+++ to secure your transactions use the Bitcoin Mixer Service +++

 

IV. FEJEZET
M�holdas helymeghat�roz� �s kommunik�ci�s rendszerek

1. M�holdas rendszerek �ltal�nos ismertet�se

1.1.Bevezet�s

A vil�gm�ret� h�rk�zl�s lebonyol�t�s�ra ma m�r elengedhetetlen a m�holdak alkalmaz�sa. A m�holdakat azonban nemcsak kommunik�ci�s c�lokra, hanem helymeghat�roz�sra is sz�lesk�r�en alkalmazz�k.
Ebben a fejezetben t�j�koztat�st adunk a m�holdak, m�holdas rendszerek �ltal�nos fel�p�t�s�r�l, t�pusair�l �s alkalmaz�si lehet�s�geir�l.

39. �bra: Fed�lzeti transzponder v�zlata

A m�hold egy igen �ltal�nos fel�p�t�s�t mutatja az 39. sz. �bra. Az alkalmazott m�hold fed�lzet�n a r�di�csatorn�k t�bbnyire egyszer� ism�tl��llom�sok - retranszl�torok, vagy transzponderek - amelyek a f�ldi �llom�sokr�l �rkez� r�di�jelek - �zenetek - v�tel�re, er�s�t�s�re, �ttranszpon�l�s�ra �s a f�ld fel� t�rt�n� �jra kisug�rz�s�ra alkalmasak. A m�holdak fed�lzet�n egyre t�bb transzponder helyezhet� el, de m�g ez is megt�bbsz�r�zhet� a frekvencia �jrafelhaszn�l�s�val. (1990-ig 60000 t�vbesz�l� csatorna m�k�d�tt, jelenleg m�r t�bb sz�zezer). A jelenleg alkalmazott frekvenci�k a m�holdas h�rk�zl�sben leggyakrabban az 1,5; 4; 6 �s 12 GHz-es s�vot haszn�lj�k, de egyre ink�bb elterjed a 20 �s 30 GHz-es tartom�ny alkalmaz�sa is.

40. �bra: T�bbsz�r�s hozz�f�r�s� rendszer fel�p�t�se

A m�hold ''l�t�sz�ge''-amelyt�l a besug�rzott ter�let nagys�ga f�gg-meglehet�sen nagy, ez�rt sok f�ldi �llom�s k�z�tt l�tes�thet� folyamatos, egyidej� �sszek�ttet�s. Ezt nevezz�k t�bb f�ldi �llom�s hozz�f�r�si lehet�s�g�nek, t�bbsz�r�s hozz�f�r�si m�dszernek. Ilyen rendszer �ltal�nos fel�p�t�se l�that� a 40. sz. �br�n, ahol a MUX multiplexer-t jelent (l�sd k�s�bb). A t�bbsz�r�s hozz�f�r�s lehet FDMA /Frequency Division Multiplex Access/ frekvenciaoszt�sos t�bbsz�r�s hozz�f�r�s, TDMA /Time Division Multiplex Access/ id�oszt�s� t�bbsz�r�s hozz�f�r�s �s CDMA /Code Division Multiplex/ k�doszt�sos t�bbsz�r�s hozz�f�r�s� rendszer. A f�ldi �llom�sok lehetnek helyhez k�t�ttek (fix), mozg�, vagy mobil (sz�ll�t� j�rm�vek) �s sz�ll�that� (telep�t�s ut�n fix pontk�nt m�k�d�) �llom�sok. Az �tvinni k�v�nt inform�ci� lehet besz�djel, k�pjel, adatokra jellemz� jelek. A modul�ci�s m�d lehet anal�g �s digit�lis.
Az ilyen rendszerekn�l az �sszek�ttet�s csak akkor j�het l�tre, ha az FDMA eset�n van egy szabad frekvenciar�s, TDMA eset�n pedig egy szabad id�r�s.

1. 2. T�bbsz�r�s hozz�f�r�ses elj�r�sok r�szletez�se

1. 2.1. TDMA rendszerek

Az egyes f�ldi �llom�sok egy k�z�s viv�n kereszt�l kommunik�lnak, de csak az �ltaluk kiz�r�lagosan haszn�lhat� id�r�sben f�rhetnek hozz� a csatorn�hoz.

1. 2.1.1. Meghat�roz�sok
  1. Id�oszt�sos nyal�bol�s
    A jelek olyan feldolgoz�sa, amelyben t�bb bemen� jelet, id�ben egym�st k�vet�en ugyanarra a vezet�kre kapcsolunk.

  2. Id�r�s
    Egy�rtelm�en defini�lhat� �s felismerhet� id�intervallum. A bit-id�r�sek a digit�lis jel bitjeit, a csatorna-id�r�sek pedig a k�dolt besz�djeleket tartalmazz�k.

  3. PCM multiplex berendez�s (multiplexer)
    Egyetlen digit�lis jelsorozatot �ll�t el� k�t, vagy t�bb anal�g bemen� jelb�l impulzusk�dmodul�ci� �s id�oszt�sos nyal�bol�s �tj�n. Ennek ford�tottj�t is v�grehajtj�k.

  4. Digit�lis multiplex berendez�s (multiplexer)
    K�t, vagy t�bb digit�lis jelet nyal�bol id�oszt�sos elven egyetlen digit�lis jelsorozatt�.

  5. Mintav�telez�s
    A folyamatos jelb�l rendszerint egyenl� id�k�z�kben vesz�nk mint�kat. A minta a jel adott param�ter�nek-pl. fesz�lts�g stb.-jellemz� �rt�ke.

  6. Csatornar�s
    Mintav�telenk�nt egy inform�ci�csatorna sz�m�ra kiz�r�lagosan rendelkez�sre �ll� id�tartam.
1.2.1.2. Id�multiplex - TDM - rendszerek alapelve

41. �bra: Id�oszt�sos rendszer m�k�d�si elve

Az id�multiplex rendszerek az �tviteli �t t�bbsz�r�s kihaszn�l�s�t id�oszt�s elv�n val�s�tj�k meg. Az eredeti-rendszerint anal�g-inform�ci�b�l csak r�vid id�szakokban visz�nk �t mint�kat. A TDM nyal�bol�st-a jobb meg�rthet�s�g miatt-�ltal�ban forg� mechanikus kapcsol�val jellemezz�k (41. sz. �bra). Mintav�teli peri�dusid� a kapcsol� egy k�r�lfordul�si ideje. A kapcsol� �rintkez�je egy-egy kapcsol�si ponton Dt ideig tart�zkodik. Ezt nevezz�k a mintav�teli id�nek. A kapcsol� ''n'' csatorna bemenet�t k�pes a k�z�s �tviteli �tra kapcsolni, de most m�r id�ben egym�s ut�n elhelyezve, vagyis id�ben nyal�bolva. A val�s�gban a nyal�bol�st term�szetesen nem mechanikus, hanem elektronikus kapcsol� v�gzi. A TDM rendszer jelstrukt�r�j�t az f-t koordin�ta rendszerben a 42. sz. �bra mutatja. L�that�, hogy az id�r�sekben b�rmilyen frekvenci�j�-de egy rendszern�l csak egy frekvencia-jel haszn�lhat� fel.

42. �bra: TDM jel az f-t koordin�tarendszerben

Az id�oszt�sos nyal�bol�s anal�g �s digit�lis csatorn�kn�l egyar�nt alkalmazhat� nyal�bol�si m�d, amely N csatorn�s �sszek�ttet�st egyetlen k�z�s �ramk�r�n csatorn�nk�nti id�r�soszt�ssal tesz lehet�v�. A TDM rendszerben b�rmely inform�ci�csatorna k�t egym�st k�vet� mint�ja k�z�tti id�r�sben m�s csatorn�k mint�inak �tvitele t�rt�nik. A TDM rendszerben az �zeneten k�v�l m�g a csatorna c�m�t is �t kell vinni amely megmutatja, hogy melyik �zenet, melyik csatorn�hoz tartozik. (Hiszen pl. A 3. csatorna nem ker�lhet a vev� oldalon pl. az 5. csatorn�ra, hanem ott is csak a 3. csatorn�ra).
Fontos ismern�nk azt is, hogy k�l�nb�z� jelsorozatnak milyenek a besorol�sai. Besorol�s alatt t�bb forr�s �ltal szolg�ltatott digit�lis jelfolyam kitjeinek id�multiplex �sszefog�s�t �rtj�k. A besorol�s t�pusai (
43. sz. �bra):

43. �bra: Besorol�s id�oszt�sos nyal�bba
1.2.2. FDMA rendszere

Az FDMA rendszerben valamennyi �llom�s egyidej�leg haszn�lja a m�hold transzponder�t, de mindegyik �llom�s csak a sz�m�ra kijel�lt frekvencias�vot haszn�lja. �ltal�ban 120 csatorna felett FDMA alkalmaz�sa haszn�latos. Az FDM jelek nyal�bol�s�t a 44. sz. �bra mutatja, a 45. sz. �bra pedig az FDM jelstrukt�r�t mutatja az f-t koordin�tarendszerben. �rtelmez�se hasonl�, mint a 42. sz. �br�n l�that� volt. Az FDMA rendszerekben a retranszl�toron kereszt�l egyidej�leg t�bb viv�hull�m halad �t. Egy-egy viv�hull�m egy-egy f�ldi �llom�s �ltal kisug�rzott jelet jelenti. Ilyen rendszerben dolgozik r�szben az EUTELTRACS m�holdas rendszer.

44. �bra: FDM jelek nyal�bol�sa

45. �bra: FDM jel az f-t koordin�tarendszerben
1.2.3. CDMA rendszer.

A k�doszt�sos szabad hozz�f�r�s� rendszerekben az egyes f�ldi �llom�sok egyidej�leg tov�bb�tanak ortogon�lisan k�dolt sz�rtspektrum� jeleket, amelyek egyszerre haszn�lj�k ugyanazt a rendelkez�sre �ll� s�vsz�less�get. Enn�l a rendszern�l az ad��llom�s minden kiadott bitj�t, egy, csak r� jellemz� k�dsorozattal helyettes�ti. A haszn�lt s�vsz�less�g �gy l�nyegesen nagyobb, mint azt az inform�ci� mennyis�ge megk�veteln�. A CDMA jelsorozat strukt�r�ja a t-f koordin�tarendszerben a 46.sz.�br�n l�that�. Ezt a m�dszert alkalmazza a GPS �s r�szben az EUTELTRACS m�holdas rendszer.

46. �bra: CDM jel az f-t koordin�tarendszerben
1.2.4. Billenty�z�si m�dszerek

Ez az elnevez�s val�j�ban modul�ci�s elj�r�sokat jelent.
A m�holdas rendszerek szinuszos viv� modul�ci�s lehet�s�gei szerint besz�lhet�nk:

  1. Amplit�d�billenty�z�s (ASK)
    Az Amplitude Shift Keying volt a digit�lis modul�ci�nak a gyakorlatban els�k�nt alkalmazott form�ja. Az ASK legegyszer�bb form�ja a be-ki billenty�z�s (00K). Korszer� felfog�sban bin�ris modul�ci�nak nevezhetn�nk. Az 00K-ban az ad� teljes amplit�d�j� viv�hull�mokat ad ki, ha a bemenet�re bin�ris ''1'' ker�l, �s elnyomja a viv�hull�mokat bin�ris ''0'' eset�n.
    A
    47. �bra ''a'' jelalakja mutatja, hogy az amplit�d� mind�ssze k�t �rt�ket vehet fel.

47. �bra: Bin�ris jellel modul�lt viv�k hull�malakjai k�l�nb�z� billenty�z�s eset�n
  1. Frekvenciabillenty�z�s (FSK)
    A Frequency Shift Keying m�dszert sz�les k�rben alkalmazz�k digit�lis modul�ci�s c�lokra. F� alkalmaz�si ter�lete a j�rm�vekben alkalmazott keskenys�v� r�di�-berendez�sekben tal�lhat�. FSK-ban a digit�lis inform�ci� egy konstans amplit�d�j� viv�jel frekvenciaf�ggv�nyek�nt ker�l k�dol�sra.
    A bin�ris FSK-ban k�t k�l�nb�z� jelz�si frekvenci�ra van sz�ks�g: az egyik megfelel a bin�ris bemeneti ''1'' -nek, a m�sik a bin�ris bemeneti ''0'' -nak felel meg. A
    47. �bra ''b'' jelalakj�n j�l megfigyelhet�, hogy csak a viv�hull�m frekvenci�ja v�ltozik ugr�sszer�en a bin�ris jel �tem�ben. Az FSK billenty�z�st elterjedten alkalmazz�k digit�lis jel�tvitelre.

  2. F�zisbillenty�z�s (PSK)
    A Phase Shift Keying egy nagyon hat�kony digit�lis modul�ci�s elj�r�s. Sz�les k�rben alkalmazz�k korszer� digit�lis t�vk�zl�si rendszerekben, k�l�n�sen a m�holdas t�vk�zl�si rendszerekben.
    A PSK-ban a digit�lis inform�ci� az �lland� amplit�d�j� viv�jel f�zisf�ggv�ny�ben van k�dolva. A
    47. �bra ''c'' jelalakj�n l�that�, hogy a szinuszos viv�nek csak a f�zisa tol�dik el ugr�sszer�en a modul�ci� hat�s�ra, mind az amplit�d�ja, mind a frekvenci�ja ek�zben �lland� marad. Ismer�nk 2, 4, 8, 16, 32, stb. �llapot� f�zismodul�ci�t. Ebb�l pl. az EUTELTRACS 2, 4, �s32 �llapot� f�zismodul�ci�t haszn�l, a GPS pedig k�t�llapot� f�zismodul�ci�t.
1.3. M�holdas rendszerek fel�p�t�se

48. �bra: Mobil m�holdas kommunik�ci�s rendszerek

Ebben a pontban r�viden ismertetj�k a k�l�nb�z� m�holdas rendszerek kialak�t�s�t, A 48.sz. �bra olyan kommunik�ci�s m�holdas rendszert mutat, amelyben f�leg mobil �llom�sok vannak bekapcsolva. A rendszer alkalmas telefonbesz�lget�sek bonyol�t�s�ra, sz�veges �zenetek, �ll� �s mozg� k�p stb. �tvitel�re. Ebben a rendszerben dolgozik az Inmarsat. /l�sd k�s�bb/.

