anti Jamming • ایجاد نویز و اغتشاش در سیگنال ارسالی ساختار سیگنالهای سیستم GPS کدهای سیستم GPS • هر گیرنده جهت تعیین موقعیت باید حدقل با 4ماهواره در ارتباط باشد. • لزوم تفکیک و تشخیص امواج ارسالی از ماهواره ها • دو روش تشخیص امواج: .1 تفاوت در کدهای مدوله شده روی سیگنالها CDMA .2 تفاوت در فرکانس سیگنالها FDMA • استفاده از CDMAدر GPS • کدها تابع زمان: .1 موج دریافتی از کدام ماهواره ارسال شده است؟ .2 چه زمانی سیگنال دریافتی تولید شده است؟ کدهای سیستم GPS • کد C/A • کد P اساس تعیین موقعیت در GPS :نكات پايه م)ثلثب))ندي1- ا)نداز)ه)‌گ))يريف))اص)له گ))يرنده) ت))ا م)اهوار)ه) 2- ت))عييند)ق)يقز)مان3- م)ختصاتد)ق)يقم)اهوار)ه) 4- ب))رر)س)يخ)طاها 5- GPS اساس تعیین موقعیت در (X2,Y2,Z2) Triangulationندي99ثلثب9م (X1,Y1,Z1) L2 (X3,Y3,Z3) L1 L3 (X,Y,Z) اساس تعیین موقعیت در GPS م9ثلثب99نديTriangulation اساس تعیین موقعیت در GPS اندازهگيري فاصله گيرنده تا ماهواره ‌ رو)شش))به ف))اص)له س))نجي– 1 رو)شدا)پلر – 2 رو)شا)نداز)ه)‌گ))يريف))از م)وج ح)ام)ل– 3 اساس تعیین موقعیت در GPS تعيين دقيق زمان )مز)مانس))از)يم)اهوار)ه)‌ها و گ))يرنده) - ه‌ اساس تعیین موقعیت در GPS مختصات دقيق ماهواره اساس تعیین موقعیت در GPS بررسي خطاها خ)طاهايج)وي(ت))رو)پسفر و يون)سفر) - )اعت)اهوار)ه) - خ)طايم)دار و س) م خ)طايچ)ند م)سيريش)دنا)موا)ج - )S.A. (Selective Availability )A.S. (Anti SpoofingDOP(Dilution Of Precision) - DOP (Dilution Of Precision) Differential GPS Differential GPS GPS Satellite RTCM Corrections Refrence Station DGPS Radio Beacon Antenna رو9ش9هايت99عيينم9وق9عيتب99ا DGPS – 1روش كينماتيك :فعالیتهای ناوبری – 2روش استاتيك :نقشه برداری دقیق – 3روش ايست – رو :امور نقشه برداری انتخاب گيرنده مناسب پارامترهای موثر در انتخاب گیرنده مناسب انتخاب گيرنده مناسب تعيين موقعيت در حال سكون يا حركتالف) نيازهاي استفاده كننده ـ تعيين موقعيت تفاضلي يا مطلق ب) نوع گيرنده ـ پردازش همزمان يا دفتري ج) مشخصات ظاهري گيرنده ـ دقت مورد نياز د) قيمت و مسائل مربوطه فركانس دريافتي (يك يا دوفركانس)ـ وابستگي به كد ـ قابليت ضبط اطالعات و طول زمان مشاهده ـ كميت‌هاي مورد مشاهده (شبه فاصله ،فاز ـ تعداد اجزا گيرنده موج حامل)Doppler ، ـ اندازه ،وزن ،قابليت حمل ـ كانال‌هاي دريافت اطالعات ـ دوام و استحكام ـ عملكرد آنتن ـ مقاومت در برابر تغييرات دما و گرد و خاك و ـ قيمت كل رطوبت ‌ـ نحوه دستيابي به گيرنده ،مدت زمان تحويل و ـ منبع تغذيه محدوديتهاي فروش ‌ ـ استانداردهاي فركانس ،ساعت و همزماني ـ تضمين و خدمات پس از فروش برنامهاي ‌ ـ امكانات کاربردهای GPSدر فعالیتهای آماری الف) فعالیتهای تهیه و به هنگام رسانی نقشه های آماری (دقت باال) ب) استفاده در طرحهای آماری برای مکانمند نمودن طرحها ! با تشکر از همراهی شما