GNSS гэж юу вэ?

GNSS-ийн тухайGeomeeting 2014.12.17

А.Сумъяа

GNSS-ийн бүрэлдэхүүн

GNSS-ийн байрлал тодорхойлох зарчим

GNSS-ийн алдаа

GNSS-ийн солбицлын систем

GNSS-ийн хэрэглээ

GNSS

Сансрын хэсэг

/Space segment/Удирдлагын хэсэг

/Control segment/

Хэрэглэгчийн хэсэг

/user segment/

1- Байрлал тогтоох хиймэл дагуулын системийн тухай

GNSS

GPS – АНУ

GLONASS – ОХУ

Beidou- БНХАУ

Galileo – Европын холбоо

GAGAN – Энэтхэг

QZSS– Япон


Glonass /FDMA/

• SV /2014.06/: 24 хиймэл дагуул

• Нийтэд: 2007.05.17

• Давтамж:- G1-1602.56MHz, G2-1246.4MHz

• Дэлхийг тойрох: - 11h15min40s

• Өндөр: 25510km

• Орбит: 3 тойрог замаар /64.8градус/

• 1982.10-Анхны хиймэл дагуулууд

• 2007 оны сүүл – II дах үе

• 2011.02.26 – III дах үе /GLONASS-K, M/

FDMA-requency division multiple access


GPS /CDMA/

CDMA-Code division multiple access

• SV /2010.12/: 31 хиймэл дагуул /8 нөөц/

• Нийтэд: 1991.09.09

• Давтамж:- L1-1572.42MHz, L2-1227.6MHz, L5-1176.45MHz



• Орбит: 6 тойрог замаар /55 градус/

• Block I үеийн хиймэл дагуулууд 1978-1990 он

• Block II иргэний хэрэгцээнд C/A кодыг цацаж байгаа /1991-

одоог хүртэл/


Galileo /CDMA/

• SV /2014.11/: 30 хиймэл дагуул /6 нөөц/

• Нийтэд: 2007.11

• Давтамж:- E1-1589.74MHz, E2-1561.09MHz, E5-1207.14MHz,

E6-1278.75MHz



• Орбит: 3 тойрог замаар /56градус/

• 1990.06-Анхны хиймэл дагуулууд /EGNOS-I буюу бүс

нутгийн систем/

• 2012.02.02 – II дах үе /EGNOS-II/


BeiDou /CDMA/

• SV /2014.11/: 14 хиймэл дагуул

• Нийтэд: 2012.12 /бүс нутагт/

• Давтамж:- E1-1589.74MHz, E2-1561.09MHz, E5-1207.14MHz,

E6-1278.75MHz



• Орбит: 3 тойрог замаар /56градус/

• 2000.10.31-Анхны хиймэл дагуулууд /GEO буюу бүс

нутгийн систем/

• 2007.04 – II дах үе /MEO, Beidou-2/

80E-140E


http://www.taroz.net/GNSS-Radar.html


http://www.taroz.net/GNSS-Radar.html

Хиймэл дагуул /GPS/

• Цезигийн 2, Рубидигийн 2 нийт 4 ш атомын цаг(160.000 жилд 1 секундын алдаатайгаар тоолно)

• Нарны зай хураагуур

• Тойрог замын засварыг тооцох төхөөрөмж

• Хяналтын компьютер

Зэргээр тоноглогдсон хиймэл дагуул байна.


Газрын хяналтын станцууд /GPS/

• Ажиглалтын станц -10 /Хиймэл дагуулуудаас орбит, цагийн мэдээллийг хүлээн авч удирдлагын

станц руу дамжуулдаг/

• Удирдлагын станц - 2 /үндсэн, нөөц/Хүлээн авсан мэдээлэлд дүн шинжилгээ хийх хиймэл дагуулуудын

орбитын болон цагийн засварыг тооцож, дамжуулах станц руу

дамжуулдаг.

• Дамжуулах станц - 4 Хиймэл дагуулууд руу орбитын, болон цагийн засварыг /*.sp3/

дамжуулдаг.


http://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/data/format/sp3_docu.txt


http://www.igs.org/products

/14.n/

1ns /Nanosecond/-10−9 , 1ps /Pisosecond/- 10−12



http://www.igs.org/products


GNSS-ийн хүлээн авагч /Receiver/

• Хиймэл дагуулаас ирүүлж буй мэдээллийг хүлээн авах бүхий л төхөөрөмжүүд багтана.