49. �bra: Passz�v helymeghat�roz� rendszer

A 49.sz. �bra egy passz�v rendszer� m�holdas helyzetmeghat�roz� rendszer elvi fel�p�t�s�t mutatja. L�that�, hogy az inform�ci� �raml�sa egyir�ny�. Ebben a rendszerben dolgozik a GPS /l�sd k�s�bb/.

50. �bra: Akt�v helymeghat�roz� rendszer

Az 50. sz. �br�n akt�v rendszer� helymeghat�roz� rendszer fel�p�t�se l�that�. A helymeghat�roz�shoz k�t db szatellit sz�ks�ges. A navig�ci�s adatok az id� �s f�zisk�l�nbs�g m�r�se alapj�n ker�lnek meghat�roz�sra.
Ezen az elven dolgozik az
EUTELTRACS /l�sd k�s�bb/.
Befejez�s�l ismertetj�k a k�l�nb�z� m�hold p�ly�kat. /
51.sz. �bra./

51. �bra: M�hold r�pp�ly�k

2.EUTELTRACS

2.1. Bevezet�s

A tengerrel rendelkez� orsz�gokban el�deink m�r a korai id�ben is haj�ztak. A haj�z�sban a navig�l�sra elengedhetetlen�l sz�ks�g van. A legk�zenfekv�bb megold�st a csillagok �s bolyg�k mozg�s�nak t�rv�nyszer�s�gei, illetve ezek ismerete adt�k. A csillagokkal t�rt�n� helymeghat�roz�snak vannak h�tr�nyai. Hossz� ideig tart, a pontoss�ga csak viszonylagos, nem mindig hozz�f�rhet� stb. Felmer�lt a k�rd�s: helyettes�thetj�k-e a csillagokat valamivel? A v�lasz egy�rtelm�en: igen, m�holdakkal. A v�laszt a probl�m�ra a m�holdak adj�k. A m�holdak tulajdonk�ppen c�lszer�en elhelyezett olyan csillagok, amelyeket k�zel hoztunk a f�ldfelsz�nhez. Az elhelyez�s�k olyan, hogy �ltal�ban legal�bb hat m�holdat (csillag) l�ssunk egyidej�leg. �gyelni kellett azonban arra, hogy a m�holdak ne ker�ljenek t�l alacsonyra, mert akkor r�vid ideig lesznek �szlelhet�ek, �gy t�l sok m�holdra lenne sz�ks�g, m�sr�szt ne ker�ljenek t�l magasra, mert a nagy t�vols�g miatt cs�kken a biztons�gos v�tel lehet�s�ge.

2.1.1. Alkalmazott koordin�ta - rendszerek

52. �bra: F�ldrajzi koordin�tarendszer

A f�ldfelsz�n pontjait a f�ldrajzi koordin�ta-rendszerben adjuk meg, amely - a F�ldet g�mb alak�nak tekintve - egy g�mbi pol�rkoordin�ta-rendszer /52. sz. �bra/. A F�ld forg�stengelye a felsz�nt k�t pontban, az �szaki (PN) �s a d�li p�lusban (PS) metszi. A forg�stengelyre mer�leges �s a F�ld k�z�ppontj�n �tmen� s�knak a felsz�nnel alkotott metsz�svonala a f�ldi egyenl�t� (E-Q). Az egyenl�t� a F�ldet �szaki �s d�li f�ltek�re (f�lg�mbre) osztja. Az egyenl�t�vel p�rhuzamos k�r�k a sz�less�gi k�r�k (p�rhuzamos k�r�k, ill. paralelek). Az egyenl�t� s�kj�ra mer�leges s�kban fekv� �s a p�lusokon �tmen� k�r�k a hossz�s�gi k�r�k (d�lk�r�k, ill. meridi�nok). Egy adott f�ldrajzi hely d�lk�r�n a d�lk�rnek csak azt a fel�t �rtj�k, amelyen a pont fekszik. A d�lk�r m�sik fel�nek szok�sos elnevez�se ellend�lk�r. A meridi�nok k�z�l a Greenwich-i csillagvizsg�l� kupol�j�n �thalad�t, kezd�meridi�nnak nevezz�k. A f�ldrajzi koordin�ta-rendszer alapk�rei az egyenl�t� �s a kezd�meridi�n. Az egyenl�t� �s a meridi�nok a legnagyobb g�mbi k�r�k, az �n. f�k�r�k.
A f�ldrajzi koordin�t�k a k�vetkez�k:

Egy pont f�ldrajzi sz�less�ge a pont d�lk�r�nek a ponton �tmen� p�rhuzamos k�r �s az egyenl�t� k�z� es� �ve, fokokban kifejezve. A sz�less�get az egyenl�t�t�l �szakra �s d�lre 0� -t�l 90� -ig m�rj�k. El�jel: �szaki sz�less�g: +, N (North = �szak): d�li sz�less�g: -, S (South = D�l): pl.: j = 15� 12' N vagy j = +15� 12'
A f�ldrajzi hossz�s�g az egyenl�t�nek a kezd�meridi�n �s a ponton �tmen� d�lk�r k�z� es� �ve, fokokban kifejezve. A hossz�s�g azonos a k�rd�ses �vhez tartoz� k�z�pponti sz�ggel. A hossz�s�got a kezd�meridi�nt�l keletre �s nyugatra 0� -t�l 180� -ig m�rj�k.
El�jel:

keleti hossz�s�g: +, E (East = Kelet):
nyugati hossz�s�g: -, W (West = Nyugat).

Mind az EUTELTRACS, mind a k�s�bbiekben t�rgyalt GPS ebben a rendszerben dolgozik �s jel�li meg a helyzetpontokat.

2.2. A rendszer funkci�ja

A rendszer-amelynek 41 tagorsz�ga van-viszonylag �jnak mondhat�, amelyet Magyarorsz�gon az Alcatel Qualcomm, mint eur�pai szolg�ltat� (licence ad�) enged�lye alapj�n az Antenna Hung�ria, tov�bb� Magyarorsz�gon az EutelTracs szolg�ltat� (service provider) �s az Antenna Hung�ria �zemelteti Magyarorsz�gon az EutelTracs rendszert. Az eur�pai fuvaroz�knak 1990-ben mutatt�k be, illetve ugyancsak ekkor kezd�dtek a pr�ba�zemeltet�sek, amelyeknek sikeres befejez�se ut�n 1992. janu�rj�ban megkezd�d�tt a forgalmaz�sa. Jelenleg t�bb, mint 16.000 EUTELTRACS rendszerrel felszerelt kamion fut Eur�p�ban. 1996. febru�rj�ban B�csben �nnepelt�k-fogad�ssal �s sajt�t�j�koztat�val egybek�tve-az Eur�p�ban �zembe helyezett t�zezredik EutelTracs mobil �tad�s�t. Magyarorsz�gon 1993-ban ker�lt bevezet�sre.
Az EUTELTRACS egyed�l�ll� megold�st k�n�l a fuvaroz�s �s sz�ll�tm�nyoz�s egyedi ig�nyeinek kiel�g�t�s�re. A hozz�f�r�s napi 24 �r�s. A rendszer lefedi K�zel-Kelet �s �szak-Afrika nagy r�sz�t, tov�bb� Izlandt�l az Uralig-s�t kb. 200 km-el azon t�l-biztos�tott az ell�totts�g. (
53.sz. �bra).

53. �bra: Euteltracs lefed�si ter�lete

A szolg�ltat�s lehet�v� teszi a diszp�cserk�zpont �s a j�rm�vezet� k�z�tti k�tir�ny� �r�sos kommunik�ci�t �s pontos k�pet ad a j�rm�vek helyzet�r�l.
Alapvet�en n�gy funkci�ja van:

A men�vez�relt �zenetk�zvet�t� rendszer a bizalmas �zeneteket jelsz�val v�di, illetve az �zenetekben s�rg�ss�gi sorrendet �ll�t fel, ez�ltal biztos�tva, hogy a v�szjelz�sekre azonnal reag�lni lehessen. Az �zenetek szabad form�tum�ak 50 sor terjedelemig. Az �tviteli id� cs�kkent�se miatt oda-vissza u.n. makro �zenet (k�dolt �zenet) haszn�lhat� rutinszer� kommunik�ci�hoz. Minden �zenetet a k�zponti sz�m�t�g�p automatikusan nyugt�z �s d�tumoz az �tv�telkor, azt rakt�rozza, majd k�s�bb tov�bb�tja. Ha a c�mzett nem el�rhet�, vagy ha a modultermin�l nincs bekapcsolva. A rendszer �gy programozhat�, hogy ezt a folyamatot addig ism�telje, am�g a nyugt�z�s meg nem t�rt�nik. A rendszer m�sik f� funkci�ja a helyzet-meghat�roz�s, amely h�romsz�gel�ssel t�rt�nik k�t EUTELSAT m�hold seg�ts�g�vel. Az adatok on-line adatb�zisban t�rolva azonnal hozz�f�rhet�k. Minden j�rm�b�l �rkez� �zenet v�telekor az adat�llom�ny automatikusan m�dosul �s az utols� helyzetet r�gz�t� �llapotba ker�l, de ig�ny szerint b�rmikor lek�rhet�. Diszp�cserk�zpontban a j�rm�vek helyzete �s egy�b inform�ci�k - pl. egy adott helyt�l m�rt t�vols�guk - kilist�zhat�k - f�bb �tvonalakkal �s v�rosokkal egy�tt megjelen�thet�k (54. �bra). A t�rk�pen minden j�rm� l�that� a bejelentkez�si id�pontokkal egy�tt. Amennyiben t�bb j�rm� is l�that� viszonylag kis k�rzetben, akkor a g�pj�rm�vezet� neve is megjelen�thet�. A t�rk�pek tartalmazhatj�k a 54.sz.�bra szerinti megjelen�t�st a v�rosokkal �s j�rm�vekkel, de a helyi terept�rgyak is l�that�v� tehet�k.

54. �bra: Euteltracs t�rk�p�br�zol�s

Az EUTELTRACS rendszer software k�nnyen install�lhat� mikrosz�m�t�g�p h�l�zatokra, k�z�pkateg�ri�j�, vagy h�l�zatvez�rl� sz�m�t�g�pekre �s k�nnyen adapt�lhat� m�s felhaszn�l�i programokhoz. A rakom�nyhoz k�t�d� adat�llom�ny hozz�kapcsolhat� az EDI-Electronic Data Interchange-Elektromos Adatcsere rendszerekhez.
A j�rm�vezet�k is haszn�lhatnak k�ls� felhaszn�l�i �sszek�ttet�seket, pl. menet k�zben ellen�rizhetik a v�llalat �tir�nyra vonatkoz� adatb�zis�t.
A rendszer jelenleg k�t db m�holdb�l �ll-a rendszert l�sd k�s�bb-de 1998 v�g�ig tervbe van v�ve a harmadik m�hold alkalmaz�sa is. C�l: kiterjeszteni az ell�totts�got Ur�l-Vlagyivosztok k�z�tti ter�letre is.

2.3. A rendszer fel�p�t�se �s jellemz�i

55. �bra: Euteltracs rendszer teljes ki�p�t�sben

Az EUTELTRACS rendszer teljes jelenlegi ki�p�t�s�ben az 55.sz. �br�n l�that�.
A rajzon l�that�, hogy a f�k�zponthoz t�bb szolg�ltat� k�zpont, azokhoz pedig t�bb diszp�cserk�zpont kapcsol�dhat, vagyis a rendszer alk�zpontjai csillagh�l�zatot k�peznek. A felad��llom�s a P�rizst�l 60 km-re lev� Rombouillet-ben tal�lhat�. F��llom�st a szolg�ltat� k�zpontokkal X-25. t�pus� b�relt vonalak kapcsolj�k �ssze. Egy�bk�nt az �sszek�ttet�s lehet vezet�kes �s vezet�k n�lk�li. A csillagh�l�zat miatt a megb�zhat�s�g n�vel�s�re tartal�kol�st biztos�tanak.
A rendszer jelenleg k�t m�holdat haszn�l Ku s�vban, de 1998 v�g�re val�sz�n�leg fell�vik a harmadik m�holdat is. Mindk�t m�hold EUTELSAT rendszerben dolgozik. Az egyik I-F4 25,4� -os keleti orbit�lis poz�ci�ban, a m�sik I-F2 7� -os keleti orbit�lis poz�ci�ban tal�lhat�.
K�tir�ny� kommunik�ci�s feladatokat csak az EUTELSAT I-F4 l�t el. A m�sik m�hold (Ranger m�hold) a navig�ci�s feladatokat l�tja el. Az alkalmazott frekvencias�vok:

  1. Kommunik�ci�s frekvencias�v: 11.491.667 - 14.077.667 [ MHz]

  2. Navig�ci�s frekvencias�v: 12.648.937 - 14.148.967 [ MHz]

A rendszer t�bb sz�m�t�g�pb�l. �gynevezett Szolg�ltat� K�zpontokb�l (Service Provider Network Management Computer, SNMC), valamint egy F�k�zpontb�l (NMC) �ll. A szolg�ltat� K�zpontok egyes�tik, rangsorolj�k �s k�dolj�k a Diszp�cser K�zpontokb�l (pl.: fuvaroz� v�llalat forgalomir�ny�t�ja) �rkez� �zeneteket, valamint tov�bb�tj�k azokat a F�k�zpont fel�
A F�k�zpont �sszefogja a Szolg�ltat� K�zpontb�l j�v� adatokat �s tov�bb�tja azokat a Felad� �llom�shoz. Ugyan�gy szervezik a visszair�ny� forgalmat is. Jelenleg Eur�p�ban n�gy Szolg�ltat� K�zpont m�k�dik. Ezek Franciaorsz�gban, Hollandi�ban, Olaszorsz�gban �s Magyarorsz�gon tal�lhat�k. A Diszp�cser K�zpontok b�relt vagy norm�l telefonvonalon kapcsol�dhatnak a Szolg�ltat� K�zponthoz. A k�zpontok v�gzik tov�bb� a sz�ml�z�st, titkos�t�st �s ellen�rzik a rendszer �zemk�pess�g�t. Az �tvitel multiplex rendszeren t�rt�nik
TDMA t�bbsz�r�s hozz�f�r�s�, k�t�tt id�oszt�sos rendszerben.
A
TDMA rendszern�l az egyedi �llom�sok ugyanazt a frekvencias�vot haszn�lj�k, de csak a keret sz�m�ra kiosztott id�r�sben. Ha nincs tov�bb�tand� �zenet, akkor az id�r�s �resen marad, ha t�bb van, mint ami az id�r�sbe belef�r, akkor a t�bbletet csak a k�vetkez� keretekben tov�bb�thatja. A TDMA m�dszer h�tr�nya az, hogy az el�fizet� sz�m�ra fenntartott id�r�s, akkor is foglalt, amikor az el�fizet�nek �ppen nincs semmi k�z�lnival�ja. Amennyiben a rendszer k�zponti vez�rl�egys�ge �s az �llom�sok k�z�tt lehet�s�g van egy �zenetv�lt�sra, akkor az �ppen "�res" �llom�sr�l tov�bb lehet l�pni a k�vetkez�re. Ezt a megold�st rugalmas lek�rdez�snek, vagy polling m�dszernek nevezz�k, amelynek k�t gyakorlati v�ltozata van.
Els� az �n. roll-call polling, amelyet az EUTELTRACS is alkalmaz. (
56. �bra).

