آشنایی با سیستم تعیین موقعیت جهانی

آشنایی با سیستم تعیین موقعیت جهانی

اسلاید 1: آشنایی با سیستم تعیین موقعیت جهانی GPS (Global Positioning System)

اسلاید 2: فهرست مطالب : آشنایی با مفاهیم تعیین موقعیتآشنایی با مفهوم تعیین موقعیت ماهواره ایانواع سیستمهای تعیین موقعیت ماهواره ایسیستم تعیین موقعیت جهانی GPS ساختار سیستم GPS اساس تعیین موقعیت در GPSانتخاب گیرنده مناسبکاربردهای GPS در آمار

اسلاید 3: آشنایی با مفاهیم تعیین موقعیتتعیین موقعیت یک هدف نسبت به یک مبدا که این مبدا می تواند به روشهای مختلفی تعریف شود. هدف از تعیین موقعیت Positioning: مبداسیستم مختصاتاصول تعیین موقعیت Positioning :جمع آوری یک یا چند پارامتر مشاهداتی با استفاده از روشهای اندازه گیرییک روش تعیین موقعیت برای محاسبه موقعیت یک سیستم مرجع مکانی

اسلاید 4: آشنایی با مفاهیم تعیین موقعیتاجزای سیستم مختصات مکانی:سیستم مختصات (کارتزین، قطبی)دیتوم (سطح مبنا)سیستم تصویرXYZpXP(r,t)YP(r,t)ZP(r,t)

اسلاید 5: معرفی سطح مبنای محاسباتی WGS84

اسلاید 6: معرفی سطح مبنای محاسباتی WGS84

اسلاید 7: Projectionمعرفی سیستم تصویر UTM

اسلاید 8: معرفی سیستم تصویر UTM

اسلاید 9: آشنایی با مفهوم تعیین موقعیت ماهواره ایبررسی 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 مکاناولین گام در بیان حرکت ماهواره ها تعریف سیستم مختصات اینرشیا استتعریف سیستم مختصات اینرشیا:

اسلاید 10: سیستم مختصات اینرشیا:X:امتداد مرکزثقل زمین و نقطه ورنالZ: گذرنده از قطب قرار دادی زمینY: سیستم راستگردآشنایی با مفهوم تعیین موقعیت ماهواره ای

اسلاید 11: زمینمدار ماهوارهنیروهای وارد بر ماهواره ها:آشنایی با مفهوم تعیین موقعیت ماهواره اینیروی جاذبه ثقلی زمین Fcنیروی جاذبه خورشید، ماه و دیگر ستارگان Fm و Fsنیروی کشش اتمسفری Faفشار تشعشعات خورشیدی Frنیروهای مغناطیسینیروهای ناشی از جذر و مد و سایر تغییر شکلهای زمینFCFsFmFaFr

اسلاید 12: آشنایی با مفهوم تعیین موقعیت ماهواره ایبررسی حرکت ماهواره ها : قوانین کپلری مروری بر قوانین سه گانه کپلریالمانهای مداری کپلریزمینزمینPerigeeApogeeT2/a3 = 4τ2/η

اسلاید 13: آشنایی با مفهوم تعیین موقعیت ماهواره ایالمانهای مداری کپلریiاستوامدار حرکت ماهوارهΩPerigeeماهوارهwfrنقطه ورنالΩiwae

اسلاید 14: انواع سیستمهای تعیین موقعیت ماهواره ایتعریف 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.

