SLOVNÍČEK POJMŮ SATELITNÍ NAVIGACE

Transkript

1 Strana 1 (celkem 6) SATELITNÍ NAVIGACE - SLOVNÍČEK POJMŮ SLOVNÍČEK POJMŮ SATELITNÍ NAVIGACE Accuracy Přesnost, definicí přesnosti u systému GPS je celá řada, neboť díky technologii a konfiguraci systému není přesnost neměnná a velmi závisí na mnoha faktorech. Je časově i prostorově proměnná. Proto se nejčastěji udává mezní hodnota odchylky, kterou lze s nějakou přesností dosáhnout. Nejčastějším ukazatelem přesnosti GPS je chyba 50% (někdy také známa jako střední polohová chyba) a dále chyby 95% a 99%. Např. okamžitá střední polohová chyba 10 metrů znamená, že 50% všech okamžitých měření nepřesáhne odchylku 10 metrů. Almanac Almanach - soubor parametrů drah družic GPS, informací o jejich zdravotním stavu, atd. Slouží přijímači GPS k výpočtu pozice a rychlosti příslušného satelitu, je součásti signálu GPS. Almanach je obvykle přijímačem GPS automaticky stahován a používán při vyhledávnání viditelných satelitů na obloze v daném místě. Attenuation Zeslabení signálu. U signálu GPS definuje míru zeslabení signálu, která je podmíněna jeho průchodem jednotlivými vrstvami atmosféry. Availability Dostupnost. Většinou se tím myslí dostupnost signálu (Signal Availability) nebo selektivni dostupnost (Selected Availability), což je záměrné znepřesnění polohy, které bylo provozovatelem systému GPS uměle zaváděno civilním uživatelům do května Altitude Nadmořská výška. Viz také geoid. Azimuth Horizontální úhel, který lze definovat jako úhel mezi severní větví místního poledníku a spojnice bod, kde stojím - zaměřovaný bod. Azimut je měřen po směru hodinových ručiček, nabývá hodnot od 0 do 360 stupňů. Bearing Kurs (směr) pohybu počítaný z aktuální pozice uživatele GPS. Lze jej definovat jako okamžitý azimut pohybu, tedy úhel měřený od severní větve místního poledníku ke spojnici okamžitá pozice - cílovým bod. GPS přijímače v případě dostatku satelitů a aktivované navigační úloze vypočítavají aktuální kurs pohybu v závislosti na typu přijímače a jeho pracovním režimu řádově každou vteřinu, případně v intervalu několika vteřin. Carrier Nosná (vlna). Stabilně vysílaný RF signál, na kterém může být modulována amplituda, frekvence nebo fáze pro přenos informací. Carrier Phase Základní takt frekvence L1 nebo L2 GPS signálu. Circular Error Probable (CEP) Coarse Acquisition (C/A) Code Střední kvadratická chyba, chyba 50%. Chyba je definován kruhem o poloměru, kam zapadá 50% všech jednotlivých měření GPS přijímače. Často je používána výrobci GPS systémů k prezentaci dosahovaných přesností u jednotlivých přijímačů. Kódová složka signálu GPS. Používá se pro výpočet polohy u většiny GPS přijímačů vyjma přesných geodetických GPS aparatur. Jedná se sekvenci nul a jedniček, vysílaných frekvencí MHz