56. �bra: Roll-call polling

E m�dszern�l a vez�rl� �llom�s k�rdezi le folyamatosan az el�fizet�i �llom�sokat. Amennyiben a P(poll) �s a GA (go ahead) vez�rl��zenetek r�videk az M (message) hasznos �zenetekhez k�pest, akkor a rendszer j�l �zemel. Ez teljes�l az EUTELTRACS-n�l. M�sik m�dszer az un.hub-polling m�dszer. Itt az �llom�sok saj�t maguk adj�k �t m�soknak az ad�s jog�t. Ez jelenleg nincs alkalmaz�sban. (57. sz. �bra). A rendszer, mint kor�bban l�ttuk mikrohull�mokat alkalmaz. A modul�ci�s m�d PSK, vagyis f�zisk�dmodul�ci�. Ekkor a viv�nek csak a f�zisa v�ltozik m�gpedig ugr�sszer�en, de a frekvencia �s amplit�d�ja �lland� marad. A PSK rendszerekn�l a viv� f�zisa k�t, vagy t�bb pontosan defin�lt �rt�ket vehet fel.

57. �bra: Hub polling

Az EUTELTRACS h�romf�le f�zismodul�ci�t alkalmaz. El�reir�nyul� -f�ld-m�hold- folyamat eset�n BPSK vagy QPSK-t, illetve a visszair�nyul� -m�hold-f�ld- folyamat eset�n 32 PSK-t. Az 58.sz. �br�n l�that�, hogy a k�l�nb�z� t�pus� jelek hol hatnak a folyamatban.

58. �bra: Alkalmazott jelek �s modul�ci�k

Az alkalmazott modul�ci�s elj�r�sok a k�vetkez�k:

  1. K�t�llapot� f�zismodul�ci�, vagy BPSK (Binary Phase Shift Keying)
    Ezekn�l a viv� f�zisa 0� �s 180� -os �rt�keket vehet fel. Ezek a jelek egyszer� �ramk�r�kkel el��ll�that�ak, amelyek komoly el�nyt jelentenek.

  2. N�gy�llapot� f�zismodul�ci�, vagy QPSK (Qaternary Phase Shift Keying)
    A viv� f�zisa a modul�ci�s jelt�l f�gg�en, annak �tem�ben n�gy �llapotot vehet fel.

  3. Harminck�t �llapot� f�zismodul�ci� (32 PSK)
    A jel ekkor 32 f�le �llapotot vehet fel. Ennek a jelform�nak a zavarv�detts�ge igen j�.
    Az �sszek�ttet�s megval�s�t�s�n�l figyelembe kell venni, hogy a mobil berendez�sek antenn�ja egyszerre t�bb m�holdat is l�t. Fontos volt ez�rt az ad�teljes�tm�ny korl�toz�sa -kb. 1 W- , valamint olyan elj�r�st kellett alkalmazni, hogy az a t�bbi m�holdat ne zavarja, a jelet ne tudja dek�dolni. Ezek miatt egy bonyolult csatorna-megoszt�si m�dot dolgoztak ki, amely az
    FDMA, TDMA �s CDMA kombin�ci�j�t alkalmazza.

2.4. Helymeghat�roz�s az EUTELTRACS rendszerben

Eur�pa ter�let�n mozg� j�rm�vek helymeghat�roz�s�hoz fejlesztett�k ki a QUALCOMM Automatic Satellite Position Reporting (QASPR) rendszert 1989-ben. A kommunik�ci� egy m�hold, de k�t transzponder seg�ts�g�vel t�rt�nik. Az �j helyzet-meghat�roz� rendszer egy harmadik transzponder alkalmaz�s�t tette sz�ks�gess�, amely a m�sikt�l legal�bb 3� -kal elt�r. Ezt nevezz�k Ranger m�holdnak. Az EUTELTRACS rendszer h�romsz�gel�ssel hat�rozza meg a j�rm� f�ldrajzi helyzet�t a jelk�sleltet�s pontos m�r�s�nek seg�ts�g�vel.(59. sz. �bra) A m�r�jelek kisug�rz�sak�t m�holdr�l azonos f�zisban t�rt�nik, de a Ranger jele modul�latlan.

59. �bra: Helymeghat�roz�s elve

Helymeghat�roz�s a QASPR rendszerben k�t m�r�s seg�ts�g�vel t�rt�nik:

  1. M�rj�k a m�hold-j�rm� oda-vissza ir�ny� jelterjed�si idej�t
  2. M�rj�k a k�t m�hold �ltal kisug�rzott m�r�jel k�z�tti f�zisk�l�nbs�get

A m�r�jel a F�k�zpontt�l indul a m�holdra, majd onnan a mobil egys�ghez. A jelk�sleltet�s m�r�sekor a m�r�jel szint�n a F�k�zpontt�l indul, de a mobilt�l visszal�vik a szatellitre, majd onnan lejut a F�k�zponthoz.
A fut�si id� m�r�s�vel hat�rozzuk meg az �szak-d�li (N-S), m�g a f�zisk�l�nbs�g m�r�s�vel a kelet-nyugati (E-W) poz�ci�kat. Az EUTELTRACS rendszerben a 1
msec-on bel�li id�m�r�sre van lehet�s�g, ami azt jelenti, hogy a pontoss�g 300 m-en bel�l van. A rendszerben a jelfut�si id� �s f�zisk�l�nbs�g m�r�se h�romdimenzi�s fel�letet, vagyis domborzatot hat�roz meg, ez�rt a programnak ismerni kell legal�bb az ell�totts�gi ter�let durva magass�gi adatait. Ezzel a F�k�zpont rendelkezik. A rendszer minden mobil helyzet�t ism�telt helyzet �s magass�gbecsl�ssel hat�rozza meg. Ez egy minimaliz�l�si folyamat, ez�rt a helyzet-meghat�roz�s minden m�r�ssel pontosabb� v�lik.
A F�k�zpont programrendszer�nek alapj�t az k�pezi, hogy a besug�rzott ter�letet kb. 10 km oldalhossz�s�g� n�gyzeth�l�val fedt�k le �s ezeknek a n�gysz�geknek minden cs�cspontj�hoz hozz�rendelt�k az adott ter�letr�szek �tlagmagass�g�t, �gy b�rmely f�ldrajzi helyen interpol�ci�val megadhat� a tengersz�nt feletti magass�g, de hegyvid�ken ennek pontoss�ga jelent�sen romlik.
A QASPR rendszer m�r�si algoritmusa olyan, hogy a modulok helyzet�t csak a F�k�zpont tudja meghat�rozni. A mobil �llom�sok ennek sor�n csak adatszolg�ltat�st v�geznek, mert a mobilok a f�zisk�l�nbs�g �s fut�si id� sz�m�t�s�hoz sz�ks�ges adatokat k�zlik a F�k�zponttal, amib�l ott a sz�m�t�sokat elv�gzik �s ezt k�ldik azut�n a Diszp�cserk�zpontba.
Kor�bbiakban eml�tettek szerint a mobil egys�g a Kommunik�ci�s �s Ranger m�holdak �ltal k�ld�tt el�reir�nyul� jelek k�z�tti id�k�l�nbs�get, illetve f�zisk�l�nbs�get m�ri.
A m�r�si eredm�nyeket (Header) a visszair�nyul� jelcsomag minden esetben tartalmazza. A szatellitek k�l�nb�z� t�vols�gokra vannak a mobilhoz, mobil jele k�l�nb�z� id�ben �rkezik a szatellitekhez.
A mobil egys�gek ir�ny�tott antenn�val rendelkeznek, �gy nem tudj�k egyidej�leg a k�t m�hold jel�t venni. A mobil f�leg a kommunik�ci�s m�holdat figyeli �s v�rja az �zenetet. Az �zenet v�tele ut�n 12 sec. k�sleltet�si id� van beiktatva az �zenet v�ge �s a visszamen� jel eleje k�z�tt. Ezalatt a mobil antenn�ja �t�ll a Ranger m�holdra �s figyeli annak jel�t. A m�r�s ki�rt�kel�sekor az el�z� m�r�si eredm�nyt is figyelembe veszi a rendszer. A j�rm� mozg�sa k�vetkezt�ben a k�t m�r�jel k�z�tti id�k�l�nbs�g n�mi v�ltoz�st szenved. A k�t m�r�jel k�z�tti fut�si id� elt�r�s nem lehet nagyobb 20
msec-n�l, mert akkor a F�k�zpont hib�s helymeghat�roz�st szolg�ltat.
A mobil egys�g a m�r�s elv�gz�s�hez h�romf�le algoritmust alkalmaz att�l f�gg�en, hogy milyenek a m�r�shez sz�ks�ges felt�telek. A h�romf�le m�r�si elj�r�st kezdeti, k�zbens� �s norm�l m�r�si elj�r�snak nevezik.
A kezdeti elj�r�st a mobil egys�g akkor alkalmazza, ha nincs utols� ismert f�zisk�l�nbs�gi adata. Ilyen akkor fordul el�, amikor a mobil berendez�st el�sz�r helyezik �zembe. Az els� m�r�s ilyenkor nagyon bizonytalan. A kezdeti m�r�s alatt tulajdonk�ppen folyamatosan figyeli a Ranger m�hold jel�t �s elv�theti a Kommunik�ci�s m�hold �ltal k�ld�tt �zeneteket. A rendszer ekkor 30 sec-k�nt v�gez m�r�seket �s minden egyes m�r�si elj�r�s k�r�lbel�l 30 sec-ig tart. Sz�ls�s�ges esetben a m�r�s eltarthat ak�r 13 percig is, annak �rdek�ben, hogy a m�r�s megfelel� pontoss�g� legyen. Szerencs�re ilyen m�r�si elj�r�s ritk�n fordul el�.
A norm�l m�r�si elj�r�s az, amit a rendszer �ltal�ban alkalmaz. Mivel a rendszer nem ismeri a j�rm� sebess�g�t �s mozg�s�nak ir�ny�t �gy a mobil egys�g minden negyedik percben v�grehajt egy m�r�st. Ez egy automatikus figyel� elj�r�s, amelynek sor�n a mobil egys�g mindk�t m�holdat figyeli. A n�gy percenk�nt k�sz�tett f�zisk�l�nbs�g friss�t�s lehet garancia arra, hogy a k�vetkez� �tviteln�l a j�rm� halad�sa miatti elt�r�s nem lesz jelent�s a poz�ci�adatban. A figyel�s term�szetesen alkalmazkodik az �zenet rendszerhez, vagyis ha a mobil egys�g k�ld vagy vesz adatcsomagot az automatikus m�r�st felf�ggeszti.
K�zbens� m�r�si elj�r�st akkor alkalmazza a rendszer, ha a mobil egys�g ugyan rendelkezik el�z� f�zisk�l�nbs�g m�r�sb�l sz�rmaz� adattal, de az m�r r�gebbi. Ez a m�r�si algoritmus akkor l�p �letbe, amikor a norm�l m�r�si elj�r�s n�gy egym�st k�vet� id�ben sikertelen, tov�bb� ha a j�rm� le�ll, p�ld�ul �jszaka. Ez ut�bbi esetben a j�rm� nem mozog, de van utols� f�zisk�l�nbs�g m�r�sb�l sz�rmaz� adata, �s a pihen� �zemm�d miatt ez ak�r t�bb �r�s is lehet. Amennyiben ez az elj�r�s is sikertelen, h�romszori megism�tl�s ut�n a mobil egys�g �jra ind�tja a kezd� m�r�si elj�r�st, �gy tekinti, hogy egy�ltal�n nincs semmilyen adata.
A helymeghat�roz�shoz sz�ks�ges m�g a jelterjed�si id� m�r�se. Ezt az id�t �gy m�rik, hogy a F�k�zpontt�l ind�tanak egy jelet a m�holdhoz, eg�szen a mobil egys�gig, majd a jel a mobil egys�gt�l visszaj�n a m�holdon kereszt�l a F�k�zpontba. A val�s�gos fut�si id� m�r�st a visszaj�v� �zenet vev�je k�sz�ti, amikor �zenet �rkezik a mobil egys�gt�l.
K�t egym�shoz k�zel l�v� mobil egys�g (n�h�nyszor 10 m�ter) akad�lyozhatja egym�st, ha azonos csatorn�n forgalmaznak. A zavar�s akkor j�het l�tre, amikor a k�t sof�r a mobil egys�gen az �zenet elk�ld� "SEND" gombot egyszerre nyomja meg. Ennek elker�l�se v�gett a rendszerben t�bb �tviteli csatorn�t alkalmaznak (N db). Az �tviteln�l ezek k�z�l a csatorn�k k�z�l fog v�lasztani az egys�g v�letlenszer�en. Ebben az esetben 1/N2 a val�sz�n�s�ge, hogy ugyanazt a csatorn�t v�lasztj�k. A h�l�zat jelenleg 63 csatorn�val rendelkezik. Ha a v�laszt�sn�l ugyanazt a csatorn�t jel�lik ki, akkor az er�sebb jelet tov�bb�t� egys�g �zenete fog tov�bbmenni. A v�rakoz�si id� minden mobil egys�gben v�letlenszer�, �gy m�s �s m�s id�ben fogj�k �tvinni az adatokat, felt�ve, hogy a kiv�r�si idej�k most �ppen nem fog megegyezni.

