of 21/21
Geodézia 7. Térbeli helymeghatározás navigációs műholdrendszerrelTarsoly Tarsoly, Péter Created by XMLmind XSL-FO Converter.

  · Web viewGeodézia 7. Térbeli helymeghatározás navigációs műholdrendszerrelTarsoly. Tarsoly, Péter. Geodézia 7.: Térbeli helymeghatározás navigációs

  • View
    213

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of   · Web viewGeodézia 7. Térbeli helymeghatározás navigációs műholdrendszerrelTarsoly....

Trbeli helymeghatrozs navigcis mholdrendszerrelTarsoly

Trbeli helymeghatrozs navigcis mholdrendszerrelTarsoly

Geodzia 7.

Trbeli helymeghatrozs navigcis mholdrendszerrelTarsoly

Tarsoly, Pter

Geodzia 7.: Trbeli helymeghatrozs navigcis mholdrendszerrelTarsoly

Tarsoly, Pter

Lektor: Homolya, Andrs

Ez a modul a TMOP - 4.1.2-08/1/A-2009-0027 Tananyagfejlesztssel a GEO-rt projekt keretben kszlt. A projektet az Eurpai Uni s a Magyar llam 44 706 488 Ft sszegben tmogatta.

v 1.0

Publication date 2010

Szerzi jog 2010 Nyugat-magyarorszgi Egyetem Geoinformatikai Kar

Kivonat

Ez a modul a navigcis s trinformatikai cl mholdas helymeghatrozs alapjait, az abszolt helymeghatrozst valamint annak alkalmazsi terleteit trgyalja.

Jelen szellemi termket a szerzi jogrl szl 1999. vi LXXVI. trvny vdi. Egsznek vagy rszeinek msolsa, felhasznls kizrlag a szerz rsos engedlyvel lehetsges.

Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Tartalom

7. Trbeli helymeghatrozs navigcis mholdrendszerrelTarsoly 0

1. 7.1 Bevezets 0

2. 7.2 Trbeli helymeghatrozs navigcis mholdrendszerrel 0

3. 7.3 A hely-, sebessg- s az idmeghatrozs elve 0

4. 7.4 A GPS-rendszer kialakulsa s felptse 0

5. 7.5 Abszolt helymeghatrozs 0

6. 7.6 Navigcis vevkszlkek 0

7. 7.7 Az abszolt helymeghatrozs alkalmazsi terletei 0

7.1. 7.7.1 Lakossgi cl felhasznls 0

7.2. 7.7.2 zleti cl felhasznls 0

7.3. 7.7.3 Kzcl felhasznlsok 0

8. 7.8 sszefoglals 0

GED7

GED7

Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Created by XMLmind XSL-FO Converter.

7. fejezet - Trbeli helymeghatrozs navigcis mholdrendszerrelTarsoly

1. 7.1 Bevezets

Ebben a modulban n megismerkedik a mholdas helymeghatrozs alapjaival, a hely- sebessg- s idmeghatrozs elvvel, a GNSS-rendszerek kialakulsval s felptsvel.

A modul rszletesen trgyalja a navigcis s trinformatikai cl mholdas helymeghatrozs alapjait, az abszolt helymeghatrozs elvt, valamint az alkalmazsi terleteit.

Ebbl a modulbl az olvas megismerheti:

a mholdas helymeghatrozs alapfogalmait

a GNSS-rendszerek kialakulst s felptst

az abszolt helymeghatrozs alapjait

a navigcis s trinformatikai cl mholdas helymeghatrozs alkalmazsi terleteit.

A modul elsajttsa utn kpes lesz:

eligazodni a mholdas helymeghatrozs alapfogalmai kztt

rszletesen bemutatni a hely-, sebessg- s az idmeghatrozs elvt valamint az abszolt helymeghatrozs folyamatt

bemutatni a navigcis s trinformatikai cl mholdas helymeghatroz eszkzk felptst s mkdsnek alapjait

tfogan bemutatni a navigcis s trinformatikai cl mholdas helymeghatrozs alkalmazsi terleteit