2 Strana 2 (celkem 6) SATELITNÍ NAVIGACE - SLOVNÍČEK POJMŮ Communication protocol Komunikační protokol. Jedná se o formát přenosu dat mezi GPS přijímačem a jiným elektronickým zařízením. Přenos dat může být uskutečňován v reálném čase nebo dodatečně a může být oboustranný (tedy buď do nebo z GPS přijímače). Pro přenos dat z GPS přijímače v reálném čase se používá standardizovaného protokolu NMEA, oboustranný přenos vlastních dat (body, trasy, atd.) mezi GPS a počítačem je realizován pomocí nativního formátu výrobce GPS (u Garminu např. protokol Garmin ). U komunikačního protokolu je většinou nutné (pokud to sám přístroj nebo program nedělá automaticky) nastavit komunikační port, ke kterému je přístroj připojen, dále pak datovou rychlost, paritu, atd. Course Požadovaný přímý kurz z výchozího bodu (kde byla spuštěna navigační úloha) do bodu cílového. Cross Track Error (XTE) Ukazatel stranové odchylky, někdy také znám pod označením Off Course. Lze jej definovat jako délku kolmice od přímé spojnice aktuální pozice - cílový bod. Datum Viz Geodetic Datum. Destination Cílový bod nebo také jinými slovy bod určení, ke kterému směřujete. Diferential GPS Diferenční GPS. Jedná se o technologii zpřesnění běžných kódových měření, která je založena na principu současného měření dvou a více přijímačů GPS. Pokud jsou přijímače dostatečně blízko sebe (cca 200 km), pak lze očekávat, ze zaměřují na podobnou konstelaci satelitů. Některé měřické chyby systému GPS pak lze výrazně redukovat. Podmínkou DGPS měření je použití alespoň dvou GPS přijímačů, které umí pracovat s diferenčními korekcemi (podporují formát přenosu korekcí RTCM SC-104), přičemž jeden z nich je po celou dobu staticky umístěn na bodě s přesně určenými souřadnicemi (např. geodeticky). Tento bod se často označuje jako báze, bázová stanice. Na tomto bodě jsou pak určovány rozdíly - diference mezi známými a aktuálními souřadnicemi báze, které jsou pak v reálném čase nebo dodatečně výpočetním programem zaváděny do měření mobilní jednotky. Diferenční měření mělo smysl především v dobách zavedené záměrné chyby - jestliže běžná přesnost kódového GPS měření byla metrů, DGPS pak poskytovalo zpřesnění na 3-10 metrů. Dnes je běžná přesnost GPS kolem 5-10 metrů, s DGPS měřením se můžete dostat někam k 1-3 metrům. Dilution of Precision (DOP) Ukazatel kvality geometrie rozložení viditelných družic na obloze. Je to bezrozměrné číslo, menší hodnota znamená vyšší kvalitu rozložení a přeneseně i vyšší přesnost určení aktuální pozice uživatele. Lepší hodnota DOP znamená, že družice jsou navzájem od sebe dále a průmět signálu GPS na zemský povrch je pak určen s vyšší přesností (především ve výškové složce). Ephemeris Tento výraz v češtině nejčastěji znám jako efemeridy. Jedná se o sadu informativních údajů pro každý GPS přijímač, který si sám automaticky, když je potřeba získává z GPS signálu. Efemeridy představují řadu informací o každé družici, jako jsou její přibližné souřadnice a aktuální parametry pro její oběžné dráhy, zdravotní stav družice, - 2 -

3 Strana 3 (celkem 6) SATELITNÍ NAVIGACE - SLOVNÍČEK POJMŮ atd. Geodetic Datum Souřadnicový systém, v tomto případě reprezentovaný elipsoidem. Země jako těleso je nepravidelná, geodeti a kartografové, kteří prezentují její celek nebo části schematicky pomocí rovinných průmětů - map potřebují nějaký matematický prostorový základ, který pak lze převést do roviny. Tímto základem může být elipsoid, který je svým tvarem blízký zemskému tělesu. Historickým vývojem a dík problém se zkresleními vznikajícím konstrukcí elipsoidů je dnes k dispozici několikset elipsoidů z různých dob a pro různá území (většinou ma každý nebo malá skupina států společný jeden elipsoid. Pozor! - elipsoid je určen k výpočtům horizontálních souřadnic, tedy např. zeměpisné šířky a délky, výšková složka je počítána přes plochu jinou - tzv. geoid (viz dále). Většina GPS přijímačů podporuje okolo 100 nejznámějších elipsoidů. Geoid Vztažná plocha pro určování a měření nadmořských výšek. Proč se horizontální a vertkální souřadnice určují na zvlášních plochách a odděleně je dáno historickými důvody, dnes je snahou a pomocí kosmické geodézie vše co nejvíce zpřesnit, sjednotit a unifikovat. Geoid si lze představit jako hldinovou plochu, jejíž každý bod je kolmý k vektoru tíhové síly. Heading Směr pohybu vztažený k některé z definic severu. Nejčastěji jde o navigaci, resp. směr k zeměpisnému nebo magnetickému severu. L1 První frekvence signálu GPS na kmitočtu 1575,42 MHz. Obsahuje C/A kód a je běžně dostupná pro každého uživatele. Na L1 frekvenci je vysílán i P-kód, který je však přístupný pouze autorizovaným uživatelům GPS (dnes především armády USA a států NATO). L2 Druhá frekvence signálu GPS na kmitočtu 1227,60 MHz. Obsahuje pouze P-kód, použití měření na obou frekvencích současně umožňuje odstranění ionosférické a troposférické refrakce - chyby, která brzdí a ohybá GPS signál při průchodu zmíněnými vrstvami atmosféry. Často jsou obě frekvenc dnes využívány u nejvýkonnějších geodetických aparatur. Latitude Zeměpisná šířka. Úhel mezi určovaným bodem a rovníkem měřený po místním poledníku. Vyjádřen v zeměpisných stupních, nabývá hodnot v rozsahu 0-90 stupňů, rozlišuje se pro severní a jižní polokouli (severní a jižní zeměpisná šířka). Longitude Zeměpisná délka. Úhel mezi základním a místním poledníkem, měřený po rovníku. Vyjádřen v zeměpisných stupních, nabývá hodnot v rozsahu stupňů, rozlišuje se pro východní a západní polokouli (východní a západní zeměpisná délka). Magnetic variation Magnetická deklinace. Poloha magnetického severu se s časem a prostorem mění, proto je nutné pracovat s modelem úhlových odchylek mezi magnetickým a zeměpisným severem. Magnetická deklinace je také jinak úhlový rozdíl mezi průběhem zeměpisného a magnetického poledníku