• Төхөөрөмж нь хэдэн суваг дээр хүлээн авахаас хамааруулж байрлалаа тодорхойлох нарийвчлал нь өөр өөр

байдаг.

Receiver

Multi-frequency

• Олон систем /Glonass, Gps г.м…/

• Олон суваг /L1, L2, L5C/

• Алдааны засвар тооцох модул

/ионсфер, трофосфер/

Single-frequency

• Тухайлсан систем /Glonass эсвэл

Gps г.м…/

• Нэг суваг /L1 эсвэл E1 г.м/

Multi-frequency Single-frequency

Trimble, Leica г.м Garmin. Magellan г.м


2- GNSS-ийн байрлал тодорхойлох зарчим

Хиймэл дагуулын байрлал тодорхойлох арга:

1. Хиймэл дагуулын өөрийн байрлал мэдэгдэж байх ёстой. /Kеплерийн хууль/

1-р хууль Гариг бүрийн орбит эллипс байх ба нар орбит 2 нь нэг фокус дээр байна.




2-р хууль Нар болон гарагыг холбосон векторын адил хугацаан туулах талбай тэнцүү байна.




3-р хууль Гарагын бүтэн орбитоо эргэх хугацаа /T/-ны квадратыг орбитын их хагас тэнхлэг /a/-ийн

кубтай харьцуулсан харьцаа нь тогтмол байна.


Орбитын солбицлын систем:

1. Орбитын систем нь дэлхийн хүндийн хүчний төвд эхлэлтэй байна.

1-р тэнхлэг нь: Дэлхийн төв Perigee-г холбосон шулууны дагуу

2-р тэнхлэг нь: 1-р тэнхлэгт перпендикуляр

3-р тэнхлэг нь: 1,2-р тэнхлэгийн эхлэлтэй перпендикуляар


Орбитын системийг дэлхийн системтэй холбох :

Хor, Yor, Zor = Xe, Ye, Ze

Кеплерийн элементүүд:

1. Их хагас тэнхлэг-а

2. Экцентристет – e

3. Y(gamma) – Жинхэнэ голдоч эсвэл

E – эксцентрик голдоч

4. i

5. Sigma

6. Omega


ALMANAC:

1. Тухайн цаг хугацаан дах байрлал /Almanac/-ыг хиймэл дагуул тус бүр удирдлагын хэсэг рүү

дамжуулж байдаг. Хиймэл дагуул нь загварчилсан тойрог замаасаа 7 хоногийн турш 100-1000м

хүртэл савладаг. Үүний тусламжтайгаар хиймэл дагуулын байрлалыг тодорхойлох нэгдүгээр арга.

EPHEMERIS /ALMANAC+PERTURBATION/:

1. Таталцлын хүчний засвар, 16 параметр /бүх системд адил/-ийн тусламжтайгаар хиймэл дагуул

бүрийн байрлалыг 1-2м-ийн нарийвчлалтайгаар 2 цаг тутамд топорхойлдог. Энэ нь байрлал

тодорхойлох хоёрдугаар арга.

http://www.gfg2.eu/sites/gfg2.eu/files/Gfg2_James%20Garrison_GNSS%20Fundamentals.pdf

21

Гэрлийн хурд

300,000км/с

3 ш байрлал нь мэдэгдэж байгаа хиймэл дагуул

Цагын зөрүүг тооцох (хугацааны хоцрогдлыг тооцох)

4 дэхь хиймэл дагуул



Дохио хүлээж авсан цаг

1 мил секунд алдахад байрлалыг 300м-р зөрүүлж тооцно.

