Műholdas helymeghatározás II
Ebben a részben megismerkedünk
- a műholdas helymeghatározás mérési módszereivel, ezek között
- néhány pszeudotávolságmérésen alapuló eljárással úgymint
- és az alábbi fázismérésen alapuló technológiákkal:
- statikus relatív pontmeghatározás,
- gyors statikus relatív pontmeghatározás,
- kinematikus relatív helymeghatározás, illetve ez utóbbihoz kapcsolódva néhány
- néhány alkalmazással,
- és a GPS vevőkkel.
Mérési módszerek
Nagyon nehéz tiszta és világos terminológiát használni a GPS módszerek és sémák bemutatásakor. A technika folyamatos fejlődésben van, ami gyakran azt eredményezi, hogy egy kismértékben módosított régi módszernek vadonatúj elnevezést adnak. Ez még azzal is bonyolódik, hogy a különböző műszergyártók gyakran ugyanannak a módszernek is más-más nevet adnak. A fentiek magyarázzák, hogy miért döntöttünk úgy, hogy csak a legfontosabb, valóban különböző módszereket fogjuk szerepeltetni rövid összeállításunkban.
Az eredmény megjelenése, azaz a felhasználás szempontjából a módszereket két nagy csoportra oszthatjuk:
- az első csoport tagjai a mérés után gyakorlatilag azonnal szolgáltatják az eredményt, ezek a jelen idejű vagy real time módszerek;
- a második csoportba azok az elárások sorolhatók, melyek a mérési eredményekből utófeldolgozás - post processing során számítják a keresett mennyiségeket (leginkább a koordinátákat).
Utófeldolgozásra három okból lehet szükség:
- egy pont meghatározásához, a nagyobb pontosság érdekében, nagyon sok mérést végzünk, és gyakran, a műhold helyzetét sem a sugárzott, hanem a GPS ellenőrző központ által pontosított pályaadatokkal kívánjuk figyelembe venni;
- a mérőműszerben nincs megfelelő szoftver (ettől az esettől ma már eltekinthetünk);
- a meghatározandó mennyiségeket két (vagy több) vevő szimultán észleléseiből lehet kiszámítani, de a vevők között nincs rádiókapcsolat.
Kódfázis mérésen alapuló módszerek
Pontmeghatározás pseudo távolságokkal
Az első alapvető módszer a pontmeghatározás pseudo távolságok segítségével. Ez a módszer rendszerint jelen időben szolgáltat koordinátákat. Ha statikus üzemmódban használjuk (a vevő egy ideig a ponton tartózkodik) és nincs szükségünk jelen idejű koordinátákra, úgy a módszer pontossága eléri az egyméteres szintet. Ez a pontosság még javítható az utófeldolgozásban alkalmazott simító technikák segítségével.
A kinematikus pontmeghatározás pseudo távolságokkal (a vevő antenna a gépkocsira van szerelve és azzal együtt mozog) alkalmas arra, hogy a gépkocsi pályáját 10-100 m.-es pontossággal jelen időben meghatározza.
A távolságok különbségeit differenciális korrekcióként továbbítja az adatátviteli csatornán a mozgó állomásra. Ez utóbbi a korrekciók felhasználásával számítja és jelen időben kijelzi és tárolja a jármű helyzetét valamint ahhoz kapcsolva azokat a kiegészítő információkat (útszerelvények, elágazások, úthibák stb.), melyeket a kocsiban ülő operátor bebillentyűz. Természetesen a differenciális módszer nem csak gépkocsikon alkalmazható, de repülőgépeken, hajókon, traktorokon, földmunkagépeken és gyalog is.
A differenciális korrekciókat a bázisállomás (master) minden vehető műholdra külön-külön számolja és továbbítja a mozgó állomásnak (rover) ezért nem szükséges, hogy a vevő mindig ugyanazt a négy műholdat észlelje. A javításokon kívül a javítások ideje és változása is továbbításra kerül, így a rovernek lehetősége van, hogy a pillanatnyi javítást extrapolációval számolja.
