Satelitarna lokalizacja Pojazdów
System GPS zrewolucjonizował nawigację lądową, morską, lotniczą a nawet kosmiczną. Przede wszystkim z tego względu, iż jest on dostępny przez 24 godziny każdego dnia w roku oraz jego działanie nie zależy od warunków atmosferycznych na danym terenie. Ponadto najprostsze odbiorniki służące do nawigacji są niewielkich rozmiarów i stosunkowo niedrogie.
Poniżej przedstawiono wyjaśnienie kilku podstawowych zagadnień oraz terminów przydatnych przy pracy z ręcznym turystycznym odbiornikiem GPS.
Pozycja (Position)
Odbiornik GPS oblicza swoją pozycję w
trzech wymiarach (długość i szerokość geograficzna oraz wysokość n.p.m.)
za pomocą przynajmniej czterech pomiarów pseudoodległości, które określają
odległość pomiędzy anteną odbiornika a antenami satelitów GPS. Czwarty
pomiar potrzebny jest do obliczenia błędu zegara odbiornika. Procedura ta
nazywa się trilateracją. Jeśli znana jest jedna ze współrzędnych
odbiornika np. wysokość n.p.m. albo wiadomo jaki jest błąd zegara, wówczas
do wyznaczenia pozycji wystarczają jedynie trzy pomiary. Najbardziej
nowoczesne odbiorniki GPS są w stanie śledzić ponad osiem satelitów
jednocześnie i dokonywać pomiaru pozycji na podstawie wszystkich
otrzymywanych sygnałów GPS.
Po wyłączeniu przez rząd USA celowego zagłuszania sygnału tzw. SA w maju br., możliwe jest uzyskanie dokładności pomiaru nawet rzędu 10 m z prawdopodobieństwem 95%. Dokładność pomiaru zależy bowiem również od wpływu takich czynników jak: opóźnienie sygnału w związku z przejściem przez warstwę atmosfery, odbicie sygnału oraz geometria układu odbiornik-satelity.
Odbiornik zazwyczaj wyświetla współrzędne w kilku możliwych formatach: stopniach, minutach i sekundach; stopniach i minutach; tylko w stopniach lub w wartościach dodatnich lub ujemnych siatki układu współrzędnych (wartości dodatnie to kierunki północne i wschodnie, natomiast ujemne to południowe i zachodnie). Pierwotnie odbiornik oblicza współrzędne w odniesieniu do Światowego Systemu Geodezyjnego 1984 (WGS84). Istnieje jednak możliwość przetransformowania tych współrzędnych przez odbiornik do innego układu odniesienia wybranego przez użytkownika spośród układów zawartych w menu. Niektóre urządzenia mają zdefiniowane nawet 100 takich układów. Istnieje również możliwość zdefiniowania własnego układu odniesienia użytkownika poprzez wprowadzenie parametrów w odniesieniu do układu WGS84. W przypadku korzystania z urządzenia GPS równolegle z mapą topograficzna, ważne jest aby siatki oraz układy odniesienia, w których odczytywane są współrzędne zarówno z mapy jak i z odbiornika były takie same. W przeciwnym razie pozycje odczytane z mapy i odbiornika GPS mogą się różnic o setki metrów. Najbardziej popularną siatką wykorzystywaną w nawigacji lądowej jest Uniwersalna Siatka Transwersalna Merkatora (UTM).
Azymut (Bearing)
Azymut jest katem poziomym mierzonym
pomiędzy linią przechodzącą przez dwa określone punkty a kierunkiem
północnym zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara w wartościach od 0
do 360o.
Odległość (Distance)
Odbiornik GPS oblicza odległość
geodezyjną pomiędzy swoją obecną pozycją i następnym punktem drogi lub
pomiędzy dwoma dowolnymi punktami drogi w odległości najbliższych 100 m.
Większość odbiorników posiada opcje wyboru jednostek, w których podawana
jest odległość.