2. 7.2 Trbeli helymeghatrozs navigcis mholdrendszerrel

A mai geodziai gyakorlatban egyre fontosabb szerep jut a korszer mholdas helymeghatroz rendszerek alkalmazsnak. A geodzia egy dinamikusan fejld grl van sz, amelyet az alappontmeghatrozsban, a rszletpontmeghatrozsban, tovbb a terepen val tjkozdsban egyarnt felhasznlunk. Mindezek a vilgmret rendszerek a Fld krl kering mholdakbl llnak, amelyek segtsgvel lehetv vlik a fldfelszn brmely pontjn, tetszleges idpontban az idjrstl fggetlenl, gyorsan s megfelel pontossggal, kis kltsgrfordtssal a navigcihoz szksges adatok meghatrozsa: a pillanatnyi tartzkodsi hely, a pillanatnyi sebessg s idpont. A geodziai szhasznlatban elterjedt kifejezs, hogyha ilyen globlis rendszerre tmaszkodva vgeznek helymeghatrozst, akkor azt mondjk, hogy GPS-mrseket vgeznek. Ma mr vatosan kell bnnunk ezzel az elnevezssel, hiszen a GPS (Global Positioning System) csak egy az elrhet mholdas rendszerek kzl, ezen kvl mg tovbbi alaprendszerek s kiegszt rendszerek is rszt vesznek a helymeghatrozsban. Tovbbi mholdas alaprendszerek az amerikai GPS rendszeren kvl az orosz GLONASS, az eurpai GALILEO vagy a knai COMPASS, kiegszt mholdas rendszerek pldul az eurpai EGNOS vagy az amerikai WAAS, kiegszt fldi rendszer pldul a magyar aktv hlzat (aktv hlzat alatt a folyamatosan zemel, un. permanens llomsokat rtjk; ilyen mkdik pldul a szkesfehrvri GEO tetejn). Az alaprendszerek s a tovbbi kiegszt rendszerek sszessgt nevezzk sszefoglalan GNSS-nek.(GNSS-Global Navigation Satellite System. A GNSS rszletes felptsvel s mkdsvel a Geodziai hlzatok s a Mholdas helymeghatrozs cm tantrgyakban fogunk megismerkedni, ebben a fejezetben a mholdas helymeghatrozs alapjait valamint az abszolt helymeghatrozs elemeit fogjuk trgyalni.

3. 7.3 A hely-, sebessg- s az idmeghatrozs elve

A mholdas helymeghatroz rendszerek a Fld krl plykon kering mholdakbl llnak. Tekintsk a rendszer egyik mholdjt, s kpzeljk egy idpillanatig mozdulatlannak. Ekkor ltrejn egy olyan vektorhromszg, amelynek egyik cscsa a megfigyelt M mhold, a msik cscsa a V vevkszlk, a harmadik cscsa, pedig a Fld O tmegkzppontja.(7-1. bra)

7-1. bra A mholdas helymeghatrozs vektorhromszge

A mhold egy a geocentrikus koordintarendszerben ismert plyn kering, pillanatnyi helyzete teht, a M vektor ismert. Ha meghatrozzuk a fldi llspontrl a mholdra mutat vektor, akkor kiszmthat lesz a Fld tmegkzppontjbl a fldi llspontra mutat vektor, azaz ismertt vlik az llspont helyzete.

A mholdas helymeghatrozsra alkalmas vevkkel csak a vektor hossza hatrozhat meg, az irnya nem. A vektort rgzt tovbbi kt szgadat meghatrozshoz mg kt tovbbi tvolsgot szksges megmrni, teht az egyrtelm helymeghatrozshoz sszesen hrom mholdra szksges tvolsgmrst vgezni. Ennek a feladatnak a megoldst trbeli vmetszsnek nevezzk. Az elz fejezetben megismert skbeli vmetszs kt kr metszspontjaknt adta meg a keresett pont koordintjt. A trbeli vmetszs esetn a keresett pont koordintjt hrom gmb metszspontjaknt fogjuk megkapni. (7-2. bra)

7-2. bra A trbeli helymeghatrozs geometriai alapelve

A tvolsg meghatrozshoz a vev a mhold rdijelnek a futsi idejt mri meg. Az eredmny csak akkor lesz valdi tvolsg, ha a mholdak atomrja s vevk egyszerbb kivitel rja egymshoz pontosan szinkronizlt. A pontatlan szinkronizci miatt a helymeghatrozs egyenletrendszerbe egy jabb ismeretlen kerl (az llspont hrom geocentrikus koordintja mell): a vev rahibja. A vev rahibjnak meghatrozsa egy negyedik mholdra val mrssel valsthat meg, gy teht elmondhatjuk, hogy a mholdas rendszerek segtsgvel trtn helymeghatrozshoz, a ngy ismeretlen levezetshez egyidejleg legalbb ngy mholdra kell mrseket vgezni. A helymeghatrozs pontossga az albbi tnyezktl fgg:

a mholdak plya-adat hibjtl

a tvolsg-meghatrozs hibjtl

a lgkr hibjtl

a mholdak geometriai elhelyezkedstl.