Az üzeneteket az RTCM SC-104 nevű szabvány szerint küldik. A szabvány 2l féle üzenet típust különböztet meg, ezek közül az első és kilences típusú üzenetek tartalmaznak tulajdonképpeni differenciális korrekciót, azzal a különbséggel, hogy az egyes mind a 12 látható műholdra vonatkozó korrekciót egy üzenetben küldi, míg egy kilences típusú üzenet csak három műholdra vonatkozó javítást tartalmaz, azaz négy kilences üzenet egyenértékű egy első típusúval.
Először az USA-ban majd a világ többi országában is olyan szolgáltatást vezettek be, mely szükségtelenné teszi a felmérő csoportok számára bázisállomások telepítését. A bázisállomásokat ugyanis stacionárisan hozzákapcsolták a szolgálati vagy műsorszóró rádióadókhoz és a javításokkal ezek oldalsávját modulálják (hazánkban 1998 január elsején indul ilyen szolgáltatás).
Az első stacionáris javításközvetítő hálózatot az USA Parti Őrsége telepített a hajókkal kapcsolatot tartó rövidhullámú rádióadó hálózat felhasználásával. Az újabb szárazföldi rendszerek esetén előnyben részesítik a műsorszóró UHF és VHF adókat, mivel ezek nagyobb sávszélessége gyakoribb üzenetek küldését teszi lehetővé.
Természetesen a légi közlekedés számára ez a megoldás több okból sem jó ezért az USA repülésirányítási hatósága (FAA) kidolgozta a WAAS projektet (nagy térségi javítórendszer angol szavai kezdőbetűiből képzett rövidítés), 24 db., az USA területén egyenletesen elosztott megfigyelő állomás adatait egy földi állomás a külön e célból fellőtt geostacionáris pályára állított műholdra továbbítja, mely kettős szerepet játszik (3.108 ábra). A geostacionáris műhold, melyet az amerikai szakzsargonban a "pseudo satellite" azaz ál-műhold szó párból pseudolite-nek neveznek a GPS L1 frekvenciájához közeli 1575.42 MHz-es frekvencián sugároz, melyet a repülőgép GPS vevője közvetlenül vesz (nincs tehát szükség külön rádió kapcsolatra). A pseudolite jele az RTCM SC-104 szabvány szerinti differenciális korrekciós üzeneteken kívül azonban még a GPS-éhez hasonló távolságmérő kódot is sugároz és így a repülőgépen végzett pseudo távolságmérést egy értékkel kiegészíti.
Mivel ez a rendszer csak u.n. első kategóriájú leszállást (a látótávolság nagyon rövid, de nem zérus) biztosít, ezért a FAA terveiben szerepel egy LAAS (helyi javítórendszer) elnevezésű projekt is (3.109 ábra), mely a leszálló pálya mellé telepített stacionáris állomásról olyan pontos differenciális javításokkal látja el a repülőgép GPS vevőjét, hogy a gép a GPS információra támaszkodva a harmadik kategóriájú leszállásra (zérus látótávolság) is alkalmas legyen.
|
|
Mivel a szárazföldi differenciális helymeghatározás pontossága megköveteli, hogy a bázis állomások 100 km.- 200 km. körüli távolságra legyenek a mozgó állomásoktól ez jó összhangban van az URH adók telepítési sűrűségével. A mozgó állomás a javításokat egy vevőegység segítségével tudja venni és átalakítani. Az államilag sugárzott javítások vétele az USA-ban ingyenes, a helyenként előforduló magánszolgáltatók, bérleti díj ellenében kódkártyát illesztenek a vevőhöz.
A módszer pontossága sok tényezőtől függ. Ezek közé soroljuk
- a szelektív elérhetőséget (SA);
- a javítási üzenetek gyakoriságát;
- a javítást hordozó rádióhullámok vételi körülményeit;
- az telepített és mozgó műszer kód meghatározási pontosságát;
- a korrekciós jelsorozat típusösszetételét;
a visszaverődések mértékét és hatásuk csökkentését.