4 Strana 4 (celkem 6) SATELITNÍ NAVIGACE - SLOVNÍČEK POJMŮ Map Datum Viz Geodetic Daum. Mask Angle Elevační (výšková) maska, udávána ve stupních nad obzorem. Především u mapovacích a geodetických GPS aplikací jde o to nějak exaktněji postihnout měřické podmínky, které může reprezentovat např. výhled na oblohu. Také je statisticky dokázáno, že signál ze satelitů, které jsou jen těsně nad obzorem nemá moc dobrý vliv na přesnost konečného výpočtu pozice. Proto se často pracuje s maskou stupńů, která vyřadí všechny satelity, které byly v okamžik příjmu signálu nad obzorem níže, než zmíněných stupňů. Masku lze využívat při zpracování diferenčních a fázových měření GPS ve speciálních programech. Multipath Česky také někdy multicestný odraz GPS signálu. Odražený GPS signál od okolních budov a dalších objektů pap při příjmu způsobuje zdroj silně kolísajících nahodilých chyb, které lze těžko odstranit či redukovat. Chyba působí problémy především geodetům, kteří vyžadují stálé, co nejméně kolísavé odchylky při měření. Dnes lze použitím dost drahých spediálních geodetických antén s ochranným odrazným talířem působení chyby značně zredukovat. NMEA Standardizovaný komunikační protokol pro přenos dat z GPS do jiného elektronického zařízení (nejčastěji PC) v reálném čase. Data z GPS jsou tematicky rozdělena do několika skupin - ASCII řetezců a posílána ven z přístroje. Nejčastěji se NMEA protokolu používá pro zobrazování pozice uživatele GPS nad digitální mapou. P-Code P-kód. Druhý kód na obou frekvencích (L1 a L2), je šifrovaný a dostupný pouze autorizovaným uživatelům GPS (dnes především armády USA a států NATO). Kód je tvořen opět jako u C/A kódu sadou nul a jedniček, ovšem s destekrát vyšší frekvencí (10,23 MHz). PRN (PseudoRandom Noise number) Pseudonáhodný kód. Všechny satelity GPS vysílají na stejných frekvencích. Pro jejich odlišení GPS přijímačem jsou v signálu z každého z nich umístěny speciální řetězce pseudonáhodých kódů. Parallel Reciever Paralelní přijímač GPS. Pojem z technologie a konstrukce GPS přijímačů, dnešní nejvýkonější a doporučené přijímače GPS jsou paralelní a dvanáctikanálové. Čím více družic najednou je přijímač schopen vidět a pro výpočet použít, tím pro přesnost a rychlost výpočtu souřadnic přijímače lépe. Protože dnes lze na jedné polokouli přijímat signál z max. 12 družic současně, je použití 12ti kanálového paralelního přijímače to nejlepší a nejvhodnější, co může být. Pseudolite Pseudolit. Pozemní prostředek simulující a vysílající signál GPS. Používá se pro zhuštění sítě satelitů GPS v místech kde je potřeba pro navigaci 100% integrita a dostupnost signálu, tedy např. na letištích pro navádění letadel před přistáním. Pseudorange Vypočítaná vzdálenost mezi družicí a anténou přijímače GPS. Počítá se s z rozdílu časů vysláním signálu z družice a příjmu signálu přijímačem a z faktu, že se signál šíří rychlostí světla ve vakuu. Výsledná vzdálenost je dána - 4 -