Kurs i tor (Course and Track)
Kierunek poziomy, w którym
poruszamy się z odbiornikiem wyrażony jako odległość kątowa mierzona
zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara, poczynając od kierunku
północnego, nazywany jest kursem. Czyli jest to po prostu azymut linii,
wzdłuż której się poruszamy. W zastosowaniach morskich termin odnosi się
ściśle do kierunku na wodzie z pominięciem efektu prądów morskich i innych
ruchów morza. Kierunek w odniesieniu do powierzchni ziemi nazywany jest
torem. Niemniej jednak terminy kurs i tor są często używane zamiennie
szczególnie w nawigacji lądowej i lotniczej.
Zadany tor (Desired Track)
Jest to azymut pomiędzy
punktem początkowym i końcowym trasy.
Kurs właściwy (Course Made Good)
Termin ten służy do
opisywania kierunku od poprzedniego punktu drogi do obecnej pozycji
.
Prędkość (Speed)
Poza obliczaniem swojej pozycji,
odbiornik GPS może również podawać informację o swojej aktualnej
prędkości. Dokonuje tego przy wykorzystaniu wartości przesunięć
pomierzonego efektu Dopplera fazy sygnału GPS.
Prędkość właściwa (Speed Made Good)
Określa przewidywaną
wartość prędkości z jaką odbiornik będzie się zbliżał do danego punktu.
Błąd zejścia z trasy (Cross-Track Error)
Stopień zejścia
z kursu jest określany mianem błędu zejścia z trasy. Jest to odległość
mierzona prostopadle od zadanego toru do obecnej pozycji. Odbiornik GPS
stale oblicza błąd zejścia z trasy i wyświetla go na wskaźniku odchylenia
kursu (CDI).
Czas do zakończenia podróży (Estimated Time en Route)
W
oparciu o prędkość właściwą, odbiornik oblicza, ile czasu potrzeba na
osiągniecie następnego punktu. W ten sam sposób oblicza również czas, jaki
jest potrzebny na pokonanie odległości do pomiędzy każdym z następnych
punktów. Suma tych czasów daje w wyniku czas potrzebny do zakończenia
podróży.
Szacowany czas przybycia (Estimated Time of
Arrival)
Poprzez dodanie czasu, jaki pozostał do zakończenia
podróży do obecnego czasu wskazywanego przez odbiornik GPS, obliczany jest
czas przybycia do następnego lub dowolnego punktu. Odbiornik GSP może
również podawać wartości innych parametrów, takich jak całkowita przebyta
odległość, czas jaki upłynął od momentu rozpoczęcia podróży oraz inne
przedziały czasowe, jak również średnią prędkość w czasie drogi.
Mapa elektroniczna
Nawet najprostsze odbiorniki GPS
posiadają możliwość graficznego przedstawiania obecnej pozycji odbiornika,
najbliższe punkty drogi, planowaną trasę oraz aktualną historię drogi.
Niektóre z nich mogą również określać odległość oraz azymut od obecnej
pozycji odbiornika do dowolnego punktu na mapie. Natomiast lepsze
odbiorniki posiadają wbudowane mapy przedstawiające sieć dróg oraz linie
brzegowe oraz inne szczegóły topograficzne terenu.
Dokładniejsza nawigacja
Pomimo, że dokładność nawigacji
przy wykorzystaniu samodzielnych odbiorników GPS jest zadawalająca dla
wielu zastosowań, szczególnie teraz, gdy SA zostało usunięte, jeszcze
lepsze dokładności można osiągnąć dzięki zastosowaniu korekcji
różnicowej.
Użytkownik odbiornika GPS powinien zawsze mieć na względzie, że
informacje o pozycji odczytane z odbiornika GPS należy zawsze porównać np.
z mapą topograficzną. Zawsze również powinien być pod ręką alternatywny
system nawigacyjny, na wypadek gdyby zaistniały okoliczności, w których
odbiornik nie będzie mógł poprawnie funkcjonować. Sternicy jachtowi
powinni nadal mieć na wyposażeniu sekstant i wiedzieć, jak należy go
używać. Turysta natomiast powinien nadal wiedzieć, jak nawigować przy
pomocy mapy i kompasu.
Na podstawie GPS World, październik 2000
www.toro-art.pl