Sztenderd szárazföldi esetben, jó minőségű telepített és vevőállomást feltételezve, az SA aktuális, viszonylag alacsony szintjén, ha az RTCM SC-104 szabvány által javasolt, az URH sávban lehetséges maximális javítási gyakorisággal sugározzák a javításokat (50 bit/s adatsebesség esete, ami 21 másodpercenkínti új javítást jelent 12 műholdra), a helymeghatározás középhibája 95%-os valószínűségi szinten jobb mint 3 méter (3.110 ábra).
Az előző bekezdésben azért hangsúlyoztuk ki a sztenderd
körülményeket, mivel egyrészt a polgári célú C/A kódú vételt az amerikaiak Sztenderd
Helymeghatározó Szolgáltatásnak (SPS) nevezik, másrészt két műszaki újdonsággal
igyekeznek az egyes cégek napjainkban tökéletesíteni a DGPS vevőket, melyek
túlmutatnak a sztenderd technikai megoldásokon. Ezeket az újításokat azonban
egyelőre rendszerint csak mint "extrákat" forgalmazzák.
|
|
|
Az egyik ilyen megoldás a Narrow CorrelatorTM, egy olyan technika, mely a keresztkorrelációs kódfázis mérési technikát tökéletesíti. A módszer lényege, hogy akkor lehet a vett és a referencia kód relatív helyzetét pontosan megmérni, ha sikerül a vett jelek derékszögű négyszög alakját megőrizni, ez pedig a Furier sorok elmélete alapján akkor lehetséges, ha a figyelembe vett frekvencia tartomány végtelen.
A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy nagyon széles
frekvencia spektrumból kell a jeleket helyreállítani. A technika ujdonsága
többek közt abban van, hogy azokkal az oldalsávokkal dolgozik, melyeket
a sztenderd vevők kiszűrnek a vett jelből.
A visszaverődések csökkentésére kidolgozott technológia (MET) a kódfázismérést végrehajtó áramköri hurkot egészíti ki egy úgynevezett MRDLL áramkörrel, mely a maximimum likelihood módszerrel meghatározza az eredeti és a visszavert hullám paramétereit, majd a rendszer ezekből az értékekből javítja az eredeti kód fázismérő szolgáltatta eredményeket.
Elvileg az antenna kialakítással is csökkenteni lehet a visszaverődések hatását, ezek a megoldások azonban egyelőre még kutatási stádiumban vannak.
Vivőhullám fázismérésen alapuló módszerek
A második alapvető módszer a vivőhullámok fázisából meghatározott pseudo távolságokat használja. A távolság határozatlanságát (a teljes vivőhullámok számát a vevő és a szatellita között) vagy a helymeghatározás megkezdése előtt valamilyen inicializálási eljárással kell meghatározni, vagy a hullámszám meghatározható magában helymeghatározási folyamatban is: ezt nevezik "röptében" (OTF) történő határozatlanság feloldásnak. Mindkét esetben legalább két vevőre van szükségünk valamint egy ismert koordinátájú pontra. Az OTF-hez e mellett olyan vevők szükségesek, melyek mind az L1 mind az L2 frekvencián képesek mérni, és mindkét vevőnek legaláb öt azonos műholdat kell észlelnie.
A statikus relatív pontmeghatározás esetén az egyik vevő az ismert koordinátájú alapponton mér, míg egy vagy több másik vevő a meghatározandó új pontokon. A méréseket az ismert illetve új pontokon szimultán kell végezni ugyanazokra a műholdakra (3.111 ábra). |
|
A mérés időigénye a régi és új pontok távolságától függ: 15-30 km. hosszú vonalak esetén mintegy 1.5-2 óra, A statikus relatív pontmeghatározás biztosítja a legnagyobb pontosságot (a fenti távolságok esetén mintegy 1 - 2 cm.-t), ezért ezt a módszert kizárólag geodéziai, felsőrendű alappont meghatározásra használják. Ez a pontosság még tovább növelhető, ha az utófeldolgozásban a javított pályaadatokat használják. A szakirodalom szerint a pontosságnövekedés ebben az esetben 5 - 10 szeres is lehet.