2.5. Mobil egys�gek (MCT) fel�p�t�se

A rendszer 12-36 V-ig b�rmekkora akkumul�torral m�k�dik �s val�j�ban b�rmilyen j�rm�be be�p�thet� (haj�, teherkocsi, kamion). Teljes�tm�nyfelv�tele 50 W ad�ssz�netben �s 60 W ad�skor.

60. �bra: Mobil egys�g blokkv�zlata

Az MCT h�rom f� egys�gb�l �ll (60.sz. �bra).

  1. K�lt�ri egys�g
    Ez az egys�g tartalmazza az antenn�t �s a Ku s�vos vev�berendez�st. A vev� a k�zismert szuperheteradin elv�n m�k�dik. A teljes k�lt�ri egys�g 29 cm �tm�r�j� �s 17,5 cm magass�g� m�anyag tokban helyezkedik el �s a j�rm� k�ls� ter�ben van elhelyezve, s�lya 5,3 kg.
    A vev� a be�rkez� Ku s�v� jelet lekeveri az L s�vba �s ezt tov�bb�tja feldolgoz�s c�lj�b�l a Kommunik�ci�s egys�gbe. Az ir�ny�tott antenn�t egy l�ptet� motor mozgatja a Kommunik�ci�s egys�g software seg�ts�g�vel a sz�ks�ges ir�nyba.

  2. Kommunik�ci�s egys�g
    A kommunik�ci�s egys�g szolg�ltatja a 10 MHz-es igen nagy frekvenciapontoss�g� jelet. TCXO: Temperature Compensated Crystall Oscillator, aminek igen pontosnak kell lenni, mert minden m�r�si adatot ebb�l sz�rmaztatnak. Ez a helyi oszcill�tor szolg�ltatja az ad� �s vev� kever�nek a jeleket.
    A Kommunik�ci�s egys�gben k�t tov�bbi kever� van elhelyezve a durva �s finom hangol�s c�lj�b�l. A helyes m�k�d�shez sz�ks�ges a QUALCOMM �ltal kifejlesztett mikroprocesszor vez�relt digit�lis hangol�s� szint�zerre (Direct Digital Synthesizer: DDS). A szint�zerre ker�l m�g a PrN (Pseudo Random Number Gerverdner) jele, amely egy v�letlen sz�mot gener�l. Erre a m�r kor�bban eml�tett csatorn�k kiv�laszt�sa miatt van sz�ks�g, amikor t�bb mobil egyidej�leg m�k�dik. Az interferencia elker�l�se miatt a F�k�zpont egy v�letlen sz�mot ad meg. A mobilok szint�n meghat�roznak egy v�letlen sz�mot. A rendszerben csak az a mobil juthat be, amelyiknek v�letlen sz�ma a F�k�zpont �ltal megadott �rt�k intervallum�ba esik.
    A Kommunik�ci�s egys�gben van egy minden adatot a mem�ri�j�ban elt�rol� RAM kikapcsol�s eset�n is. Amennyiben a vezet� a gy�jt�st leveszi, akkor azt a mobil is �rz�keli �s egy id� ut�n "pihen�si" �llapotba ker�l. Az MCT software-t EPROM-ban t�rolj�k, amely egy kb. 220 kByte-os assembly nyelv� program, amely a QUALCOMM �ltal kifejlesztett rendszer alatt fut �s az azonos�t�s h�rom sz�mjegy� k�ddal t�rt�nik a r�gebbi mobilokn�l �s n�gy sz�mjegy� az �jabbakn�l. A mobil software-e csak EPROM cser�j�vel v�ltoztathat�.

  3. Kezel� egys�g
    A kezel� egys�g tulajdonk�ppen billenty�zet. Az adatok bevitel�re szolg�l. A feladata semmiben nem t�r el m�s hasonl� berendez�s billenty�zet�t�l, ez�rt nem foglalkozunk ezzel r�szletesebben.

3.GPS

3.1.Bevezet�s

A NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Timing And RangingGlobal Positioning System bevezet�se el�tt az un. NNSS. (Navy Navigational Satellite System) vagy m�s n�ven Tranzit rendszert alkalmazt�k, mint m�holdas navig�ci�s rendszert, de csak a haj�z�sban.
A rendszer h�tr�nyai: a korl�tozott �szlel�si id�, a legkisebb magass�gi (elev�ci�s) sz�g, a f�ldrajzi sz�less�gt�l val� f�gg�s stb. k�l�n�sen a tengeralattj�r�kn�l mutatkoztak meg. Ehhez m�g hozz�j�rult az, hogy a rendszer m�k�d�se dopplerm�r�sen alapul, ami gyors hordoz�eszk�z�k (rep�l�g�pek) sz�m�ra nem teszi lehet�v� az alkalmaz�st. Els�sorban a felsorolt okok miatt fejlesztett�k ki a GPS rendszert. A GPS programot 1973-ban kezdt�k �s val�j�ban jelenleg is tart.

3.1.1. A GPS alkalmaz�si ter�letei
3.1.1.1. Sz�razf�ldi alkalmaz�s

3.1.1.1.1. K�zleked�s

  1. Helymeghat�roz�s
  1. K�vet�s

3.1.1.1.2. Geod�zia

3.1.1.2. V�zi alkalmaz�s

3.1.1.2.1. K�zleked�s

  1. Helymeghat�roz�s
  1. Keres�s �s ment�s

  2. �ceonagr�fia

3.1.1.2.2. Geod�zia

3.1.1.3. L�gi alkalmaz�s.
  1. Landol�si p�lya durva megk�zel�t�se
  2. Menet navig�ci�

3.2. A rendszer fel�p�t�se.

A GPS teljes ki�p�t�s�ben egy igen bonyolult m�k�d�s� rendszer, amely alapj�ban v�ve 3 f�r�szb�l, �n. szegmensb�l �ll. /61.sz.�bra/

61. �bra: GPS teljes rendszere
3.2.1. �rszegmens.

A rendszer 24 db m�holddal rendelkezik. Ezek 6 db p�lyas�kon helyezkednek el 550 -os p�lyaelhajl�ssal, amelyek magass�ga 20200 km. /62.sz.�bra/

62. �bra: GPS m�holdak p�ly�i

A m�holdak kering�si ideje 11 �ra 58 perc, �s emiatt minden m�hold kb. 5 �r�n kereszt�l ugyanazon a nyomvonalon l�that�. Ez nem t�vesztend� �ssze a geostacion�rius m�holdakkal, amelyeket a megfigyel� mindig ugyanazon a helyen l�t. Egyid�ben mindig 4 m�hold l�that�. A k�tdimenzi�s /haj�k, g�pkocsik stb./ navig�l�s�hoz minimum h�rom m�hold sz�ks�ges, a h�romdimenzi�s navig�l�shoz /rep�l�g�p/ pedig legal�bb n�gy, mert a magass�g is ismeretlen. Azt, hogy t�bb m�holdat l�ssunk -a felt�tlen�l sz�ks�gesn�l- az�rt el�ny�s, mert ekkor a m�r�s mindig a legjobb poz�ci�ban t�rt�n� m�holdakkal t�rt�nhet. A sug�rz�s k�t frekvenci�n t�rt�nik.

L1= 154 fo 1575,42 MHz (l= 19,05 cm.)

L2= 120 fo 1227,60 MHz (l = 24,45 cm.)

ahol fo= 10,23 MHz a c�zium, vagy rub�dium atomoszcill�tor frekvenci�ja.

63. �bra: Glonass m�holdak p�ly�i

A GPS-nek van orosz megfelel�je, amely szint�n j�l haszn�lhat�. A rendszer neve, GLONASS. A m�holdak magass�ga 19.100 km, kering�si idej�k 11,25 �ra. A m�holdak h�rom p�ly�n helyezkednek el. /63. sz. �bra./ A frekvenci�k ellent�tben a NAVSTAR rendszerrel minden m�hold eset�ben m�s �s m�s az al�bbi k�plet szerint:

L1 /k/ = 1602,0000 MHz + k x 0,5625 MHz.

L2 /k/ = 1246,0000 MHz + k x 0,4375 MHz,

ahol k = 1, 2, 3, . . . . 12
Mindk�t rendszer k�t k�ddal rendelkezik: C/A - k�ddal (clear, vagy Course / Acquisition), amelyet csak az L1 frekvenci�n �s P-k�ddal (precision, vagy protected) amelyet mind az L1 mind az L2 frekvenci�n kisug�roz a m�hold. Egy�bk�nt hivatalosan a P k�dr�l, mint PPS-r�l /Precise Positioning Service, a C/A k�dr�l pedig, mint SPS-r�l /Standard Positioning Service/ besz�l�nk.
A k�dok navig�ci�s inform�ci�val vannak ell�tva, amelyek tartalmazz�k a m�holdak p�ly�j�nak adatait, a korrekci�s �rt�keket stb. Ezekb�l az inform�ci�kb�l a megfelel� vev�k�sz�l�k folyamatosan pontos poz�ci�-, menet-, �s id�inform�ci�kat sz�mol, illetve jelez ki. A C/A-k�d teljesen nyilv�nos, m�g a P-k�d csak az USA-hader�k, a sz�vets�ges hader�k, �s n�h�ny meghat�rozott civil felhaszn�l� sz�m�ra hozz�f�rhet�.
A m�holdak alapvet� funkci�i a k�vetkez�k:

Az energi�t 7,25 m2-es napelem szolg�ltatja.

3.2.2. Ellen�rz�-vez�rl�-szegmens

64. �bra: Ellen�rz�-vez�rl� szegmens r�szei

Az ellen�rz� szegmens /64. sz. �bra/ a Colorado Springs-ben /USA/ lev� k�zponti ellen�rz� �llom�sb�l /MCS/, valamint hat monitor�llom�sb�l /MS/ �ll. Ezek k�z�l n�gy az Egyenl�t� k�zel�ben tal�lhat� /Hawaii, Kwajalein, Dieg� Garcia �s Ascension/, kett� pedig az USA-ban van /Sunnyvale/ Kalifornia �s Colorado Springs/. A monitor�llom�sok figyelemmel k�s�rik azokat a m�holdakat, amelyeket ''l�tnak'', �sszegy�jtik az id�- �s t�vols�gadatokat, �s ezeket egy k�l�nleges kommunik�ci�s h�l�zaton kereszt�l �lland�an tov�bb�tj�k a MCS-nek. Itt sz�m�tj�k ki az egyes m�holdak �j t�vols�gi- �s id�adatait, �s a korrekci�s �rt�keket egy speci�lis up-LINK-�sszek�ttet�s seg�ts�g�vel �s az S-hull�ms�vban fell�vik a m�hold t�rol� egys�g�be. Ez biztos�tja, hogy a m�holdakr�l �rkez� navig�ci�s inform�ci� mentes marad a tart�s hib�t�l. A navig�ci�s inform�ci�k speci�lis t�pusa az un. Almanach, amely minden egyes m�hold sz�m�ra megadja az �sszes NAVSTAR m�hold kering�si p�ly�j�nak adatait. A m�holdak k�vet�s�t k�tfrekvenci�s c�ziumoszcill�toros vev�kkel v�gzik. A troposzf�rikus k�sleltet�s ismeret�ben sz�ks�ges m�r�seket is elv�gzik. Az 5 �llom�s k�z�l 3 alkalmas az adatok (�j efemerid�k, �rakorrekci�k, parancsok stb./ m�holdra t�rt�n� tov�bb�t�s�ra. A GPS rendszerben k�tf�le p�lyaelemrendszert haszn�lnak: az el�rejelzett (broadcast) BE �s az ut�lagosan m�rt (precise) PE efemerid�kat.

3.2.3. Felhaszn�l�i szegmens

A felhaszn�l�i szegmens az �sszes lehets�ges vev�k�sz�l�k teljes tartom�ny�t mag�ba foglalja. A GPS vev�k jelfeldolgoz�s�nak elve igen bonyolultnak t�nik, m�gis nagyon egyszer�en meg lehet �rteni. A m�dszer l�nyege az �n. egyutas t�vols�gm�r�s, amelyet m�r Albert Einstein alkalmazott elm�leti k�s�rleteiben a speci�lis relativit�selm�let kidolgoz�sa sor�n. Ha k�t ponton (A �s B) egy-egy nagypontoss�g� �r�t helyez�nk el, akkor m�rni tudjuk az ''A'' �s ''B'' pont k�z�tti t�vols�got, az�ltal, hogy ''A'' adott id�pontban impulzusokat bocs�t ki. Az impulzusok be�rkez�si idej�t a ''B'' �sszehasonl�tja a saj�t �r�j�val �s meghat�rozza az ''A'' pontt�l val� t�vols�g�t a d = c � t �sszef�gg�s seg�ts�g�vel.
A k�t �r�nak igen pontosan szinkroniz�ltnak kell lennie, ami igen neh�z feladat, ez�rt a probl�m�t �gy oldj�k meg, hogy k�t olyan �r�t alkalmaznak, amelynek saj�t j�r�sa van. Ha azonban a k�t id�b�zis k�t�tt kapcsolattal rendelkezik �s ez ismert, akkor a k�t rendszer szinkroniz�ltnak tekinthet�. Ezt val�s�tja meg a GPS.