اسلاید 15: انواع سیستمهای تعیین موقعیت ماهواره ای سیستم تعیین موقعیتSLR (Satellite Laser Ranging) سیستم تعیین موقعیتLLR (Lunar Laser Ranging) سیستم تعیین موقعیتVLBI (Very Long Baseline Interometry) سیستم تعیین موقعیتDORIS سیستم تعیین موقعیتPRARE سیستم تعیین موقعیت و ناوبری ترانزیت سیستم تعیین موقعیت و ناوبری GPS

اسلاید 16: سیستم تعیین موقعیت جهانی GPSمعایب سیستمهای قبلی:ارتفاع کم ماهواره: تاثیر ثقل زمینسیستم منقطعتعداد ماهواره های کمتعداد معادلات مشاهدات کمتردقت ناوبری پایینطراحی و توسعه سیستم تعیین موقعیت و ناوبری GPS توسط وزارت دفاع امریکا

اسلاید 17: Global Positioning System21 ماهواره + 3 ماهواره یدکی6 صفحه مداری دایره ای شکلزاویه میل 55 درجه نسبت به استوادوره تناوب 12 ساعتارتفاع 20200 کیلومتر از سطح زمیندارای پوشش جهانی

اسلاید 18: بخش فضايي - Space segment بخش كنترل زميني - Control segment بخش كاربران -Users Segment ساختار سیستم GPS

اسلاید 19:

اسلاید 20: ساختار سیستم GPS بخش فضایی:ساختار اولیه: 24 ماهواره در 3 صفحه مداری با زاویه میل 63 درجه18 ماهواره در 6 صفحه مداری (هر 3 ماهواره در یک صفحه)عدم ایجاد پوشش جهانی24 ساعتهدر سال 1986 تعداد ماهواره ها 21 ماهواره(18 ماهواره اصلی در 6 صفحه مداری + 3 ماهواره یدکی )

اسلاید 21: ساختار سیستم GPS بخش فضایی:ساختار فعلی: 21 ماهواره اصلی + 3 ماهواره یدکی در 6 صفحه مداری با زاویه میل 55 درجهدوره تناوب 12 ساعتهارتفاع : 20200 کیلومتر از سطح زمین

اسلاید 22: ساختار سیستم GPS بخش کنترل:وظایف بخش کنترل:تعیین و پیش بینی مدار ماهوارهکنترل سلامتی ماهوارههمزمانی ساعت ماهواره ها تزریق اطلاعات ماهواره ها

اسلاید 23: ساختار سیستم GPS اجزای بخش کنترل:5 ایستگاه آشکارسازی: ردیابی سیگنالهای ماهواره و ارسال اطلاعات جمع آوری شده به ایستگاه کنترل اصلی1 ایستگاه کنترل اصلی: پردازش و تصحیح اطلاعات، محاسبه پارامترهای مدار و ساعت3 آنتن فرستنده : تزریق اطلاعات تصحیح شده به ماهواره ها

اسلاید 24: ساختار سیستم GPS 5 ایستگاه آشکار سازی بخش کنترل

اسلاید 25: بخش كاربران ساختار سیستم GPS

اسلاید 26: بخش كاربران ساختار سیستم GPS استفاده کنندگان نظامی یا مجاز Precise Positionining Service(PPS) استفاده کنندگان غیر نظامی یا غیر مجاز Standard Positionining Service(SPS)P codeC/A codeSAASPPS__OffoffSPS__Offon

اسلاید 27: محدودیتهای سیستم GPS SA(Selective Availability)AS(Anti Spoofing)Anti Jamming ایجاد خطا در پارامترهای مداری و یا زمان خطای مسطحاتی 100 متر خطای ارتفاعی 156 متر از سال 2000 خاموش شد. تعویض P code با کد سری Y ایجاد نویز و اغتشاش در سیگنال ارسالی

اسلاید 28: ساختار سیگنالهای سیستم GPS

اسلاید 29: کدهای سیستم GPS هر گیرنده جهت تعیین موقعیت باید حدقل با 4 ماهواره در ارتباط باشد. لزوم تفکیک و تشخیص امواج ارسالی از ماهواره هادو روش تشخیص امواج:تفاوت در کدهای مدوله شده روی سیگنالها CDMAتفاوت در فرکانس سیگنالها FDMAاستفاده از CDMA در GPSکدها تابع زمان: موج دریافتی از کدام ماهواره ارسال شده است؟چه زمانی سیگنال دریافتی تولید شده است؟