Az újabb szoftverek lehetővé teszik a gyors statikus relatív pontmeghatározást. Ez a technika kombinálja a kód és vivő fázis méréseket a statikus inicializálás gyorsítása érdekében. A módszer tehát mind kódokból történő pseudo távolság méréseket mind pedig mindkét frekvencián történő fázisméréseket használ a helymeghatározáshoz. Egy mérés 5 - 10 percig tart, a módszer pontossága egy nagyságrenddel rosszabb mint a statikus relatív helymeghatározásé. Rendszerint alappont sűrítésre használják.
|
|
A pontos módszerek közül a vivőhullám fázisméréssel végrehajtott kinematikus relatív helymeghatározás (3.112 ábra) bizonyult a legtermelékenyebbnek. Az első lépés a két vevő inicializálása. Számtalan megoldást ismerünk e feladatra. Az inicializálás nem más mint a teljes hullámok számában lévő határozatlanság feloldása a mérés előtt. Az inicializáláshoz szükségünk van egy távolságra amit bázisnak neveznek. Attól függően, hogy a bázist milyen módon határozzák meg az inicializálási eljárásokat három főcsoportba oszthatjuk. |
Az első módszer abban az esetben használható, ha nagy pontossággal (3-5 mm.) ismerjük az ismert alappont és az első új pont távolságát. Ennek a bázisnak rövidnek kell lennie, a távolság nem haladhatja meg a két kilométert.
Második módszerként azt az esetet tárgyaljuk, amikor a bázis másik végpontját statikus relatív helymeghatározással határozzuk meg. Ebben az esetben a régi és új ponton 1-2 órás szimultán méréseket végzünk, majd az eredményt az utófeldolgozásból nyerjük.
A harmadik módszernek külön neve van 'swapping', ami magyarul 'cserélgetésnek' fordítható. Az inicializálás első fázisában az A vevő az ismert alapponton dolgozik, a B vevő pedig az első új ponton. Néhány percnyi észlelés után a két állomás helyét meg kell cserélni, de úgy hogy csere közben is észleljenek legalább 4 műholdat. A harmadik lépésben hasonló feltételek mellett, azaz az észlelést tovább folytatva visszaállítják az állomások kezdetben elfoglalt helyzetét. Ezt az inicializálási módszert és az azt követő kinematikus felmérést próbáltam bemutatni a következő appletben, mely természetesen csak a .htm változatban működik. Az animáció és a rajzok minőségéért elnézést kérek. Mentségemre csak azt hozhatom fel, hogy így is 38 képet kellett rajzolnom, illetve, hogy a rajzolás sohasem volt erős oldalam.
Az inicializálás után az A vevő folytatja a mérést az ismert ponton míg a B vevő az úgynevezett vándor (angolul rover) bejárja a megmérendő pontokat. (Az appletben csak két pont megmérése volt a feladat).
Az egész mérés ideje alatt (tehát a pontok közötti úton is) mindkét vevőnek folyamatos kapcsolatot kell fenntartania legalább négy műholddal. Ahhoz hogy ezt a feltételt teljesíteni lehessen igen gondos előzetes terepszemlével kell kijelölni a vándor útját. A fák, épületek, vezetékek stb. akadályozhatják a hullámterjedést, ezért a módszer csak teljesen nyílt területek felmérésére alkalmas. A módszer pontossága a centiméteres tartományba esik.
Azok a módszerek, melyek a vivőhullám fázismérésén alapulnak a koordinátákat általában utó-feldolgozásos üzemmódban számítják. Ez azzal magyarázható, hogy a koordináták számításához legalább két mérőállomás azonos idejű mérési eredményeire van szükség. Napjainkban azonban már olyan kereskedelmi berendezésekről is olvashatunk a szakfolyóiratokban sőt a reklámokban is, melyek azt a célt tűzik ki, hogy rádió-adatátvitel és pótlólagos terepi számítóegység segítségével e módszerrel is jelen idejű koordináta meghatározást biztosítsanak.