A mholdak geometriai elhelyezkedse befolysolja a helymeghatrozs pontossgt hasonlan a pontkapcsolsokhoz, ahol az ismert s ismeretlen koordintj pontok klcsns elhelyezkedse volt befolyssal az j pont koordintjnak a pontossgra. A geodziai szakirodalomban a mholdak geometriai elhelyezkedst egy mrszmmal, az gynevezett DOP- rtkkel szoktk jellemezni. (DOP-Dilution of Precison, azaz a pontossg hgulsa) Tbbfle DOP- rtk hasznlatos, kzlk a HDOP (Horizontal DOP), amely a vzszintes rtelm koordintameghatrozst jellemzi; a VDOP (Vertical DOP), amely a magassgi rtelm koordintameghatrozst jellemzi; tovbb a PDOP (Positional DOP), amely a trbeli koordintameghatrozst jellemzi. A plya-adatok s a tvolsg meghatrozsnak a pontossga klnbz mrsi s feldolgozsi mdszerekkel javthat, de a kedveztlen mhold-geometria hatsa nem. Ez utbbinak a hatst a mrs idpontjnak a megtervezsvel, kedvez mholdgeometriai idpontban trtn vgrehajtsval lehet cskkenteni.

A navigci egyik meghatroz adatnak, a pillanatnyi helyzetnek a meghatrozsa teht a trbeli vmetszs feladatnak a megoldsval megvalsthat. A msodik adat, a sebessg meghatrozs azon alapul, hogy a mhold s a vev klcsns mozgsa miatt a mhold ltal sugrzott rdihullmok frekvencija a Doppler-hatssal terhelten jut a vevbe. A vev ltal megmrt frekvencia klnbsgbl kiszmthat a mhold s a vev klcsns sebessge, gy lnyegben a vevantenna mozgsi sebessge is. Az idpont meghatrozsa a vev rahibjnak a meghatrozsval trtnik. Az szlels ideje alatt rdikapcsolat tjn a mhold vezrli a vev rjt.

A tovbbi alfejezetekben az abszolt helymeghatrozssal s a mholdas navigcival fogunk foglalkozni, amely elsdlegesen az amerikai GPS-rendszerre tmaszkodik. Ismerkedjnk meg teht a GPS-rendszer kialakulsval s felptsvel.

4. 7.4 A GPS-rendszer kialakulsa s felptse

A NAVSTAR GPS (NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System- globlis helymeghatroz rendszer navigcis mholdakkal id- s tvolsgmeghatrozs tjn) elvt az Egyeslt llamokban dolgoztk ki katonai navigcis clokra, 1973-ban. Az els mhold fellvsre 1978-ban kerlt sor, a rendszer teljes kiptse 1995-ben valsult meg. A GPS rendszer a felhasznl helyzett tvolsgmrs alapjn hatrozza meg. A tvolsgmrs mind idmrses, mind fzismrses tvolsgmrs elvn lehetsges. A rendszer lnyegben egy egyutas megoldsknt mkdik, hiszen a mholdrl kibocstott jelek csak egy irnyban kell, hogy befussk a megmrend tvolsgot. A mkds alapfelttele az id igen pontos mrse s a Fld krli plyn kering mholdak helyzetnek pontos ismerete. A technikai s technolgia fejldse ppen a mlt szzad 80-as, 90-es veiben tette lehetv, hogy e kt felttelt egyszerre teljesteni lehessen.

A rendszer legfontosabb jellemzit az albbiakban foglalhatjuk ssze:

A GPS rendszerben ismert helyzet Fld krli plykon kering mholdak navigcis adatokat tartalmaz jeleket sugroznak a Fld felszne fel. (7-3. bra) A fldi vevkszlk ezeknek a jeleknek a mrsi adataibl, illetve az ltaluk szlltott informcik feldolgozsbl meghatrozza a sajt helyzett. A rendszer teht aktv mholdakkal s passzv fldi vevkszlkkel mkdik.

7-3. bra A GPS-mholdak elhelyezkedse s egy GPS-mhold a Fld krli plyn

A GPS rendszer mkdshez felttlenl szksges az, hogy a vevkszlk antennja s a mholdak kztt ne legyen akadly, ez azt jelenti, hogy a GPS rendszer csak olyan helyen alkalmas helymeghatrozsra, ahol az gboltra val a hasznlt frekvencij rdihullm szempontjbl szabad rlts biztostott.

