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.
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.
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.
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.
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.
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):
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.
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.
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:
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/.
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/.
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./
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.
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.
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).
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.
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.
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:
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).
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.
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.
Az alkalmazott modul�ci�s elj�r�sok a k�vetkez�k:
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.
Helymeghat�roz�s a QASPR rendszerben k�t m�r�s seg�ts�g�vel t�rt�nik:
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.
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.
Az MCT h�rom f� egys�gb�l �ll (60.sz. �bra).
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.
3.1.1.1.1. K�zleked�s
- Seg�lyszolg�lati j�rm�vek
- Keres� ment�szolg�lat
- Hat�s�gi j�rm�vek
- Kamionok, aut�buszok
- Mag�nj�rm�vek
- J�rm�vek mozg�s�nak figyel�s
3.1.1.1.2. Geod�zia
3.1.1.2.1. K�zleked�s
- Tengeri navig�ci�
- Folyami navig�ci�
- V�z�gyi felm�r�sek
- Tengerm�lys�g m�r�se
3.1.1.2.2. Geod�zia
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/
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/
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.
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.
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.
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.
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.
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)=a1�P(t)�D(t)�cos(w1�t)+a1�C/A(t)�D(t)�sin(w1�t)
1
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.
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.
- viszonylag bonyolult, k�lts�ges,
- mivel a korrekci� felt�tele az azonos m�holdak m�r�se a fix �s a mobil oldalon, ez�rt csak kb. 500 km-es k�rzeten bel�l alkalmazhat�.
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.
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 ro�rij -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.
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= c� Dt - 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 - Ri� azonban 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
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:
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 2p*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.
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�.
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�.
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.
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.
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.
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.
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:
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�.
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)
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).
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.
A felhaszn�l�st illet�en k�t m�dszert k�l�nb�ztet�nk meg:
- 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.
- 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:
- �tsz�k�letek, �ttesten foly� munk�k helye,
- �t �s l�t�sviszonyok v�ltoz�sai (k�d, j�g stb.),
- jelz�l�mp�k meghib�sod�sai,
- baleset, vesztegl� j�rm�vek, amelyek dug�t okoznak.
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.
- 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.
- 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