Amint azonban már említettük, az OTF (röptében inicializáló) real
time kinematikus rendszerek a mellett, hogy a szabatos geodéziai
vevőknél megszokott módon mind az L1 mind az L2 hullámokat veszik
egyszerre legalább 5 műholdat kell, hogy vegyenek és RTCM SC-104 szabvány
szerinti üzeneteket adó és vevő autonóm rádió adó-vevő felszereléssel kell
rendelkezniük. Arról azonban még nem szóltunk, hogy ezeknek az adó-vevőknek a hatósugara
10-15 km.
Figyelmet érdemel az is, hogy mi az OTF szerepe. Használatára általában
nem a mérés indításakor van szükség, akkor valamelyik ismertetett módon
(általában két ismert alappontra támaszkodva) elvégzik az iniciálást. Az OTF
akkor kap szerepet, ha valamilyen külső vagy belső okból a kapcsolat a
műholddal megszakad és az inicializálást mérés közben kell helyre állítani.
Fel szeretnénk hívni az olvasó figyelmét arra is, hogy az amerikai irodalom rendszerint a relatív kinematikus meghatározást is "differenciális GPS"-nek nevezi és vagy hozzáteszi, hogy vivőfázis mérésen alapul, vagy nem.
Összefoglalva a különböző GPS technikák tulajdonságait alkalmazásukra az alábbi következtetéseket vonhatjuk le.
A relatív statikus helymeghatározás a leghatékonyabb eszköze az országos vízszintes alappont hálózat létrehozásának.
A gyors relatív statikus technikák alkalmasak az alappont sűrítésre, de a szoftver és hardver magas ára egyelőre hátráltatja széleskörű alkalmazásukat.
A differenciális helymeghatározás jól használható az 1:10000, és 1:25000 méretarányú felmérésekben, különösen az úthálózat vonatkozásában, mivel ezen a gépkocsi gyorsan tud mozogni.
A relatív kinematikus helymeghatározás használható nyílt területek nagyméretarányú háromdimenziós felmérésére, de egyelőre az elektronikus tahimetria olcsóbb és eredményesebben használható az ilyen jellegű feladatokban.
Ha a GPS vevőt gépkocsiba szerelik ez a módszer is széleskörűen alkalmazható a közúthálózati fedvények létrehozására és aktualizálására.
A háromdimenziós felmérés említése óhatatlanul kikényszeríti, hogy szóljunk néhány szót a GPS magasságmérő képességéről.
Ha nagyon röviden akarunk fogalmazni akkor azt kell mondanunk, hogy a GPS-el meghatározott ellipszoid feletti magasságok mintegy 1.5-2-szer pontatlanabbak a vízszintes koordinátáknál. Nagyobb probléma azonban, hogy a számunkra megszokott ortometrikus magasságot csak akkor számíthatjuk ki az ellipszoid feletti magasságból, ha ismerjük az adott pontban a geoidundulációt . Ez azonban kellő megbízhatósággal az esetek többségében nem áll rendelkezésünkre.
Ezek azok az okok, amiért a GPS vízszintes helymeghatározó képességét helyeztük tárgyalásunk homlokterébe. Megállapíthatjuk, hogy a GPS önmagában nem képes átfogó megoldást adni a földi felmérés problémáira.
A leghasználhatóbb módszer a differenciális helymeghatározás, de bizonyos esetekben ennek az alkalmazhatósága is korlátozott. Amint említettük a módszer megbízhatósága 1 - 5 m. (egyes szerzők 5 - 10 m.-ről is írnak), így nem használható a nagyméretarányú felmérésben. Bár a módszer nem igényli a folyamatos kapcsolatot a mozgó állomás és a műholdak között, mérni csak ott lehet ahol a kapcsolat létezik. Miután a műholdakkal a kapcsolat helyreállt egy bizonyos ideig a mérések kevésbé pontosak, ezért csökkenteni kell a mérési sebességet.