اسلاید 30: کدهای سیستم GPS کد C/Aکد P

اسلاید 31: نكات پايه :1- مثلث بندي 2- اندازه‌گيري فاصله گيرنده تا ماهواره3- تعيين دقيق زمان4- مختصات دقيق ماهواره5- بررسي خطاهااساس تعیین موقعیت در GPS

اسلاید 32: Triangulation مثلث بندي (X2,Y2,Z2)(X,Y,Z)L1L2(X1,Y1,Z1)L3(X3,Y3,Z3)اساس تعیین موقعیت در GPS

اسلاید 33: Triangulation مثلث بندي اساس تعیین موقعیت در GPS

اسلاید 34: اندازه‌گيري فاصله گيرنده تا ماهواره1 – روش شبه فاصله سنجي2 – روش داپلر3 – روش اندازه‌گيري فاز موج حاملاساس تعیین موقعیت در GPS

اسلاید 35: تعيين دقيق زمان - هم‌زمان سازي ماهواره‌ها و گيرندهاساس تعیین موقعیت در GPS

اسلاید 36: اساس تعیین موقعیت در GPSمختصات دقيق ماهواره

اسلاید 37: بررسي خطاها - خطاهاي جوي (تروپسفر و يونسفر)- خطاي مدار و ساعت ماهواره- خطاي چند مسيري شدن امواج S.A. (Selective Availability) - A.S. (Anti Spoofing) - DOP(Dilution Of Precision) -اساس تعیین موقعیت در GPS

اسلاید 38: DOP(Dilution Of Precision)

اسلاید 39: Differential GPS

اسلاید 40: Differential GPS

اسلاید 41: DGPS Radio Beacon AntennaRefrence StationGPS SatelliteRTCM Corrections

اسلاید 42: DGPS روشهاي تعيين موقعيت با 1 – روش كينماتيك : فعالیتهای ناوبری2 – روش استاتيك : نقشه برداری دقیق3 – روش ايست – رو :امور نقشه برداری

اسلاید 43: انتخاب گيرنده مناسبپارامترهای موثر در انتخاب گیرنده مناسب

اسلاید 44: انتخاب گيرنده مناسبد) قيمت و مسائل مربوطهالف) نيازهاي استفاده كنندهب) نوع گيرنده ج) مشخصات ظاهري گيرنده- تعيين موقعيت در حال سكون يا حركت ـ تعيين موقعيت تفاضلي يا مطلق ـ پردازش همزمان يا دفتريـ دقت مورد نياز- فركانس دريافتي (يك يا دوفركانس) ـ وابستگي به كد ـ كميت‌هاي مورد مشاهده (شبه فاصله ، فاز موج حامل، Doppler) ـ كانال‌هاي دريافت اطلاعات ـ عملكرد آنتنـ قابليت ضبط اطلاعات و طول زمان مشاهده ـ تعداد اجزا گيرنده ـ اندازه، وزن، قابليت حمل ـ دوام و استحكام ـ مقاومت در برابر تغييرات دما و گرد و خاك و رطوبت ـ منبع تغذيه ـ استانداردهاي فركانس، ساعت و همزماني ـ امكانات برنامه‌اي ـ سهولت استفاده و نگهداري و سازگاري با گيرنده‌هاي ديگرـ قيمت كل ـ‌ نحوه دستيابي به گيرنده، مدت زمان تحويل و محدوديت‌هاي فروشـ تضمين و خدمات پس از فروش ـ آموزش

اسلاید 45: کاربردهای GPS در فعالیتهای آماریالف) فعالیتهای تهیه و به هنگام رسانی نقشه های آماری (دقت بالا)ب) استفاده در طرحهای آماری برای مکانمند نمودن طرحها

اسلاید 46: با تشکر از همراهی شما !