3.3. M�r�s �ltal�nos alapelve

65. �bra: M�r�s �ltal�nos elve

A GPS rendszer m�k�d�se a m�holdak t�vols�g�nak megm�r�s�n alapul. Ez azt jelenti, hogy hely�ket a f�ld�n �gy k�pezz�k, hogy lem�rj�k a t�vols�gunkat az �rben l�v� egyes m�holdakt�l, vagyis a m�holdak jelentik sz�munkra a viszony�t�si pontokat.
Felvet�dhet a k�rd�s, hogy hogyan tudjuk pontosan megm�rni egy m�holdt�l a t�vols�gunkat? Hogyan tudjuk tov�bb� pontosan meghat�rozni, hol tart�zkodik egy mozg�sban l�v� m�hold? Ez n�h�ny olyan r�szletk�rd�s, melyeket egyel�re elhanyagolunk. Egyel�re higgy�k el, hogy pontosan ki lehet sz�m�tani, hogy hol van egy m�hold az �rben, �s hogy milyen messze vagyunk ett�l a m�holdt�l.
Ebben az esetben a GPS rendszer alapelve egyszer�: Magyar�zat�t a
65.sz. �bra alapj�n v�gezz�k. Ha tudjuk, hogy p�ld�ul 10000 m�rf�ldre vagyunk az "A" jelz�s� m�holdt�l, akkor l�nyegesen lesz�k�l az a t�r, ahol az eg�sz vil�gegyetemen bel�l tart�zkodhatunk. Ez azt jelenti, hogy valahol egy k�pzelt g�mb fel�let�n lehet�nk melynek k�z�ppontja az "A" m�hold, s melynek sugara 10000 m�rf�ld.
Amennyiben egyidej�leg azt is tudjuk, hogy egy "B" jelz�s� m�holdt�l 11000 m�rf�ld t�vols�gra vagyunk, ez tov�bb sz�k�ti azt a helyet, ahol tart�zkodhatunk. Az a hely a vil�gegyetemben, ahol 10000 m�rf�ld t�vols�gra lehet�nk az "A" �s 11000 m�rf�ld t�vols�gra a "B" m�holdt�l, azon a k�rvonalon fekszik, ahol a k�t g�mb metszi egym�st.
Ha egy harmadik m�holdt�l is elv�gezz�k a t�vols�gm�r�st, akkor t�nylegesen meghat�rozhatjuk a hely�nket. Amennyiben ugyanis tudjuk azt, hogy ugyanebben az id�ben a "C" m�holdt�l 9000 m�rf�ld a t�vols�gunk, akkor m�r csak k�t pont lehet, ahol tart�zkodhatunk.
Ez a k�t pont ott tal�lhat�, ahol a 9000 m�rf�ld sugar� g�mb metszi a k�rvonalat, ami a 10000 m�rf�ld sugar� �s a 11000 m�rf�ld sugar� g�mb metsz�svonala.
A h�rom m�holdt�l v�grehajtott t�vols�gm�r�ssel lesz�k�tj�k teh�t az �rben lehets�ges tart�zkod�si hely�nket k�t pontra. K�s�bb l�tni fogjuk, hogy van egy m�szaki ok, ami miatt sz�ks�g�nk van m�g egy t�vols�gm�r�s v�grehajt�s�ra, most azonban elm�letileg elegend� a h�rom t�vols�gm�r�s.
Hogyan tudjuk eld�nteni, hogy a k�t pont k�z�l melyik az igazi? Term�szetesen elv�gezhetn�nk egy negyedik t�vols�gm�r�st egy m�sik m�holdt�l. Vagy pedig, tesz�nk egy felt�telez�st. �ltal�ban v�ve a k�t pont k�z�l az egyik eleve lehetetlen adatokkal rendelkezik. Vagy t�ls�gosan messze van a f�ldt�l, vagy lehetetlen�l nagy a sebess�ge. A GPS vev�kben lev� sz�m�t�g�pek k�l�nb�z� sz�m�t�stechnikai vari�ci�kkal meg tudj�k k�l�nb�ztetni a helyes pontot a helytelen pontt�l.
Amennyiben biztosan tudjuk a helyzetpontunk magass�g�t /a tenger�szekhez hasonl�an, mivel �k tudj�k, hogy a helyzetpontjuk magass�ga a tengerszint/, �gy kik�sz�b�lhetj�k az egyik m�hold t�vols�gm�r�st. Ebben az esetben a rajzokon �br�zolt g�mb�k egyik�t helyettes�thetj�k egy olyan g�mbbel, melynek k�z�ppontja a f�ldg�mb k�zepe, s melynek sugara megegyezik a f�ldg�mb k�z�ppontj�t�l vett t�vols�gunkkal.
A GPS rendszer alapelve teh�t a m�holdak alkalmaz�sa referencia-pontokk�nt, melyeket a saj�t helyzetpontunknak valahol a f�ld�n h�romsz�gel�ssel t�rt�n� meghat�roz�s�ra haszn�lunk.
Mivel a GPS rendszer a m�holdakt�l val� t�vols�gunk ismeret�n alapul, sz�ks�g�nk van egy m�dszerre, amellyel meghat�rozhat�, hogy milyen messze vagyunk a m�holdakt�l.
A t�vols�gm�r�s alapelve az ismert egyenl�s�g, mely szerint a megtett �t a sebess�g �s a halad�si id� szorzat�val egyenl�.
A GPS rendszer �gy m�k�dik, hogy megm�ri azt az id�t, ami alatt el�r benn�nket a m�holdr�l kibocs�tott r�di�jel, s ut�na kisz�m�tja ebb�l az id�b�l a t�vols�got.
A r�di�hull�mok a f�ny sebess�g�vel terjednek, ami 300.000 km m�sodpercenk�nt. Ha pontosan meg tudjuk hat�rozni, hogy mikor ind�totta fel�nk a m�hold a r�di��zenetet �s mi mikor vett�k azt, akkor ismerj�k, hogy mennyi id� alatt �rt el benn�nket ez az �zenet. Ezt az id�t m�sodpercenk�nt kifejezve egyszer�en be kell szoroznunk 300.000 km/m�sodperc �rt�kkel �s megkapjuk a m�holdt�l val� t�vols�gunkat. /Ne feledj�k: 3 k�l�nb�z� m�holdt�l 3 t�vols�gm�r�s sz�ks�ges, s ezzel megkaptuk a helykoordin�t�inkat/.
Term�szetesen az id�t m�r� �r�inknak meglehet�sen pontosan kell kis id�tartamokat m�rni�k, mivel a f�ny rendk�v�l nagy sebess�ggel terjed.
Az elektrom�gneses hull�mok alapj�n t�rt�n� id� m�r�s�nek saj�toss�ga az, hogy pontosan meg kell hat�rozni azt a pillanatot, amikor a jel elhagyta a m�holdat. Ez a k�vetkez� m�don lehets�ges: szinkroniz�lni kell a m�holdat �s a vev�ket �gy, hogy ugyanazt a k�djelet pontosan ugyanabban az id�ben �ll�ts�k el�. Ezut�n m�r csak venni kell az egyes m�holdakt�l �rkez� k�djeleket �s meg kell vizsg�lnunk, hogy a saj�t vev�nk mennyi id�vel ezel�tt �ll�totta el� ugyanezt a k�djelet. Az id�k�l�nbs�g az id�, amely alatt a k�djel eljutott hozz�nk a m�holdt�l.
A m�r�s elv r�szletez�s�t k�s�bb t�rgyaljuk.

3.4. Navig�ci�s �zenet

66. �bra: Frekvenci�k k�pz�se az alapfrekvenci�kb�l

A navig�ci�s �zenetet az �n. D k�d seg�ts�g�vel tov�bb�tj�k. A vev� sz�m�ra sz�ks�ges adatokat, a navig�ci�s �zenet tartalmazza. Ebben az adathalmazban vannak a m�holdak poz�ci�i, a szinkroniz�ci�hoz sz�ks�ges P �s C/A k�d inform�ci�k, az �ra jav�t�sok �rt�kei, a m�holdak efemerisze, valamint a l�gk�ri terjed�si viszonyokra vonatkoz� jav�t�sok. A C/A �s P k�d a fut�si id� meghat�roz�s�ra szolg�l. Az inform�ci�s blokkban speci�lis �zenetnek is van hely. A m�hold a jeleket k�t k�l�nb�z� frekvenci�n bocs�tja ki, mint azt m�r kor�bban l�ttuk. Ezek k�pz�se a 66.sz. �br�n l�that�. Az alapfrekvencia 10,23 MHz, amely az atom�r�k frekvenci�j�b�l sz�rmazik, ez hajtja a k�dgener�torokat. A jeleket k�l�nb�z� k�dokkal modul�lj�k. Az egyik a P-k�d, /PRECISION = P/, amelynek frekvenci�ja 10,23 MHz, hossz� peri�dus� /267 nap/. A P-k�d l�tsz�lag v�letlen bin�ris k�dot jelent /PRN/ Pseudorandom Noise Code/, val�j�ban azonban egy el�re meghat�rozott matematikai formula szerint el��ll�tott jelsorozat. A k�dol�s l�nyege, hogy a p�lyaadatok sz�mjegyeit egy�rtelm� m�don r� lehessen vinni a viv�frekvenci�ra valamilyen modul�ci�val. Erre a legalkalmasabb modul�ci�s rendszer az impulzus-k�d modul�ci�. A p�lyaadatokat a m�hold mem�ri�j�ban bin�risan k�dolt form�ban t�rolj�k. Minden egyes m�holdnak egy saj�t k�dja van. Ezen t�l, minden m�holdnak van egy r�videbb k�dja is /1.023 MHz/, hogy seg�tse a P jelek v�tel�t /a P k�dra neh�z a r�hangol�d�s, annak hossz� peri�dusa miatt/, amolyan ''durva'' hangol�st v�gezve el, a P k�d egy�rtelm� v�tel�hez. Ez a C/A k�d -COARSE/ACQUISITION- amelynek peri�dusa 1 msec, sug�rz�si ideje 1 msec, ami 300 m t�vols�gnak, az �n. Chip hossznak felel meg. Az 1 bit-es inform�ci� sug�rz�si ideje hat�rozza meg a k�dm�r�ssel el�rhet� pontoss�got. Az L1 frekvenci�n kibocs�jtott jelet mindk�t k�ddal, m�g az L2 frekvenci�n sug�rzott jelet csak a P k�ddal modul�lj�k az al�bbiak szerint:

L1 (t)=a1P(t)D(t)cos(w1t)+a1C/A(t)D(t)sin(w1t)

1

L2(t)=a2P(t)D(t)cos(w2t)

2

ahol a1 �s a2 a viv�k amplit�d�ja.

A navig�ci�s adatok, amelyeknek sebess�ge 50 bit/sec, az L1 �s L2 jelekben egyar�nt megtal�lhat�k. A k�dol�s funkci�ja kett�s.

  1. Minden m�hold eset�ben a k�dol�s m�s, ennek seg�ts�g�vel ezek egy�rtelm�en azonos�that�k.

  2. A k�dok �sszehasonl�t�sa �ltal a f�zis eltol�d�s m�rt�ke m�rhet�, �s ebb�l a jel terjed�si ideje meghat�rozhat�.

67. �bra: GPS rendszer adatblokkjai

68. �bra: Navig�ci�s �zenet tartalma

A navig�ci�s �zenet (alap�zenet) hossza 1500 bit, amelyet minden m�hold kibocs�t. Ez az �zenet inform�ci�t ad a rendszer �llapot�r�l, a rendszerid�r�l �s pontos p�lyaadatokat szolg�ltat az egyes m�holdakr�l. A teljes adatblokk szerkezet�t mutatja a 67. sz. �bra. A 68. sz �br�n pedig az adatblokk tartalma l�that�. Az 1500 bites adatblokk, melynek hossz�s�ga 30 sec, �s �tviteli sebess�ge 50 bps. tov�bb bonthat� �n. alkeretekre, amelyek 300 bit nagys�grend�ek, 6 sec. hossz�ak, amib�l 5 db van. Minden alegys�g 10 db 30 bit-b�l �ll� r�szt foglal mag�ba. Minden sz� 30 bit hossz�s�g�. Minden egyes alkeret els� szava egy szinkroniz�ci�s t�vols�gm�r� sz�, a TLM -TELEMETRY- amely tartalmaz egy fix�lt 8 bit-es bevezet�t, ami el�seg�ti a r�hangol�d�st a m�hold jel�re. A TLM t�bbi r�sze az �zemi �llapotra vonatkoz� inform�ci�kat tartalmazza. Minden alkeret m�sodik szava a HOW / HAND OVER WORLD/, amely megadja a rendszerid�t Z sz�m form�j�ban. A HOW sz� 30 bit-et tartalmaz, amelyb�l a 22 bit-es Z sz� jelzi a m�hold idej�t.
A m�hold ezt a rendszerid�t - vagyis a Z sz�mot - 6 mp-k�nt sug�rozza.
Az eml�tett C/A �s P k�dok k�z�l a P k�d l�nyegesen pontosabb, mint a C/A k�d. Az amerikai V�delmi Miniszt�rium a P k�d pontoss�g�t k�t dimenzi�s m�r�s eset�n 10 m�terben, h�rom dimenzi�s m�r�s eset�n 15 m-ben hat�rozta meg b�rhol a vil�gon, b�rmilyen napszakban �s b�rmilyen meteorol�giai k�r�lm�nyek k�z�tt. Ugyanakkor a C/A k�d k�t dimenzi�s m�r�skor 25 m, h�rom dimenzi�sn�l 35 m. Ezt azonban folyamatosan tov�bb rontott�k kb. 100 m-re k�t dimenzi� �s kb 150 m-re h�rom dimenzi� eset�n.
A P k�d titkos �s 1993-ban m�g tov�bb titkos�tott�k egy �n. szupertitkos Y k�dd�, amelyet A/S-nek Anti Spoofing-nak neveztek el.
Mindegyik GPS vev� el�sz�r a C/A k�dot veszi. Az �n. polg�ri vev�k ezt haszn�lj�k fel a tov�bbiakban m�r�sre. A speci�lis -pl. katonai- vev�k is el�sz�r a C/A k�dot veszik, majd ut�na a P k�dot. �tv�lt�s egyikb�l a m�sik k�dba a m�r eml�tett HOW sz�val t�rt�nik.
A polg�ri k�zleked�sben a le�rtak szerint a C/A k�dok v�tel�re alkalmas berendez�seket haszn�lj�k. Ennek pontoss�ga a kor�bban eml�tett 100 m /150 m/ k�r�l van. Ennek n�vel�s�re k�t m�d k�n�lkozik.