A közutak felmérése folyamatos adatokat igényel azokon a helyeken is, ahol a műholdakra nincs rálátás, mint mély bevágásokban, erdőkben városokban stb. A kiesett zónák pótlására olyan mérő gépkocsikat készítenek, melyek kiegészítő navigációs rendszerekkel vannak ellátva (fordulat számláló, elfordulásmérő, sebességmérő, inerciális rendszer stb.). A szoftver ezek adatai segítségével végzi az interpolációt a kapcsolat megszakadása és újrafelvétele között. Meg kell említenünk, hogy a mérőkocsikat gyakran felszerelik digitális sztereó kamarákkal illetve videó felvevő berendezésekkel, az ilyen együtteseket mobil mérőrendszereknek hívjuk. Ha a kamarákat és a GPS vevőt szinkronizálják, úgy lehetővé válik az úttartozékok billentyűzés helyetti automatikus rögzítése, e mellett az attraktívabb helyszínek multimédiás megjelenítése, műtárgy-, épület homlokzatok felmérése stb.
A differenciális helymeghatározást gyakran alkalmazzák nagy területen szétszórt objektumok (pld. öntözőhálózat csatornaszemei) felmérésére. A módszer igen hatékony, ha a műholdakra való rálátást nem akadályozzák a fák vagy épületek. Ellenkező esetben azonban a poláris felmérés, vagy ívmetszés hagyományos részletmérési módszereit kell alkalmazni. Ilyen esetekben két segédpontot mérünk a GPS-el majd az objektumot a két pont által alkotott mérési vonalról a korábbiakban elmondottak szerint bemérjük.
A tanulság az, hogy ilyen jellegű feladatoknál a GPS vevőn kívül legalább egy távmérőt és teodolitot kell a kocsiban magunkkal vinnünk.
A GPS adatgyűjtésről szóló fejezeteket néhány gyakorlati jelentőségű műszeres újdonsággal zárjuk.
Sajnos nem vállalkozhatunk arra, hogy részletesen ismertessük a GPS vevőket, illetve vevő rendszereket, mivel ez túlnő e fejezet keretein. Amit itt nyújtani tudunk az iránymutatás az olvasónak arra vonatkozóan, hogy hol mit keressen, ha GPS vevőt akar használni.
Mindenek előtt érdemes elmondani, hogy mit értenek a GPS vevők gyártói vevő rendszereken. A legtöbb felmérési alkalmazás legalább két vevőt igényel, gyakran szükség van közvetlen rádiókapcsolatra, a differenciális javítások dekódolására, illetve a jelen idejű,- vagy utófeldolgozáshoz szoftverre és számítógépre, nos ezek együttesen valamint a számtalan kiegészítő (műszerláb, műszertalp, kábelek, akkumulátorok, töltők, memóriák, stb.) alkotják a kérdéses rendszert.
Hogyan osztályozhatjuk a GPS vevőket?
- Alak szerint,
- felhasználás, szerint,
- műszaki paraméterek szerint
- és működési elv szerint.
|
|
3.113 ábra - Magellan 4000 tipusú kézi GPS vevő |
|
3.115 ábra - ASHTECH Z-12-es vevő |
3.114 ábra - Trimble Pathfinder rendszer ProXRS vevővel |
|
3.116 ábra - "Fekete doboz" ASHTECH GG-24-es szenzorral |
|
Az alak szerinti osztályozás nagyjából fedi a felhasználás szerinti osztályozást is. Ezen belül megkülönböztetünk:
- kézi GPS vevőket,
- (gyalog) felmérő rendszereket,
- statikus felmérő rendszereket,
- beépített GPS szenzorokat.
Természetesen mint minden osztályozás ez is tartalmaz kompromisszumokat, de talán segíti az eligazodást.
A kézi GPS vevők önálló kézben tartható műszerek, általában turista célokat szolgálnak. A 3.113. ábrán látható MAGELLÁN 4000 XL típusú rendszer például beépített antennával, térképező szoftverrel és viszonylag nagy diszplével rendelkezik, melyen folyamatosan megrajzolja a megtett utat. Ára kb. 300 angol font. Az ehhez a kategóriához tartozó műszerek lényegében a műszaki megbízhatóság, és megjelenítési, transzformálási képességekben különböznek, az egyszerűbb berendezések már 200 angol fontért beszerezhetők. Hasonló képességű vevők hobby hajózási célra telepíthető kialakításban is készülnek.