A GPS rendszer mkdsnek alapfelttele az idmrs pontossga. Minden mholdon igen pontos czium s rubdium atomrk tallhatk, melyek abszolt pontossga elri a 10-13-10-14 rtket. Ez azt jelenti, hogy egy ilyen pontossg ra kb. 300.000 3.000.000 v alatt ksik vagy siet egyetlen msodpercet.

A GPS mholdak jele navigcis adatokat tartalmaz, melyek a vevkszlket tjkoztatjk a mhold aktulis helyzetrl s a mholdon mrhet pontos idrl. A rendszer minden mholdja szinkronizltan mkdik, azaz rik pontosan ssze vannak hangolva, s jeleiket is pontosan azonos idben kldik a vev fel. A tvolsgot a vev idmrsre visszavezetett tvolsgmrssel hatrozza meg. Mri a jel rkezsi idejt, s ismerve a jel kiindulsnak idpontjt a jelterjedsi id kiszmtsa utn a fnysebessg ismeretben meghatrozza a mhold s a vevkszlk tvolsgt.

A GPS rendszer hrom alapvet alrendszerbl pl fel (7-4. bra):

- a mholdak alrendszere,

-a fldi kvetllomsok alrendszere

-a felhasznli alrendszer (vevkszlkek s szolgltatsok).

7-4. bra A GPS-rendszer hrom alrendszere

A mholdak alrenszere teljes kiptsben 24 mholdat tartalmaz, azonban jelenleg tnylegesen 31 mhold lett plyra lltva. Ennek oka rszben az, hogy a mholdak lettartama nem pontosan kiszmthat. A mholdak hat azonos alak plyn keringenek: a szomszdos plyaskok metszsvonalai az egyenlt skjval azonos (55-os) szgeket zrnak be, az azonos plyn halad 4-5 mhold egymstl egyenl szgtvolsgban kering, a 2 szomszdos plyn a megfelel mholdak 40-ot ,,sietnek illetve ,,ksnek. A szimmetrikus elrendezs rvn biztostott, hogy a fldfelszn brmely pontjn brmely idpontban legalbb ngy mhold van szlelsre alkalmas helyzetben, azaz legalbb 15-kal a horizont felett. A mholdak keringsi ideje kzel 12 ra, a kzepes plyasugr ebbl addan kb. 20 200 km. A mholdak felszerelse: ad-vev rdicsatorna, fedlzeti szmtgp jelents httrtrol kapacitssal, kt fggetlen frekvenciaetalon (atomra), oszcilltor s frekvenciasokszoroz a vivjelek ellltshoz. Egy-egy mhold tmege megkzeltleg 850-2000 kg kztt mozog, energiaforrsa napelem. A NAVSTAR mholdak kt vivfrekvencit hasznlnak a kommunikcira, az L1 s az L2 frekvencit. Az elbbi 1 575.42 Mhz-en szllt zeneteket, s a szinkronizlshoz szksges l-vletlen kdot, az utbbi pedig 1 227.60 Mhz-en sokkal pontosabb, katonai l-vletlen kdot tartalmaz. Minden egyes mholdnak sajt l-vletlen kdja van, gy tudjuk egyrtelmen azonostani az adt. A polgri GPS lvletlen C/A kdot hasznl (Coarse Acquisition), mg a katonai P (Precise) kdot. A P kd sokkal pontosabb, 266.4 naponta ismtldik. Minden hten vasrnap jflkor (GPS ht kezdete) egy kd generlsa megtrtnik, mely modullja mindkt vivfrekvencit, de ezt katonai clok miatt titkostottk (a titkostott P kdot nevezzk Y kdnak). Sok esetben a P kd meghatrozsa sokkal bonyolultabb, ezrt katonai alkalmazs sorn is elszr C/A kdot krnek, majd utlag trnek t P kdra. A P kd krlbell tzszer pontosabb, s sokkal ellenllbb a zavarokkal szemben. A C/A kd minden mhold esetben egyedi. Ezredmsodpercenknt ismtldik, hossza 300 kilomter, az tlagos mhold-vev tvolsgon teht megkzeltleg 80 ilyen digitlis kdsorozat fr el. A kd segtsgvel a jel berkezsi idpontja alapjn a kd futsi ideje egyrtelmen meghatrozhat, mivel minden digitlis kdsorozat tartalmazza a sajt kiindulsi idpontjt is.