Дохио илгээсэн цаг

),,( ooo zyx

x

y

z

),,( kkk zyx

User

coordinates

(ECEF)


Алдааны төрлүүд:

Хиймэл дагуу:

- Хиймэл дагуулын цагийн алдаа (clock error)~ 2.1 m- Хиймэл дагуулын тойрог замын алдаа (satellite position=ephemeris) ~ 2 m

Долгионы тархалтын хурд:

- Зохиомол алдаа (S/A) ~ 70 m 2000 оноос хойш байхгүй (GPS III)- Ионосфер давхаргын хугарал (ionosphere error)~ 4 m- Тропосфер давхаргын хугарал (troposphere error)~ 0.7 m

Хүлээн авагч:- Хүлээн авагчийн дамжуулах алдаа (receiver error)~ 0.5 m- Долгионы сарнилтын алдаа (multipath)~ 10 m- Геометр байрлалын алдаа (DOP): ~ дохио хүлээн авах өнцгөөс хамаарна (15)

Зохиомол алдааг тооцохгүйгээр нийт алдаа: ~ 30mwww.trimble.com

Тооцох алдаа

3-GNSS-ийн алдаа


Санамсаргүй алдаа

Тулгуур талын нөлөө (scale):

• Тулгуур талд

- Абслют тропосферийн засварын тооцоолол

- Ионосфер давхаргын засварын тооцоолол

-Тулгуур цэгийн өндрийн алдаа

• Тулгуур талын эхлэл, төгсгөлийн цэгүүд дээрхи

- Харьцангуй тропосферийн тооцоолол

- Тулгуур цэгийн байрлалын алдаа

- Хиймэл дагуулын тойрог зам, Антены фазын төвийн зөрүү, хуурмаг

долгион





Хөгжүүлэгч орон бүр өөрсдийн системийг анхдагч систем болгон авсан байдаг боловч бүгд Картезийн систем /Геоцентр/, WGS-84, ITRF системийг олон улсад /IGS /international GNSS service/-д ашигладаг.

3-GNSS-ийн солбицлын систем

WGS84 эллипсоид

https://www.facebook.com/internationalGNSSservice


WGS84 дэлхийн төвд эхлэлтэй, тодорхой он сар өдрийн

геоцентрийн байрлалыг 1984 онтой харьцангуйгаар эхлэл

болгон эрин хооронд хөрвүүлдэг

ITRF /International terrestrial reference frame/ дэлхийн

төвд эхлэлтэй, дэлхий дээр байрласан 200 гаруй

IGS-ийн CORS-ийн тусламжтайгаар төвийн

шилжилтийг тодорхойлж, эрин хооронд хөрвүүлдэг.

https://confluence.qps.nl/pages/viewpage.action?pageId=29855173


WGS84=ITRF(1994.0) + 10cm /height/ WGS84 /G1150/>>ITRF 2000

WGS84 /ell+epoch/=datum


2002-01-20

/G1150/

>>

Хөрвүүлэлтийн параметр


WGS84=ITRF(1994.0) + 10cm /height/ WGS84 /G1150/>>ITRF 2000

WGS84 /ell+epoch/=datum


2002-01-20

/G1150/

>>

Хөрвүүлэлтийн параметр


Босоо систем Эллипсоидын өндөр-Геоид=Ортометрийн өндөр

Олон улсад: EGM96

Монгол улс: Mongeoid 2012

• Статик(урт хугацааны)

(*.14n, *.14o,*.14g)-ийг агуулсан файл хэлбэрийн өгөгдөлтэй байх ба post processing байдлаар боловсруулна.

• Xo=(X1+X2…Xn)/n

• Yo=(Y1+Y2…Yn)/n

• Zo=(Z1+Z2…Zn)/n

• Real time (бодит хугацааны)X1, X2,..Xn,

Y1, Y2,..Yn

Z1, Z2,..Zn

RTK Солбицол тодорхойлогдсон хатуу цэг /Xt,Yt,Ht/>>тухайн агшны байрлалын мэдээлэл /Xt1, Yt1, Ht1/

Dx=Xt-Xt1

Dy=Yt-Yt1

Dh=Ht-Ht1

3-GNSS-ийн хэрэглээ

GNSS-ийн өгөгдөл

3-GNSS-ийн хэрэглээ

GNSS-ийн системийг байрлал тодорхойлох /зураглал, GIS, тээвэр, авто зам, хөдөө аж ахуй, сансар судлал, дэлхий судлал, геологи, цаг уур гэх мэт/ бүх л ажилд ашиглаж байна.

Анхаарал тавьсанд баярлалаа

Documents

GNSS гэж юу вэ?