  1. Speci�lis �ramk�r be�p�t�se a vev�be.
    Lehet�s�g van olyan C/A k�d� vev�k beszerz�s�re, amelyek felismerik �s ki is sz�rik a C/A k�d ront�s�t /az �n. Selective Avaibilitz -S/A, vagy korl�tozott hozz�f�r�s/. Ezek a vev�k az alapberendez�sek kib�v�t�sei, amelyen fel van t�ntetve az S/A r�vid�t�s, de ut�lag is be�p�thet� a vev�be. A probl�ma ezzel a rendszerrel is az, hogy az ilyen S/A-t kisz�r� vev�kh�z is amerikai enged�ly kell.

  2. Real-time technikai alkalmaz�sa.
    Ennek l�nyege, hogy a fixen telep�tett f�ldi vev� m�ri a GPS holdak �llapot�t, s ezekb�l saj�t /�s fix/ poz�ci�j�ra vonatkoz� korrekci�kat sz�mol. Ezeket a korrekci�kat azt�n egy -az �thidaland� t�vols�gt�l f�gg� frekvenci�j�-ad�egys�gen sz�tsug�rozza. A r�di�rendszer �tviteli tartom�nyban tart�zkod� mobil berendez�sek-megfelel� fed�lzeti korrekci�s vev�vel ell�tva- veszik ezeket az adatokat. A mobil oldalon lev� GPS vev�kbe be�p�tett navig�ci�s processzor pedig e korrekci�s adatokat felhaszn�lva, a saj�t GPS vev� �ltal szolg�ltatott /ak�r 100 m�teres hib�val is rendelkez�/ poz�ci�t feljav�tja kb. egy nagys�grenddel. Ilyenkor a pontoss�g az alkalmazott rendszerekt�l f�gg�en el�rheti az 5-10 m�tert is. Meg kell azonban jegyezn�nk, hogy itt legal�bb egy GPS vev�p�r beszerz�s�re van sz�ks�g /egy f�ldi, egy mozg�/, �s az adat�tviteli rendszer is n�veli a k�lts�geket. Ezen t�l az adat�tviteli rendszert enged�lyeztetni kell a frekvencia hat�s�gokn�l. Az S/A megb�zhat�an a real-time differenci�lis technik�val sz�rhet� ki, aminek h�tr�nyai:

Ez ut�bbi megold�s j�l haszn�lhat� v�rosi forgalomir�ny�t�sban, illetve helymeghat�roz�sban, ez�rt m�g k�s�bb visszat�r�nk a t�rgyal�s�ra.

3.5. T�vols�g meghat�roz�s�nak m�dszerei

69. �bra: T�vols�gm�r�s elve

Jel�lj�k a 69. sz. �bra alapj�n a f�ldfelsz�n tetsz�leges ''T'' pontj�ba mutat� helyzetvektort Ri-vel: a tetsz�leges p�ly�n a F�ld k�r�l kering� mesters�ges hold pillanatnyi tart�zkod�si hely�t jelent� S pontba mutat� helyzetvektort rj -vel. (Itt �s a tov�bbiakban az als� indexek a f�ldi pontokra, a fels� indexek a m�holdakra vonatkoznak.) Jel�lj�k tov�bb� a f�ldi pontb�l a mesters�ges hold pillanatnyi hely�re mutat� vektort rorij -vel, ahol ro egys�gvektor ri pedig a Ti �s Sj pontok t�vols�ga. A fel�rhat� egyszer� �sszef�gg�s

rj = rij + Ri

3

A mesters�ges holdak navig�ci�s c�l� felhaszn�l�sakor �ltal�ban vagy rij -t, vagy ro -t m�rj�k, az els� esetben t�vols�gmeghat�roz�st, a m�sodikban ir�nymeghat�roz�st v�gz�nk. Ne feledj�k, hogy mindegyik vektor h�rom �sszetev�t tartalmaz. A m�dszerrel a f�ldi pont �s a mesters�ges hold pillanatnyi helyzete k�z�tti vektornak csak a nagys�ga (a vektor hossza) hat�rozhat� meg, a vektor ir�nya nem:

Ri = rj - rij

4

Az egyenlet h�rom ismeretlent tartalmaz, a h�rom tengelyir�ny� �sszetev�j�t (a T pont h�rom geocentrikus koordin�t�j�t). Ennek megfelel�en a helyzetmeghat�roz�shoz legal�bb h�rom t�vols�gra van sz�ks�g. Mivel a szatellit m�dszerek k�z�l pillanatnyilag egyik sem k�pes az eml�tett r ir�nyvektor mindh�rom komponens�t egyid�ben szolg�ltatni, ez�rt - ha t�vols�gm�r�st alkalmazunk - a vev�nek egyid�ben 3, ismert koordin�t�j�, nem egy s�kba es� m�hold t�vols�g�t kell m�rni. Amint azt a k�s�bbiekben l�tni fogjuk, a GPS m�dszer eset�ben ez 4 m�hold m�r�s�t jelenti, mivel negyedik ismeretlenk�nt kezelj�k a vev�nk �r�j�nak az elt�r�s�t a GPS rendszerid�it�l. A mesters�ges hold koordin�t�i tetsz�leges id�pontra sz�m�that�k a hold �ltal sug�rzott jelek alapj�n.
Ez a m�dszer val�j�ban azt jelenti, hogy h�rom ismeretlen van k�tdimenzi�s m�r�s eset�n, ami h�rom ismeretlent jelent, Eset�nkben k�t s�kvektort -hossz�s�g, sz�less�g - �s az id�t. Matematik�b�l tudjuk, hogy h�rom ismeretlen eset�n a megold�st h�rom egyenlet egy�rtelm�en megadja. H�romdimenzi�s m�r�s alapj�n term�szetesen n�gy m�holdra t�rt�n� m�r�sre, vagyis n�gy egyenletre van sz�ks�g.
A t�vols�g m�r�se k�t m�dszerrel t�rt�nhet.

  1. Pszeud�t�vols�g m�r�se

70. �bra: Pszeudot�vols�g m�r�s elve 1

71. �bra: Pszeudot�vols�g m�r�s elve 2

GPS m�r�sekn�l ezt alapm�dszerk�nt kezelj�k. Ez a m�dszer csak a P, vagy C/A k�d valamelyik�nek ismeret�ben alkalmazhat�. A k�t k�d b�rmelyike megadja a m�hold �ltal kibocs�tott jel idej�t a vev� �s a m�hold k�z�tt. Ismerni kell hozz� a m�hold idej�t abban a pillanatban, amikor a jelet kisug�rozta �s a vev� idej�t, amikor az ezt a jelet vette. A pszeudot�vols�got �gy kapjuk meg, hogy a m�hold �ltal k�ld�tt jel �s a vev�ben feldolgozott jel k�z�tti id�k�l�nbs�get megszorozzuk a f�nysebess�ggel. (70. �bra). A val�di t�vols�got �gy kapn�nk meg, ha az ad�si id�t �s a v�teli id�t pontosan tudn�nk m�rni. A probl�ma az, hogy az id� a m�hold rendszer�ben �s a vev� rendszer�ben k�l�nb�zik egym�st�l, ami egy szisztematikus hib�t okoz a m�r�sben. S�t a m�hold �ra a vev� �ra �s az egys�ges GPS id� is k�l�nb�zik egym�st�l. Ezt �br�zolja a 71. sz. �bra. A Dt a m�hold, a DT pedig a vev� �rahiba. A pszeudot�vols�got befoly�sol� id�t�nyez� Dt a m�hold id�sk�l�n l�that� id�pont �s a vev� id�sk�l�n l�that� id�pont k�z�tti id�k�l�nbs�g.
Az �bra alapj�n �rhat�:

Dt - Dt+ DT

5

r= cDt - c( Dt - DT) = P - c (Dt - DT )

6

P = r + c (Dt - DT)

7

ahol az

r = val�di t�vols�g
P= pszeudot�vols�g

Ezt azonban m�dos�tani kell az ionoszf�rikus �s troposzf�rikus hib�kkal / l�sd k�s�bb/, ezzel:

P= r + c ( Dt - DT ) + dion + dtrop

8

A Dt �s DT �rtelmez�se a rajzr�l j�l l�that�.
Minket a vev� koordin�t�i �rdekelnek els�sorban. Hol tal�lhat�k ezek az egyenletben? A koordin�t�k az rij val�di t�vols�gban vannak elrejtve. Ha a m�hold koordin�t�it t�k�letesen ismerj�k akkor rij =
rj - Riazonban rA �ltal�ban nem ismert t�k�letesen �s ez�rt egy Dr tagot is hozz�adunk, ami az efemerisz hib�nak felel meg. Az �szlel�si egyenlet teh�t �gy alakul:

P = r + Dr + c (Dt - DT) + dion + dtrop

9

  1. T�vols�g meghat�roz�sa f�zism�r�ssel

Enn�l a m�dszern�l nincs sz�ks�g a k�dok alkalmaz�s�ra.
A pszeudot�vols�g f�zism�r�ssel is meghat�rozhat�.
Elektronika c. tant�rgyb�l ismert, hogy

�s

w = 2pf =

10

ahol

c= f�ny terjed�si sebess�ge
l = hull�mhossz
T = peri�dusid�
w = k�rfrekvencia
f = frekvencia
j = f�zis

Ebb�l a f�zis, ha a k�rfrekvencia id�ben �lland�:

(t-to)

11

Ha a to pillanatban a kezd� f�zis �rt�ke z�rus, akkor j ( to )=0

Ebben az esetben t id� eltelt�vel a f�zis:

jt = w� t

12

Ugyanabban az id�pontban a jelforr�st�l - m�holdt�l - r t�vols�gban:

jr = w � tr

13

ahol tr az r t�vols�g megt�tel�hez sz�ks�ges id�.

tr =

14

Ezzel:

j = jt - jr = w ( t - tr ) = w ( t - )

15

Ez a hull�mterjed�s f�zisegyenlete, amely a f�zism�r�s alapj�n t�rt�n� t�vols�gm�r�s alapja.
A konkr�t m�r�shez vizsg�ljuk meg a k�vetkez�ket /kor�bbi meg�llapod�s szerint az s index vonatkozik a m�holdra, r index pedig a vev�ben el��ll�tott referenciajelre. A t id�t a GPS id�rendszer�re vonatkoztatjuk. /
71.sz.�bra/.
A
15 sz. Egyenlet alapj�n

j= wS t - wS jSO

16

A vev�kben gener�lt rezg�s f�zisa:

jr = wr t - j 0 r

17

A jSO �s jor kezd�f�zisok az �rahib�kkal kapcsolatosak, amelyek a k�vetkez�k�ppen �rhat�k:

jSO = wS � dS

18

j 0r = wr � dr

19

ahol dS �s dr a m�hold �s vev� �rahib�i:
A lekevert f�zis, amely a vett hull�m �s a referencia rezg�s f�zis�nak k�l�nbs�ge:

jSO = wS - wSjSO - wr * t - jor = wS * t - wSwr * t - wS * dS - wr * dr =
= -
wS wS * dS + wr * dr + ( wS- wr )t

20

Mivel a m�hold �s a vev� k�rfrekvenci�k elt�r�se a n�vleges w k�rfrekvenci�hoz elhanyagolhat�, vagyis wS wr �gy a 20 egyszer�bb alakja.

jSr = - w w( dS - dr ) = - w w * Dd

21

A vev� bekapcsol�sakor, vagy �j m�hold �szlel�sekor a lekevert f�zisb�l csak a ciklusok t�rt r�sz�t m�rhetj�k, a teljes ciklusok sz�ma ismeretlen marad. /Ha ezt ismern�nk, akkor a l hull�mhossz ismeret�ben �s a t�rt ciklus ismeret�ben megismerhetn�nk a t�vols�got/. Ezt a mennyis�get N-el jel�lj�k, t�bb�rtelm�s�gnek - integer ambiguiti - illetve m�g Doppler-sz�mnak is nevezz�k. Ez az �rt�k az �szlel�si id� alatt l�trej�tt eg�sz f�zisciklusok sz�m�t jelenti. A m�hold �s a m�rend� hely k�z�tti t�vols�g megv�ltoz�sa miatt j�n l�tre a Doppler - frekvencia - ez nem keverend� �ssze a Doppler sz�mmal - amely a k�vetkez� m�don �rhat�:

22

Ezzel �rhat�:

23

ahol a f�zis m�rhet� t�rt r�sze �s N a t0 id�pillanathoz tartoz� eg�sz t�bb�rtelm�s�get jelenti.
Gyakorlatban nem 2
p*N f�zissal, hanem �n. ciklussz�mmal sz�molunk, ez�rt:

24

A 21 �s 23 egyenl�v� t�tel�vel:

25

Ha a 25.sz. kifejez�st megszorozzuk l-val, akkor a ciklusokb�l kifejezett f�zisb�l pszeudot�vols�got kapjuk.
Ezut�n vizsg�ljuk meg a Doppler sz�m �rtelmez�s�t, a
72.sz. �bra alapj�n vizsg�ljuk.