A fldi kvetllomsok alrendszernek feladata az ismert helyzetvektorok sorozatbl plya-adatok szmtsa. Amerikai katonai tmaszpontok terletn lv llomsokon (7-5. bra) mrt s egy-egy mholdra vonatkoz adatokat a vezrl kzpontban rtkelik(Colorado Springs, USA), meghatrozzk a plya- s rakorrekcikat, majd az adatokat adatfeljuttat llomsok segtgvel rdizenetknt a mholdak fedlzeti szmtgpnek memrijba juttatjk.

7-5. bra Fldi kvetllomsok a GPS-rendszerben

A felhasznlk alrendszere lnyegben a GPS-rendszer alkalmazibl ll, szkebb rtelemben a helymeghatrozsra hasznlt vevkszlkekbl. (7-6. bra) A vevberendezs antennaegysgbl s jelfeldolgoz egysgbl ll. Az antennaegysg feladata az szlelsi programban kivlasztott mholdak sszetett jelnek vtele. A jelfeldolgoz egysg legfontosabb rsze a navigcis cl vevkszlk esetben a szmtgp, amely lehetv teszi az adatok gyors feldolgozst, a pozci meghatrozst, s a terepi vezrlst, a tulajdonkppeni navigcit.

7-6. bra A felhasznlk alrendszere

5. 7.5 Abszolt helymeghatrozs

A mholdak segtsgvel vgzett helymeghatrozs idmrsre visszavezetett tvolsgmeghatrozs. A tvolsgok meghatrozsnak tnyleges megvalstsrl, az idmrses s fzismrses tvolsgmeghatrozs elvrl s gyakorlati megvalstsrl ksbbi tanulmnyaink sorn lesz sz.

A navigci alapjt az egyetlen vevvel vgzett helymeghatrozs jelenti. Egyetlen vevt hasznlva a helymeghatrozs eredmnye a vevantenna hrom koordintjnak pillanatnyi rtke egy a Fldhz kttt koordinta-rendszerben. (7-7. bra)

7-7. bra Az abszolt helymeghatrozs elve

Ezek a koordintk a kvetkezk:

a ellipszoidi szlessg, a ellipszoidi hosszsg s a h ellipszoid feletti magassg egy nemzetkzileg elfogadott alak, nagysg s geocentrikus elhelyezs forgsi ellipszoidhoz kpest. (7-8. bra) Az 1984-ben elfogadott ellipszoid, mint a vonatkozsi rendszer a WGS-84. (Word Geodetic System= Geodziai Vilg Rendszer)

az X, Y, Z trbeli derkszg koordintk ugyanezen ellipszoid tengelyei ltal megvalstott koordinta-rendszerben.

Az ellipszoidi s a trbeli derkszg koordintk egymsba tszmthatak. A helymeghatrozs eredmnye teht egy vektor lesz, amelynek kezdpontja a Fld tmegkzppontja (orig), vgpontja pedig a fldi llsponton elhelyezett mholdvev antennjnak fziscentruma. Fontos megjegyeznnk, hogy a felhasznlk szmra a legtbb esetben a WGS-84 rendszerben meghatrozott koordintkat mg t kell szmtanunk, valamely ms, az adott orszgban hasznlt koordinta-rendszerbe.

A Magyarorszgon hasznlt vetlet s a hozz tartoz koordinta-rendszer az Egysges Orszgos Vetlet nevet viselni, s a legtbb navigcis cl vev alkalmas arra, hogy beptett transzformcis modulok segtsgvel a kapott WGS-84 koordintkat tszmtsa ebbe a rendszerbe. Az tszmts mdszert trbeli, htparamteres hasonlsgi transzformcinak nevezzk, amellyek majd ksbbi tanulmnyaink sorn fogunk megismerkedni.

P (,,h)

P (X,Y,Z)

7-8. bra A , ,h s X, Y, Z koordintk a WGS-84 rendszerben

6. 7.6 Navigcis vevkszlkek

Napjainkban a GPS segtsgvel vgzett navigci a legtbb ember szmra elrhet. Egy fels kategris mobiltelefon rrt brki vsrolhat olyan navigcis eszkzt, amely a mholdak jeleit vve a vilg brmely helyn meghatrozza a felhasznl pontos helyzett. A helymeghatrozs a GPS sajt vonatkozsi rendszerben, a WGS84 rendszerben trtnik, azonban elre beptett transzformci programok segtsgvel a felhasznl ezeket a koordintkat ms, beptett vetleti rendszerbe transzformlhatja. Termszetesen a koordintk nmagukban csekly informci-rtkek a navigciban, ezrt a legtbb vev elre rtlttt szoftvereket is tartalmaz, amelyek a navigcis szmtsok elvgzsn tl trkpeket is tartalmaznak a knnyebb tjkozds rdekben. Ezek a trkpek bvthetek, kiegszthetek a felhasznl sajt s ms felhasznlk adataival is, cserlhetek s frissthetek, ezzel lehetv tve a napraksz navigcit.