5 Strana 5 (celkem 6) SATELITNÍ NAVIGACE - SLOVNÍČEK POJMŮ součinem časového rozdílu a rychlostí šíření signálu. RINEX Standardizovaný výměnný formát zaznamenaných tzv. raw data - měření k jednotlivým GPS družicím. Používá se při dodatečném zpracování (postprocessingu) dat ze speciálních GPS aparatur pro mapován a geodézii. Díky RINEXU lze navzájem zpracovat měření z aparatur různých výrobců GPS. Route Trasa. Lze ji definovat jako sekvenci lomových bodů, které postupně definují cestu z výchozího do cílového bodu. Při navigaci je uživatel postupně naváděn k jednotlivých lomovým bodům trasy, tak jak po sobě následují. RTCM SC-104 Komunikační protokol pro přenos diferenčních korekcí v reálném čase z bázové stanice do mobilní jednotky GPS. Více viz Differential GPS. Satellite elevation Selective Availability (SA) Threedimensional Navigation (3D Navigation) Výška satelitu nad obzorem - úzce souvisí s pojmem elevační maska. Jde o výškový úhel definující kolik úhlových stupňů je daná družic nad rovinou obzoru. Záměrné znepřesnění polohy pro civilní uživatele GPS, selektivní dostupnost. Metoda znepřesnění signálu zavedená provozovatelem systému - Ministerstvem obrany USA, která tak odlišovala civilní uživatele od autorizovaných. Chyba spočívá v náhodném rozhození chodu atomových hodin na družicích (hodně zjednodušeně řečeno). Střední polohová chyba s aktivovanou SA metrů, zavedena počátkem 90. let, v květnu v roce 2000 zrušena. Třírozměrná neboli prostorová navigace. Uživatel má k dispozici okamžité souřadnice o své poloze a výšce. Pro jejich výpočet je potřeba signálu minimálně ze 4 satelitů GPS současně. Time to First Fix Čas potřebný pro výpočet souřadnic po zapnutí přístroje. V češtině se často používá termín studený start. Přístroj s paralelním dvanáctikanálovým přijímačem zvládne studený start většinou do jedné minuty, skutečná hodnota je však závislá na technologii přijímače, podmínkách výhledu na oblohu, na vzdálenosti od místa poslední vypočtené pozice,... Track Záznam prošlé trasy. Přijímače GPS dokáží zaznamenávat průběh cesty, kterou jste se zapnutým přístrojem v terénu již absolvovali. Tento záznam se vykresluje na mapové obrazovce přístroje, lze jej také použít pro funkci zpětné navigace, která umožní uživateli v případě bloudění návrat zpět na výchozí bod. Two-dimensional Navigation (2D Navigation) Univerzal Time Coordinated (UTC) Dvourozměrná navigace. Uživatel má k dispozici okamžité souřadnice pouze o své poloze, chybí mu znalost aktuální výšky. Pro výpočet horizontálních souřadnic je potřeba signálu minimálně ze 3 satelitů GPS současně. Jeden z časových systémů používáných při udávání a měření času v GPS systému. UTC základní časová zóna vychází z Greenwichského času a dělení světa na časové zóny po 15 stupních zeměpisné délky. WGS-84 World Geodetic System Systém udávání souřadnic v - 5 -

6 Strana 6 (celkem 6) SATELITNÍ NAVIGACE - SLOVNÍČEK POJMŮ GPS systému, pro velmi přesné geodetické aplikace je jeho elipsoid svoji přesností nedostatečný, původně byl použit pro výpočty souřadnic družic GPS na svých oběžných drahách, dnes se stává standardem pro uživatele GPS a běžné mapy na celém světě. Waypoint Trasový bod, bod. Jeden z typů uživatelských dat, které lze pořizovat a využívat GPS přijímači. Jedná se o bod s vlastním názvem, souřadnicemi, případně výškou, poznámkou, apod, který je uložen v paměti přijímače. Waypoint pak může být použit pro navigaci. Waypoint lze do GPS přijímače dostat různými způsoby - lze jej získat uložením souřadnic nějakého místa v terénu přímo GPS přijímačem či např. odečtením souřadnic vybraného prvku mapy a jejich zadáním do přístroje