72. �bra: Doppler sz�m �rtelmez�se

Legyen t=t1+Dt1 �s t2+Dt2 , akkor:

ahol s1 a t1 id�ben l�v� t�vols�g �s s2 a t2 id�ben l�v� t�vols�g. A levezet�s mell�z�s�vel igazolhat�, hogy s2-s1~ N12 �s s3-s2 ~ N23 �rt�kekkel. �gy teh�t a Doppler sz�mb�l a t�vols�g val�ban meghat�rozhat�.

3.6. M�r�si m�dszerek

A GPS k�t t�pus� m�r�st k�pes v�gezni. Az egyik az �n. k�d korrel�ci�s technika, amely megk�v�nja legal�bb az egyik k�d ismeret�t, a m�sik k�d n�lk�li technika. Mindk�t elj�r�ssal rekonstru�lni lehet a r�di�jel viv�hull�m�t, amelyb�l azut�n annak f�zisa meghat�rozhat�.

  1. K�dkorrel�ci�s technika

A korrel�ci�s technika alapja, hogy a vett k�dokat �s a vev�ben el��ll�tott k�dokat id�ben egyezteti. Az �rt�kelhet� - feldolgozhat� - jel ekkor maximum lesz. Vagyis az R/t/ korrel�ci�s jel �rt�ke a legnagyobb lesz. Az egyeztet�s sor�n ad�d� id�k�l�nbs�g /l�sd 70.sz. �br�t/ val�j�ban a korrel�ci�s id�t jelenti. Mikor az egyeztet�s megt�rt�nt, akkor a Dt �rt�ke z�rus. Ekkor az R/t / �rt�ke a 73.sz.�br�n l�that�an maxim�liss� v�lik.

73. �bra: Korrel�ci� v�ltoz�sa az egyeztet�s f�ggv�ny�ben

Ezut�n t�rt�nik a k�djelek lev�laszt�sa, majd a navig�ci�s �zenetek megfejt�se. V�g�l megkapjuk az eredeti viv�hull�mot, amelynek seg�ts�g�vel a vev� referencia frekvenci�j�nak f�zis�val megt�rt�nhet az �sszehasonl�t�s �s az N �rt�k�nek meghat�roz�sa, ezzel m�r sz�m�that� a t�vols�g.
A m�r�s v�grehajt�s�hoz enn�l a m�dszern�l sz�ks�ges a k�dok ismerete.

  1. K�dn�lk�li technika /signal squaring = jeln�gyzetel�s/

A k�dn�lk�li elj�r�s a bej�v� - vett - jelek n�gyzetel�s�n alapul. Vizsg�ljuk meg pl. a 2.sz. kifejez�st, amely az L2 jel modul�lt form�j�t tartalmazza. Szorozzuk meg ezt a jelet �nmag�val:

26

A k�djelek - vagyis a modul�ci� - elt�nik, mert a k�dok = 1 �s -1 jelsorozatai: n�gyzetreemel�s ut�n + 1 �rt�ket vesznek fel.

C2 ( t ) = P2 ( t) = D2 ( t ) = 1

27

A modul�ci� megsz�n�se mellett a frekvencia megk�tszerez�d�se �rdemel figyelmet. A n�gyzetel�s elj�r�s el�nye, hogy f�ggetlen a k�dokt�l. A h�tr�nya, hogy a jel/zaj viszony cs�kken. A k�t technika egy�ttes alkalmaz�sa is elk�pzelhet� /az L1 viv�hull�m rekonstru�l�sa C/A k�d korrel�ci�val, az L2-� n�gyzetel�ssel/. Ezzel m�g foglalkozunk a vev� t�pusok csoportos�t�s�n�l.

3.7. Vev� t�pusok csoportos�t�sa

74. �bra: Vev�k csoportos�t�sa

A vev� t�pusok l�nyeg�ben a r�di�frekvenci�s egys�g fel�p�t�s�ben k�l�nb�znek egym�st�l. (74 �bra) �s a k�vetkez�k�ppen csoportos�that�k.

  1. A csatornasz�m szerint megk�l�nb�ztethet�nk egycsatorn�s, multiplex rendszer� �s t�bbcsatorn�s vev�ket. A multiplex rendszer� vev� egyetlen feldolgoz� csatorn�j�ra a vez�rl� mikroprocesszor felv�ltva juttatja az egyid�ben �szlelhet� k�l�nb�z� m�holdak jel�t, a rendszer hardvere teh�t egycsatorn�s, szoftverje viszont t�bbcsatorn�s. A t�bbcsatorn�s rendszer csatorn�i egyidej� feldolgoz�sra alkalmasak.

  2. A dek�dol�s k�pess�ge szerint megk�l�nb�ztethet�nk k�d n�lk�li, egyk�d� (C/A �s kett�s k�d� (C/A,P) vev�ket. A k�d n�lk�li vev�k abban az id�szakban jelentek meg, amikor m�g a C/A k�d is titkos volt. A kett�s k�d� vev�k a polg�ri felhaszn�l�k sz�m�ra jelenleg is hozz�f�rhetetlenek. Megjegyezz�k, hogy az adatok dek�dol�s�hoz a C/A, vagy mindk�t k�d ismerete sz�ks�ges �s el�gs�ges. L�nyeges az is, hogy a m�hold �zenet�ben a finom p�lya korrekci�k realtime felhaszn�l�sa, teh�t a pontos navig�ci� csak a P k�d ismeret�ben lehets�ges.

  3. Az �sszetett jel feldolgoz�si k�pess�ge szerint megk�l�nb�ztet�nk egyfrekvenci�s �s k�tfrekvenci�s vev�ket. El�bbiek csak az Ll jel, ut�bbiak mind az Ll, mind az L2 jel feldolgoz�s�ra k�pesek.

A jelfeldolgoz�shoz a vev� helyi �gynevezett referencia jelet �ll�t el�. A kever� a vett jelet �s a referenciajelet matematikailag �sszeszorozza. Az ered� �sszetett jelb�l az alul�tereszt� sz�r� csak azt az �sszetev�t engedi �t, amelynek frekvenci�ja a vett jel �s a referenciajel frekvencia k�l�nbs�ge. A megold�s a r�di�t�vm�r�sb�l ismert, c�lja m�r�stechnikailag k�nnyebben kezelhet� kisfrekvenci�s jel el��ll�t�sa. Az �n. lekevert kisfrekvenci�s jel inform�ci� tartalma egy�bk�nt t�k�letesen azonos a vett jel inform�ci� tartalm�val, teh�t a feldolgoz�s szempontj�b�l a vett jellel egyen�rt�k�, de sokkal k�nnyebben kezelhet�.

Mindk�t k�dn�lk�li elj�r�sra, f�zism�r�sre jellemz�, hogy:

  1. A f�zishelyzet csak egyetlen peri�duson bel�l egy�rtelm�, azaz a t�vols�gnak csak a jel hull�mhossz�n�l r�videbb marad�k r�sze sz�m�that� egy�rtelm�en. Ugyanazt a m�holdat huzamosabb ideig �szlelve �s a f�zisciklusokat megsz�ml�lva, a hull�mhosszn�l nagyobb t�vols�gk�l�nbs�gek is meghat�rozhat�k ugyan, de a m�r�si id�szak kezdet�re vonatkoz� t�vols�g tov�bbra is ismeretlen marad. Ez az ismeretlen, melynek neve t�bb�rtelm�s�g - ambiguity - bizonyos m�r�si elrendez�sekkel kik�sz�b�lhet�, vagy �jabb ismeretlenk�nt az eredm�nyfeldolgoz�sba vihet�.

  2. K�t vagy t�bb vev�k�sz�l�ket haszn�lva, azokat az �szlel�s megkezd�se el�tt szinkroniz�lni kell, hogy az egyes pontokon m�rt f�zishelyzetek val�ban t�vols�g k�l�nbs�gek legyenek az �ra�ll�s k�l�nbs�gek zavar� hat�sa n�lk�l.

3.8. M�holdak - �s vev�berendez�sek �ltal�nos fel�p�t�se

3.8.1. A GPS m�hold fel�p�t�se

75. �bra: GPS m�hold fel�p�t�se

A m�hold fel�p�t�se a 75. sz. �br�n l�that�.
A m�holdak f� alap�ramk�rei egy-egy nagypontoss�g� c�zium �s rub�dium atom�ra, amelyek az oszcill�tor fo = 10.23 MHz-es alapfrekvenci�j�t vez�rlik. Az alapfrekvencia 154-szeres szorzata az L1, m�g 120-szoros szorzata az L2 viv�frekvencia. Tov�bbi k�t frekvencia haszn�latos a m�hold �s a vez�rl��llom�sok k�z�tti kommunik�ci�ra. Az L1 �s L2 jel modul�lt jel. A modul�ci� egyik c�lja, a viv�hull�m megjel�l�se, hiszen a m�hold �s a vev� jel�nek egybevet�se az id�m�r�s alapja. A modul�ci� m�sik c�lja a m�hold �zeneteinek a tov�bb�t�sa. A modul�ci� m�dja k�dmodul�ci�.

3.8.2. GPS vev�k fel�p�t�se

A GPS vev� antenna-egys�gb�l �s jelfeldolgoz� berendez�sb�l �ll. Ez ut�bbi r�szei: a r�di�frekvenci�s egys�g, k�vet�hurkok, a sz�m�t�-egys�g, az adatt�rol� egys�g, a vez�rl� egys�g �s a t�pegys�g. (76. �bra)

76. �bra: GPS vev� fel�p�t�se
  1. Az antenna-egys�g
    Feladata a m�holdak �ltal kisug�rzott jelek v�tele, el�er�s�t�se �s tov�bb�t�sa a r�di�frekvenci�s egys�gbe. Az antenn�nak a horizont feletti t�r f�l tetsz�leges ir�ny�b�l �rkez� mindk�t viv�frekvencia (L1 �s L2 jel) v�tel�re alkalmasnak kell lennie. A gyakorlatban a 10 ... 15� -n�l kisebb magass�gi sz�g alatt �rkez� jelek v�tel�t az antenna jellegg�b�j�nek kialak�t�s�val vagy �rny�kol�ssal mesters�gesen megnehez�tik, ezek a jelek ugyanis legt�bbsz�r a k�rnyez� terept�rgyakr�l visszaver�d�tt jelek.
    Minden GPS antenna k�rk�r�sen polariz�lt jelek v�tel�re alkalmas.

  2. R�di�frekvenci�s r�sz
    A r�di�frekvenci�s RF egys�g feladata az antenn�r�l �rkez� nagyfrekvenci�s jel k�z�pfrekvenci�s KF jell� alak�t�sa. Ezeket ezut�n m�r k�nnyen kezeli a vev� t�bbi egys�ge. A bej�v� jelet egy helyi oszcill�tor tiszta szinuszos jel�vel keverik le. A saj�t , nagy stabilit�s� oszcill�toron k�v�l egyes vev�k k�ls� atomi oszcill�tort is haszn�lnak. A k�z�pfrekvenci�s jel m�g mindig tartalmazza azokat a modul�ci�kat, melyek a kisug�rzott jelben benne vannak, �m itt a frekvencia alacsonyabb. Ezt a m�dszert nevezz�k szuperheterodin elj�r�snak.

  3. A jelk�vet� egys�gek
    Ez tal�n a GPS vev� leg�rdekesebb r�sze, hisz ez az egys�g gondoskodik arr�l, hogy az egyidej�leg �s egyetlen frekvenci�n be�rkez� ak�r 6...8 m�hold jel�t a vev� sz�t tudja v�lasztani, majd biztos�tja a m�holdak folyamatos k�vet�s�t.
    A feladat els� r�sze viszonylag egyszer�, hisz minden m�hold �zenete tartalmazza a kisug�rzott m�hold saj�t �n. PRN k�dj�t. A sug�rz�s vagy a C/A, vagy a P k�d felhaszn�l�s�val t�rt�nik. Az �gy azonos�tott m�holdat a vev� ezut�n igyekszik egy k�l�n�ll� vev�csatorn�hoz rendelni �s azon folyamatosan k�vetni.

  4. Mikroprocesszor egys�g
    A be�p�tett mikroprocesszor t�bbf�le feladatot l�t el. �gy kivitel�nek min�s�ge legal�bb annyira befoly�solja a m�r�s j�s�g�t mint a kor�bban eml�tett egy�b param�terek. A ROM-ba �p�tett vez�rl� program v�gzi a zajhat�sok cs�kkent�s�t, k�l�nf�le sz�r�rutinok futtat�s�val, realtime differenci�lis alkalmaz�sokn�l fel�gyeli a korrekci�s adatok el��ll�t�s�t �s k�ld�s�t, vagy fogad�s�t �s �rtelmez�s�t. A navig�ci�s vev�k eset�ben az alapadatnak sz�m�t� poz�ci�, sebess�g �s id�adatokb�l is kisz�molja az �sszes, a navig�ci�t seg�t� ir�ny �s elt�r�s adatot.

  5. T�pegys�g.
    �ltal�ban h�romf�le t�pegys�ggel tal�lkozhatunk. K�zivev�kn�l minden esetben tal�lkozunk l,5 V os ceruzaelemes adapterekkel, t�pust�l f�gg�en 4-8 elemmel. Mobil alkalmaz�sokn�l hasznos lehet a szivargy�jt� adapter is.
    Vigy�zzunk arra, hogy 12 V DC �ltal�ban csak g�pkocsikban van ! �pp ez�rt egyes GPS vev�k szivargy�jt� adaptere 9...32 V DC n�vleges fesz�lts�gr�l is k�pes �zemelni. V�g�l meg kell eml�teni a t�lthet� akkumul�torokat, amelyek k�z�l tal�n a NiCad t�pus�ak a legelterjedtebbek. (Az irodai alkalmaz�sokhoz �ltal�ban ell�tj�k a GPS vev�t h�l�zati adatperrel is. Fogyaszt�sa 50....100 W.
    Ezen k�v�l egyes vev�k, vev�berendez�sek szerves r�sze lehet m�g t�bbf�le I/ O csatlakoz�, adatmegjelen�t� �s bead� egys�g, illetve k�l�nf�le feldolgoz� szoftver is.