A navigcis kszlkek mkdsi elve azonos: GPS-mholdakra vgzett tvolsgmrssel s a pont trbeli koordintinak kiszmtsval meghatrozza a felhasznl trbeli pozcijt. Az abszolt helymeghatrozs pontossga mindsszesen 10 mter vzszintes rtelemben, magassgi rtelemben pedig 15 mter. Figyelembe vve, hogy az esetek tbbsgben jrmnavigcirl van sz, az aut, replgp vagy haj pozcijban jelentkez ekkora bizonytalansg elhanyagolhat hatst okoz. A koordinta meghatrozs bizonytalansgnak magyarzata abban rejlik, hogy a mholdakrl kibocstott rdijelek nem egy homogn kzegen keresztl jutnak el a vevkig, hanem a lgkrn keresztl, amely szennyezettsge s fggleges rtegzettsgnek eltr tulajdonsgai (pl. troposzfra, ionoszfra stb.) miatt az egyes rtegeiben klnbzkppen befolysolja a rdijelek terjedst, de szerepet jtszik benne a mholdak helyzetnek nem pontos ismerete is. Emiatt a pontos futsi id meghatrozsa nehzsgekbe tkzik. Lteznek mr olyan navigcis kszlkek is, amelyek kpesek klnbz kiegszt mholdas alrendszerek jeleinek (pl. EGNOS) a vtelre, ezzel javtva a pozcimeghatrozs pontossgt. A kszlkek szinte minden esetben mter lessggel szolgltatjk a koordintkat a trbeli derkszg koordinta-rendszerben, azonban ez megtveszt, hiszen ennl jval kisebb a koordintk megbzhatsga. A koordinta-bizonytalansg az abszolt helymeghatrozs bizonytalansgbl ered, s a mter lessggel kijelzett koordinta is csak 10 mteres koordinta megbzhatsgot takar.

A navigcis kszlkek csoportostsa felhasznlsuk clja szerint lehetsges, de fontos kihangslyoznunk, hogy ezek a kszlkek mkdsi elvkben nem, csak szolgltatsaikban, a rajtuk lv trkpi adatbzisban klnbznek. A csoportosts a kvetkez (7-9. bra):

turisztikai cl navigcis vevk

gpjrmnavigcis vevk

vzi jrmvek naviglsra alkalmas vevk

lgi jrmvek naviglsra alkalmas vevk

specilis, egyedi alkalmazsi terleten vgrehajtott navigcis clokra kifejlesztett vevk.

7-9. Klnbz tpus navigcis kszlkek

A GPS navigcis kszlkek alapszolgltatsai a kvetkezek:

pillanatnyi pozci meghatrozsa s eltrolsa 10 mteres pontossggal vzszintes rtelemben

a keresett pont irnya, tvolsga, annak megkzeltsnek sebessge s a megrkezs vrhat idpontjnak meghatrozsval

pillanatnyi sebessg meghatrozsa (tizedesjegy pontossggal)

pontos id meghatrozsa (atomrk alapjn, mholdas kalibrcival)

ellipszoid feletti magassg meghatrozsa

mozgs kzben az gtjak meghatrozsa

magnyos pontok illetve vonalba szervezett pontok, tvonalak (track) helyzetnek rgztse (track log)

elre megadott clpontokra (waypoint) illetve tvonalakra (routes) navigls.

A GPS-navigcis kszlkek navigls kzbeni ltalnos szolgltatsai:

ll helyzetben gtjak meghatrozsa

magassg barometrikus meghatrozsa

trkpek s pontadatbzisok trolsa s megjelentse

a GPS ltal mrt adatok szoftveres feldolgozsa s megjelentse

a mrt pozci kijelzse az aktulis orszg vetleti rendszerben (pl. Magyarorszgon az egysges orszgos vetleti rendszer, EOV)

tvonaltervezs (leggyorsabb, legrvidebb, autplya priorits, autplya mellzs, kzlekedsi szablyok figyelembe vtele stb.)

hmrsklet s lgnyoms kijelzse.

