بخشی از مقاله
خلاصه: سیستم موقعیت یاب جهانی، متشکل از تعداد معینی ماهواره در شش مدار با دوره زمانی 12 ساعت و ایستگاههای کنترل زمینی است. این سیستم زمین را بطور کامل پوشش می دهد و ناوبری به کمک آن در هر آب و هوا و در هر طول و عرض جغرافیایی مقدور می باشد.سیگنال هایی که از ماهواره ها به گیرنده می رسند رادیویی هستند، این سیگنالها بدلیل عوامل جوی مانند اتمسفر با تاخیر به گیرنده زمینی می رسند، با استفاده از گیرنده های تفاضلی و تحقیقات انجام شده می توان بعضی از این خطا ها را به صفر هم رساند. هدف اصلی در این مقاله شناسایی خطا های سیستم GPS، است.
-1 مقدمه
- GPS - 1 دارای کاربردهای متنوعی در زمین، دریا و هوا می باشد. اساساً GPS در هر مکانی قابل استفاده است مگر نقاطی که امکان وصول امواج ماهواره در آن ها وجود نداشته باشد مانند غارها و نقاط زیرزمینی و یا زیر دریا، عوامل گوناگونی باعث ایجاد خطا در GPS می شوند که شناخت آن ها موجب می گردد حداقل بتوان نسبت به شناسایی عوامل خطا اقدام نموده و دقت اندازه گیری GPS را افزایش داد. ابتدا خطاهای جوی مربوط به سیستم GPS را شناسایی کرده و مدل های ریاضی مختلف برای این خطاها مشخص می کنیم. در ادامه، خطاهای ماهواره ای، خطای گیرنده، خطای چند مسیری، خطای کاهش دقت هندسی، خطای ساعت گیرنده و ماهواره، وبعضی راهکارهای سخت افزاری برای کاهش این خطاها پیشنهاد می دهیم.
-2 خطای اتمسفریک
عوامل اتمسفری در اندازه گیری GPS جو زمین و لایه های هوا هستند. تأخیر اتمسفریک2 را می توان طبق رابطه زیر به دو بخش تجزیه کرد: [6]
تاخیریونسفریک
تاخیر تروپوسفریک
علامت مثبت برای کد شبه فاصله3 و علامت منفی برای فاز، f فرکانس سیگنال حامل و تأخیر اتمسفریک می باشد.
-1-2 خطای تروپوسفریک4
در این رابطه زاویه فراز رویت ماهواره، R شعاع زمین، hw و hd به ترتیب ارتفاع لایه ترپوسفریک مربوط به ترو خشک می باشد. لایه تروپوسفر یکی از لایه های جو زمین است که در فاصله صفر الی 12 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد. لایه تروپوسفر موجب شکست امواج ارسالی از ماهواره ها به گیرنده های زمینی می شود و تأخیر زمانی5 ناشی از این شکست تابع ضریب شکست تروپوسفر است. تروپوسفر مکانی که %90 از رطوبت هوا در این بخش از لایه جو زمین است.
-2-2 خطای یونسفریک8
بخشی از هوا که در ارتفاع 50 الی 220 کیلومتری قرار دارد حاوی ذرات بار الکتریکی است یونوسفر نامیده می شود. یونوسفر خود از قشرهای مختلفی تشکیل شده که خواص رادیویی آن ها با یکدیگر متفاوت است و هر کدام قادرند امواج رادیویی را با طول موج های مختلف منعکس کنند. از نظر قابلیت انعکاس، امواج یونوسفر را به لایه های F1- F2- E-D تقسیم می کنند. امواج با طول موج بلند بوسیله قشر D امواج با طول موج متوسط بوسیله قشر E ، و امواج با طول موج کوتاه در روز و شب بوسیله قشرهای منعکس می شوند. اثر TEC 9 - چگالی الکترون در یونسفر - بر روی قسمت های مختلف GPS یکسان نیست. این تاثیر به این صورت است که بر روی فاز موج حامل سبب تاخیر و بر روی شبه فاصله باعث تقدم می شود. این اثر به صورت یک متغیر دینامیکی عمل می کند. لذا با روشهای مختلف ریاضی مدل می شود:[1] f فرکانس موج حامل معمولا بر حسب هرتز هستند.