A (gyalog) felmérő rendszerek alaprendeltetése tulajdonképpen megegyezik a földi felmérésnél használt elektronikus tachiméterekével.
|
|
|
Ahogy azt a 3.117 ábrán láthatjuk a földmérő kezében viszi az antennát és a kézi adatgyűjtő-vezérlőt tartó rudat (a kézi adatgyűjtő-vezérlő a rúdhoz kötött tartó elemre helyezhető illetve arról kézbe vehető) és a rúddal rááll a pontra. Ezután bebillentyűzi a szükséges leíró adatokat valamint kezdeményezi a koordináta számítást és rögzíti az attribútumokat és a koordinátákat, majd a következő pontra megy. A hátizsákban helyezik el a fekete dobozba épített vevő-szenzort valamint a rádió vevő berendezést. Bár az ábrán nem teljesen látszik a mérőrendszerhez tartozik még egy telepített vevő is, mely számolja és sugározza a differenciális kód vagy fázismérési korrekciókat (ez a vevő csatlakozhat egy nyilvános rádióadóhoz is, amint erről fentebb már szóltunk).
Északamerikában a rendszert kézi adatrögzítő helyett előszeretettel úgynevezett toll számítógéppel (pen computer) használják.
Hasonló mozgó egységet (rover) mutat be a 3.114-es ábra is talán csak azzal a különbséggel, hogy a Trimble saját adatrögzítő-vezérlővel és szoftverrel látja el a Pathfinder-nek keresztelt rendszerét.
Talán még érdekesebb ergonómiai szempontból a 3.118. ábrán látható Trimble Total Station 4800, mely már nem igényel hátizsákot, ugyanis mind a GPS vevőt, mind a rádió modemet és antennáját a rúd tetejére a GPS antennával egybeépítve helyezték el, míg az akkumulátorok a rúd alsó részébe foglalnak helyet. A berendezés komplett súlya 3.9 kg.
A statikus felmérő rendszerek alatt olyan GPS vevő kialakítást értünk, melyet hosszabb állásponton tartózkodás indokol. A 3.115 ábrán látható kialakítás szükségtelenné teszi a kézi vezérlőt és a hátizsákba helyezhető szenzort, mivel mindezek egy kijelzővel, gombokkal, ki,- és bemeneti csatlakozókkal ellátott műszerházba kerülnek beépítésre. A műszerhez kábelen csatlakozó antennát pillértalpra esetleg műszerállványra rögzítik.
Három- négy évvel ezelőtt az alappont meghatározáshoz szinte kizárólag ilyen kialakítású vevőket alkalmaztak. Ma is ilyen a referencia pontokon állandóan működő fő (master) állomások design-ja.
A beépített GPS szenzorokat még számos alcsoportra lehet osztani. Legáltalánosabb a 3.116 ábrán látható fekete doboz megoldás, mely RS-232-es soros vonalakon keresztül csatlakozik bármely mérő-együtteshez.
A másik megoldásban a szenzort számítógép kártyaként alakítják ki (PCMCIA), mely hasonlóan a hangkártyához vagy a grafikus kártyához bármely korszerű asztali számítógépbe bedugható.
Egy harmadik variánsban a számítógépbe (rendszerint laptop-ba) beépítik a szenzort tartalmazó kártyát, ezt a típust a bedugható kártyától megkülönböztetendő GPS board-nak hívják angolul.
A felhasználás szerinti osztályozásban követhetjük a fejezet módszereit. Beszélhetünk egyszerű navigációról (autonóm pseudo távolság méréssel polgári és katonai variánsban), differenciális navigációról (rendszerint repülőgépeken és gépkocsikon, illetve a parti őrség hajóin), fázismérésen alapuló abszolút és relatív pontmeghatározásról (szabatos geodéziai mérések), GIS adatok gyűjtéséről vagy részletpont meghatározásról a különböző pontossági igényeknek megfelelően differenciális kódméréssel illetve differenciális fázisméréssel (kinematikus módszer). Ez utóbbi esetében megkülönböztetjük a jelen idejű illetve az utófeldolgozással történő adatszolgáltatást. A GIS adatok gyűjtésénél a gyalog mérés mellett egyre nagyobb szerepe van a mozgó járművön történő mérésnek. Beépített GPS rendszereket használnak újabban a légifényképezést végző repülőgépeken is, melyekkel nem csak a vetítési középpont koordinátáit határozzák meg, hanem négy kiegészítő antenna segítségével, a repülőgép tengelyei körüli elfordulások közelítő értékeit is mérni tudják.