A geodziai gyakorlatban a gpjrmnavigcin kvl a geodziai alappontok felkeressben jut fontos szerep a navigcis GPS-kszlkeknek. A pontlersok esetn a helysznrajz alapjn sokszor jelent gondot a pont felkeresse, hiszen a pont krnyezete folyamatosan vltozik (talajmvels, nvnyzet stb.), emiatt a pont megtallsa idt- s energit rabl folyamat. A navigcis kszlkek lehetv teszik, hogy a pontlersrl a pont koordintjt a kszlkbe vve, akr gpjrmvel, akr gyalogosan a pont kzelbe lehessen jutni, gyorstva ezzel kzvetlenl a helysznels munkjt, kzvetve pedig a mrs idignyt.

A mai felhasznlk szmra a piacon a navigcis kszlkek szles sklja rhet el. Az albbi felsorolsban megadjuk - a teljessg ignye nlkl - nhny olyan weboldal cmt, ahol az rdekldk tovbbi, a gyrtktl fgg navigcis megoldsnak tudnak utnanzni.

www.navigacio.lap.hu

www.gps.lap.hu

www.gpspont.hu

www.gpsnavigacio-kereso.hu

www.navngo.com

www.magellan.com

www.garmin.com

www.igo.hu

www.pdamania.hu

www.geocaching.hu.

7. 7.7 Az abszolt helymeghatrozs alkalmazsi terletei

Az abszolt helymeghatrozs, teht a mholdas navigcira pl helymeghatrozs szles kr felhasznlsi terlettel rendelkezik. A csoportosts a felhasznlsi kr alapjn lehetsges:

lakossgi cl felhasznls

zleti cl felhasznls

kzcl felhasznls.

Az emberek informci irnti ignye folyamatosan nvekedik. Ezzel sszefggsben egyre tbben hasznlnak valamilyen navigcis kszlket a mindennapi tevkenysgk sorn. Eleinte csak a nagyobb cgek engedhettk meg maguknak ilyen jelleg technolgil alkalmazst, mra mr azonban az rak cskkensvel ezek az eszkzk mindenki szmra hozzfrhetv vltak. A szigor rtelemben vett munkavgzs cljra trtn navigci hasznlat mellett egyre tbben hasznlnak navigcis kszlket szabadids tevkenysghez. Mindez arra mutat, hogy a mholdas helymeghatrozs tovbbra is egy dinamikusan fejld gazat marad, egyre jabb s jabb technolgik kerlnek majd kialaktsra, kiszolglva ezzel az emberek informcik irnti ignyt.

7.1. 7.7.1 Lakossgi cl felhasznls

Napjainkban a legelterjedtebb felhasznlsi terlete a mholdak segtsgvel vgzett navigcinak. Ez az alfejezet clul tzi ki a legfontosabb lakossgi alkalmazsi terletek sszefoglalst a teljessg ignye nlkl. (7-10. bra)

Szabadids tevkenysg: Elssorban a trzk, tjfutk s a gyalogosok szmra nagyon hasznos a navigci ilyen cl felhasznlsa. A gyalogosok s a trzk szmra a mszerforgalmazk kismret, zsebben elfr kzi GPS vevket fejlesztettek ki Az egyszerbb navigcis GPS vevk csak az amerikai GPS mholdak jeleinek a vtelre alkalmasak az jabb tpusok azonban kpesek EGNOS korrekcik vtelre is, amellyel jelents pozcijavuls rhet el. A legtbb vevkszlk rendelkezik sajt trkp formtummal s valamilyen megjelenthet digitlis trkpi adatbzissal, amely az elre definilt adatokon tl sajt adatokkal is kibvthet. Pldul: GPS Map 60/DTA050

Informcis adatbzis nyjtotta lehetsgek: Az informcinyjts terletn szles felhasznlsi terleten a pontos helymeghatrozst hasznl alkalmazsok, amelyek egy adott terletre koncentrlva sajt informcis rendszerrel segtik a felhasznlt. Ez megvalsulhat egy adatbzis segtsgvel is. Pldul: a nyaralknak, turistknak nagyon hasznos, ha meg tudjk nzni, hol van a szllsuk kzelben tterem, szrakozhely, milyen ltnival van a kzelben, hol tall postt, bankot vagy akr megnzhetik, hol van a kzelben benzinkt. Ezek az informcik az adatbzison keresztl knnyen bvthetk, javthatk, gy mindig vals kpet kapunk a digitlis trkpen.