3.9. Differenci�l GPS ( DGPS ) rendszer

A real time differenci�lis navig�ci� c�lja, hogy kisz�rj�n . egy sor olyan hibahat�st, melynek az �n. abszol�t navig�ci�n�l megjelennek. A real time differenci�lis GPS - tov�bbiakban DGPS - megold�sokn�l abb�l a t�nyb�l indulunk ki, hogy egy adott k�rzetben l�v� valamennyi GPS vev�t nagyj�b�l azonos hibahat�sok �rik eltekintve p�ld�ul a vev� specifikus hib�kt�l s ez�rt, ha egy vev�t a r�gi�ban elhelyez�nk, ott nyomonk�vethet�k a rendszerben megjelen� hib�k. Mivel a r�gi� valamennyi m�szer�t hasonl� hib�k terhelik, ez�rt a monitor vev�n�l meghat�rozott korrekci�k a r�gi� t�bbi vev�j�re alkalmazhat�k, s azok pontoss�g�t jav�tj�k. A DGPS alkalmaz�sokn�l a referencia vev�t egy ismert koordin�t�j� helyen telep�tik, ahol a folyamatos, nagypontoss�g� m�r�s �s a lehet� legt�bb hold egyidej� �szlelhet�s�ge biztos�tott (ny�lt, akad�lymentes terep, t�bbutas terjed�s nincs, prec�z geod�ziai koordin�ta van, stb). Itt a referenciavev� veszi a GPS holdak jeleit, majd kisz�molja, a hib�t. Ezeket a korrekci�kat azt�n sz�tsug�rozz�k a felhaszn�l�knak. A felhaszn�l�k veszik egyr�szr�l GPS vev�ikkel a GPS holdak jeleit, m�sr�szr�l, egy k�l�n telemetriai csatorn�n a korrekci�kat. A fed�lzeti sz�m�t�g�p azt�n a vett korrekci�kkal jav�tja a nyers GPS m�r�seket �s a pontoss�g �gy jav�that�. ( 77.�bra).

77. �bra: DGPS elve �s fel�p�t�se

A jav�tott �rt�kek tov�bb�t�sa sor�n a leggyakrabban t�vols�gkorrekci�k (dX, dY, dZ, �tk�ld�s�re ker�l sor. Ennek el�nye, hogy a referencia�llom�son megjelen� koordin�tahiba k�nnyen �s gyorsan sz�m�that�, �s elk�ld�sekor az adatmennyis�g igen kicsi.

3.10. P�ld�k a GPS v�rosi k�zleked�sben t�rt�n� alkalmaz�s�ra.

78. �bra: �n�ll� IVHS rendszer

A felhaszn�l�st illet�en k�t m�dszert k�l�nb�ztet�nk meg:

  1. A j�rm�vek k�zvetlen�l haszn�lj�k fel a m�r�s eredm�nyeit, azt sehov� nem tov�bb�tj�k /pl. diszp�cserk�zpontokba/, vagyis a felhaszn�l� itt csak �nmaga haszn�lja fel a m�r�si adatokat.
    Ilyen feladatokat l�t el az �n. intelligens k�z�ti j�rm�rendszerek /IVHS - Intelligent Vehicle Highway System/ k�z�l az �n�ll� IVHS rendszer.
    Ez a rendszer /78.sz.�bra/ valamilyen k�l�n�ll� j�rm� pl. g�pkocsi helymeghat�roz�s�ra k�pes. Megjelen�t�s a g�pj�rm�v�n bel�l digitaliz�lt t�rk�pen t�rt�nik. A rendszer seg�ts�g�vel lehet navig�lni p�ld�ul �gy, hogy beadjuk a k�v�nt c�l�llom�st �s a monitoron megjelenik a javasolt �tvonal. A rendszer nem haszn�l semmilyen r�di� kapcsolatot, �gy sem adatot k�ldeni vagy fogadni nem k�pes. Sz�ks�ges eszk�zig�nye el�g kicsi, hiszen egy GPS-en egy sz�m�t�g�pen k�v�l csak digitaliz�lt t�rk�pre �s ki�rt�kel� programra van sz�ks�g.
    A GPS v�rosi alkalmaz�sakor a navig�ci�s tev�kenys�g alapj�t teh�t, a j�rm� fed�lzeti sz�m�t�g�p�be t�rolt digit�lis v�rost�rk�p adja.
    A digit�lis v�rost�rk�p jelenl�te a fed�lzeti sz�m�t�g�pben azonban nem jelenti felt�tlen�l azt, hogy ez a t�rk�p l�that� is valamilyen monitoron. A biztons�gosabb k�zleked�s �rdek�ben olyan megold�s is sz�letett, amely besz�d-szintetiz�tor seg�ts�g�vel figyelmezteti a j�rm�vezet�t a halad�si ir�ny megv�ltoztat�s�ra, de figyelmeztethet p�ld�ul k�telez� els�bbs�gad�sra, egyenrang� utak keresztez�d�s�re stb. Meg kell azonban jegyezni, hogy a GPS egyetlen probl�m�ja nagyv�rosokban jelentkezik. Vev� antenn�k itt a magas �p�letek takar�sa miatt nem "l�tnak" r� a m�holdakra. Ekkor jutnak szerephez az egy�b helymeghat�roz� rendszerek, mint pld. a gyakran alkalmazott Dead Reckoning /DR/ rendszer. Ehhez a m�dszerhez sz�ks�g van egy ir�nyt�re, egy sz�gsebess�g m�r�re �s egy t�vols�gm�r�re. Nagy h�tr�nya ennek a m�dszernek, hogy az elindul�skor sz�ks�g van egy kiindul�si poz�ci� megad�s�ra, mert itt csak elmozdul�s m�r�se t�rt�nik, tov�bb� a hib�k �sszead�dnak �s ez�rt id�nk�nt a rendszert valamilyen m�don pontos�tani kell, vagyis �jabb kiindul�si pontot kell megadni.
    Az alkalmazott szoftverek a k�vetkez� c�lokat vehetik figyelembe.
  1. Legr�videbb el�r�si �tvonal
    Ekkor a szoftver a k�l�nb�z� utak geometriai hosszainak �sszeg�t adja, �gy, hogy ezek k�z�l a legr�videbb�t v�lasztja. Ekkor a szoftvereknek tartalmaznia kell pl. az egyir�ny� utakat, k�tir�nyb�l behajtani tilos stb. utakat, teh�t a forgalmi rend bizonyos elemeit.

  2. Legr�videbb el�r�si id�
    Ekkor a szoftver az �tvonalak s�lyoz�sa, vagyis geometriai hosszuk meghat�roz�sa ut�n v�lasztja ki a legr�videbb el�r�si �tvonalat. A s�lyoz�s azt fejezi ki, hogy az egyes �tszakaszokon egym�st�l elt�r� �tlagos sebess�ggel haladhatunk. A statikus szoftverek s�lyoz�s�hoz az �lland� sebess�gkorl�toz�sokat, a kanyarod�s, az els�bbs�gad�s, a l�mpajelz�sek stb. v�rakoz�si t�bbletidej�t veszik alapul. A v�ltoz�sokat a naprak�szs�get mindig figyelembe kell venni. Dinamikus szoftverek s�lyoz�s�t a diszp�cserk�zpont r�di�ad�s�nak folyamatos v�tele jelenti. A r�di�ad�sok a v�ltoz�sokat folyamatosan tov�bb�tj�k, �gy a naprak�szs�g ezzel automatikusan biztos�tott. A dinamikus s�lyoz�ssal a k�vetkez� �llapotok vehet�k figyelembe:

Figyelj�k meg, hogy ez az IVHS rendszer nem haszn�l semmif�le kommunik�ci�s rendszert, ami az egyik legfontosabb jellemz�je. E m�dszern�l a helyzet pontosabb meg�llap�t�sa miatt elterjedten alkalmazz�k a m�r kor�bban t�rgyalt DGPS rendszert.

  1. A felhaszn�l� elv�gzi a m�r�st - meg�llap�tja saj�t helyzet�t - az eredm�nyt egyr�szt felhaszn�lja saj�t maga, m�sr�szt elk�ldi a m�rt adatokat pl. a diszp�cserk�zpontba valamilyen kommunik�ci�s rendszeren kereszt�l. E m�dszer teh�t ebben k�l�nb�zik az el�z�t�l - �s m�g abban is - hogy az el�z�ben csak helymeghat�roz�sr�l van sz�, ez ut�bbin�l j�rm�azonos�t�sr�l is. Ilyen rendszer a j�rm�k�vet� rendszer. /79.sz.�bra./
  1. j�rm�k�vet� rendszer.
    Ebben az esetben t�bb j�rm� van a rendszerbe bekapcsolva. Mindegyik j�rm� meghat�rozza GPS seg�ts�g�vel a koordin�t�it �s azt valamilyen r�di�csatorn�n kereszt�l egy k�zpontba tov�bb�tja, ahol a j�rm�vek poz�ci�ja digitaliz�lt t�rk�pen megjelenik.
    A r�di�csatorna lehet INMARSAT, GSM, Nokia stb.
    A j�rm� helyzete teh�t folyamatosan k�s�rhet�, ahogy helyet v�ltoztat, ahogy halad, s folyamatosan �rz�kelhet�, hogy milyen f�ldrajzi koordin�t�kat �rint az �tja sor�n. Programoz�s k�rd�se, hogy adatait milyen id�k�z�nk�nt k�veti automatikusan �s t�rolja a "fekete dobozban". �ltal�ban egy-k�tnapos �tesem�ny r�gz�t�s�re van lehet�s�g. Miel�tt tel�t�dne a mem�ria, �r�ti az adatokat �s tov�bb�tja a k�zpont fel�. Ezzel �jb�l felszabad�tja a mem�riakapacit�st, amely ism�t k�pes a friss inform�ci�k fogad�s�ra. F�bb alkalmaz�ik a k�l�nf�le k�zleked�si v�llalatok, ment�k, t�zolt�k, rend�rs�g, p�nzsz�ll�t�k, valamint az egy�b �rt�kes- vagy vesz�lyes �rut sz�ll�t� c�gek.

79. �bra: J�rm�k�vet� rendszer
  1. Tan�csad�i IVHS rendszer.
    Az ilyen rendszerek eset�ben a helymeghat�roz�son t�l a diszp�cserk�zpont �s a j�rm� k�z�tt inform�ci�csere van. /80.sz.�bra/. A j�rm� szolg�ltatja a k�zpont fel� a poz�ci�j�t sebess�g�t �s egy�b adatait az �ton elhelyezett �rz�kel�k seg�ts�g�vel. A k�zpont a be�rkez� adatokat ki�rt�keli. A j�rm� a k�zpontb�l r�di�n kapja a digitaliz�lt t�rk�pr�szletet, �gy a j�rm�ben nem kell a teljes t�rk�pet t�rolni, csak az aktu�lis k�rny�ket. Ezen fel�l a k�zpont szolg�ltatja a forgalmi �s id�j�r�si inform�ci�kat. Egy lehets�ges megval�s�t�s szerint p�ld�ul hagyom�nyos m�sorsz�r� r�di� jele mell� r� vannak �ltetve az inform�ci�k is. �gy az erre alkalmas vev� seg�ts�g�vel az inform�ci�k a vezet� beavatkoz�sa n�lk�l beker�lnek a j�rm�ben l�v� navig�ci�s rendszerbe.

80. �bra: Tan�csad�i IVHS rendszer

Az ut�bbi k�t rendszer eset�ben a diszp�cserk�zpont ki�p�tetts�g�t tekintve hasonl�, amelyet r�viden az al�bbiakban r�szletez�nk.
A diszp�cserk�zpont egy sz�m�t�g�pes h�l�zat, amely az ig�nyek �ltal meghat�rozott sz�m� munka�llom�sb�l, �s kommunik�ci�vez�rl� egys�gb�l �ll. A munka�llom�sok sz�nes, grafikus kijelz�j�n, digit�lisan t�rolt t�rk�pen ker�l kijelz�sre a j�rm�vek helyzete �s �llapota a legutols� be�rkez� inform�ci� alapj�n. A rendszer t�rolja az egyes j�rm�vekhez tartoz� adatb�zist is, amelyet a kezel� sz�ks�g eset�n lek�rdezhet. Az adatb�zis tartalmazza az adott berendez�s azonos�t�j�t, telefonsz�m�t, a sz�ll�tm�nyoz� adatait, stb. Riaszt�h�v�s be�rkez�se eset�n a sz�m�t�g�p figyelmeztet� jelz�st ad a diszp�csernek, aki megteheti a sz�ks�ges int�zked�seket. A diszp�cserk�zpont sz�m�t�g�pe a h�v�sok fogad�s�n k�v�l, a megadott program szerint automatikusan felh�vja a rendszerben m�k�d� j�rm�k�vet� berendez�seket �s lek�rdezi hely�ket �s st�tuszukat, amit kijelez a megfelel� munka�llom�s k�perny�j�n. A j�rm�k�vet� rendszer alkalmaz�sa eset�n a diszp�cserk�zpont folyamatos, re�lis idej� inform�ci�val rendelkezik a sz�ll�tm�nyok helyzet�r�l �s �llapot�r�l. Ennek birtok�ban azonnal meghozhatja a megfelel� int�zked�seket a rendk�v�li esem�nyek bek�vetkeztekor, de "esem�nymentes" id�szakban is folyamatosan figyelemmel k�s�rheti, hogy a sz�ll�t�sok az el�zetes terveknek megfelel�en folynak-e.

III. FEJEZET: P�ld�k a detektorok �s helyk�dad�k alkalmaz�s�ra

V. FEJEZET: A k�zleked�smenedzsel�s egy�b eszk�zei.