A működési elv alapján történő osztályozás két főcsoportja a pseudo távolságot mérő és a fázis mérő GPS vevők. Az első csoportot tovább bonthatjuk a szerint, hogy csak a C/A kódot vagy a P kódot is mérik. A további finomságokat a hardver és a szoftver teljesítmény jellemzői vagy más szóval műszaki paraméterei határozzák meg.
Csak néhány műszaki paramétert szeretnénk megemlíteni, mivel el szeretnénk kerülni hogy a sok paraméter elterelje a figyelmünket a lényegről.
- A vehető rendszerek száma A GPS vevők közül egyelőre egyedül az ASHTECH készülékek képesek arra, hogy egyidejűleg vegyék mind a GPS mind a GLONASS jeleit, s ezzel nem csak az SA okozta hibákat képesek kiszűrni, de normális körülmények között is megduplázzák az észlelések megbízhatóságát.
· A vehető frekvenciák száma Ha a rendszerünket pontos vagy jelen idejű fázismérésre akarjuk használni, úgy a vevőnek alkalmasnak kell lennie, mind az L1 mind az L2 frekvencia vételére. Az ilyen vevőket kétfrekvenciás vevőknek hívják.
· A differenciális korrekciók létrehozása, adása, vétele és felhasználása Ha nincs a munkaterületen nyilvános rádióadón sugárzott differenciális korrekció szolgáltatás, úgy saját master állomással kell rendelkeznünk, mely képes a korrekciós jeleket kiszámolni, az RTCM SC-104 szerint bekódolni és rádióadón a rover felé kisugározni. Ha maximális pontosságra törekszünk, úgy a masternek rendelkeznie kell a Narrow Correlator és a MET technikai megoldásokkal.
Akár van nyilvános adás akár nincs a rovernek rendelkeznie kell rádióvevővel, dekódolóval és olyan szoftverrel, mely a korrekciós jeleket figyelembe veszi a jelen idejű koordináta számítás során. Nyilvános adás esetén ezen kívül még a szolgáltató kódkártyájára is szükség lehet (ha az adás nem ingyenes).
- Csatorna szám és OTF A pontmeghatározó GPS vevőknek egyidejűleg több műholdat kell észlelnie (azaz több csatornásnak kell lennie). A jobb vevők 8 vagy annál több csatornával rendelkeznek.
A röptében való inicializáláshoz megfelelő szoftver mellett arra is szükség van, hogy a rendszer mind az L1, mind az L2 frekvenciát mérje.
A fejezet végén szóljunk néhány szót a műszergyártó cégekről is.
Sok hagyományos geodéziai műszergyártó pld. a Leica, Topcon, Sokkia, Geotronics, stb. is gyárt GPS vevőt, mégis a geomatikai gyakorlatban azoknak a cégeknek a termékei terjedtek el, melyeket a műszerosztályok bemutatásakor megemlítettünk:
- A MAGELLAN vezető szerepet játszik a kispontosságú navigációs GPS vevők gyártása terén, melyek a hobby mellett jól használhatók kisméretarányú térképezést végző specializált expedíciók munkájában.
· A TRIMBLE elsősorban jó piaci munkája következtében döntő szerepet játszik a hagyományos geodéziát felváltó GPS technikák megvalósításában.
· Akik valóban ragaszkodnak a kiváló minőséghez és a valóban maximális pontossághoz azok az ASHTECH termékei közül válogatnak, illetve az ASHTECH-ből kivált legkiválóbb szakemberek által alapított JAVAD ultramodern, nagy pontosságú termékeit vásárolják.
· a következő részben a mobil térképező rendszerekkel foglalkozunk
· esetleg visszatérhet az előző részhez
· illetve a tartalomjegyzékhez
Megjegyzéseit E-mail-en várja a szerző: Dr Sárközy Ferenc