Vagyon- s letvdelemhez kapcsold alkalmazsok: Fontos terletv vlt a mholdas helymeghatrozsnak a bncselekmnyek megelzse, illetve az elkvetett bncselekmnyek feldertsnek elsegtse. A biztonsgtechnikai megoldsokhoz egyre tbbszr hasznljk a mholdas navigcis technolgin alapul biztonsgi eszkzket. Magnszemly vagy hivatalos szemly rszre gyorsan nyjthat segtsg baj esetn, ha tudjuk a pontos helyket. Nemcsak magukat a szemlyeket lehet megvdeni, az rtktrgyaikat is (aut, mobiltelefon stb.) egy jelad segtsgvel. A teherfuvaroz cgeknl egyre elterjedtebb ennek a mdszernek az alkalmazsa. gy mindig tudjk, merre jrnak az ruval, s ha letr, a sofr a kijellt trl azonnal jelez a rendszer a diszpcsernek, az elektronika pedig letiltja a gyjtst, lehetetlenn tve a tovbbhaladst. Az gy beptett technika a tolvajok elleni vdekezst is segti. A rendszer rzkeli a jrm megemelst, az ajtk nyitst vagy veg betrst.

Kzlekedshez kapcsold lakossgi alkalmazsok: A GPS rendszerhez csatlakozva mr lteznek a gpjrm helynek meghatrozst, tjkozdst s navigcit elsegt alkalmazsok.

Hrom rszre bontanm a kzlekedssel kapcsolatos hasznlati terleteket:

1. Navigci: Az autba gyrilag beptett vagy kzi elektronikus trkpek segtsgvel pontos tjkozds s navigci vlik lehetsgess. Napjainkban a PDA (Personal Digital Assistant) s a PNA (Personal Navigation Assistant) kezd egyre jobban elterjedni az emberek krben. Knnyen megtanulhat a kezelse s egyszerbb a kzlekeds ennek segtsgvel. A kzi alkalmazs nemcsak a jrmvezetk tjkozdsn knnyt, hanem a gyalogosok, a kerkprral kzlekedk, s a vzi- s lgi kzlekedsn is.

1. tvonaltervezs: Lehetsgnk nylik a navigcis szoftverek segtsgvel a kvnt tvonal legoptimlisabb megtervezsre. Csompontokat iktathatunk be az tvonalunkba, megadhatjuk, hogy autplyn vagy mely alsbb rend ton szeretnnk menni, melyik vroson keresztl... stb.

7-10. bra Lakossgi cl felhasznlsok

Ha csak az indulsi s rkezsi helyet adjuk meg, a szoftver gy a legrvidebb utat tervezi meg. A program segtsgvel szmtani tudjuk a kltsget s az t idtartamt is. Ha letrnnk a tervezett trl, jratervezi az rkezsi helyhez a legoptimlisabb j utat.

A tervezett tvonal ismeretben lehetsg van arra, hogy a szolgltatst hasznl csak a szmra fontos kzlekedsi informcikat kapja meg. A kzti balesetekrl, tlezrsokrl, kzlekedsi dugkrl vagy forgalmi dinamikrl szerzett informcik lehetsget biztostanak a haladsi tvonal mdostsra, amely ltal cskkenthet a menetid s elkerlhetk ezek a kellemetlensgek. Ezt a fedlzeti navigci biztostja. Ahhoz, hogy a kapcsolatot meg tudjuk teremteni szksgnk van, valamilyen kommunikcis eszkzre pldul mobiltelefonra (TMC-vel Traffic Message Channel), mellyel kombinlva a rendszer biztostja, hogy a kzlekeds szerepli folyamatosan aktulis informcikat kapjanak a forgalomrl

3.thasznlati djszmts: A dj ellenben hasznlhat utak (pldul: autplya) ma mg sok ember szmra elrhetetlenek. A mholdas rendszer az adott tvonalon megtett tvolsg kalkulcijval egy igazsgosabb djazsi mdszert knl.

7.2. 7.7.2 zleti cl felhasznls

Az zleti terleten is szmos feladatnl lehet hasznlni a mholdas helymeghatroz rendszereket navigci cljra. Ilyen felhasznlsi terletek a mezgazdasg, szlltmnyozs, tmegkzlekeds, energiaipar, tvkzls, pnzgyi s banki szolgltatsok, mszaki s mrnki alkalmazsok. (7-11. bra)

Szlltmnyozs: A kzlekedsben a kvetkez fle navigcikrl beszlhetnk: kzti navigci, vzi, vasti vagy hajzsi navigci s lgi navigci.

A kzti navigci zleti cl felhasznlsa lnyegben megegyezik a lakossgi szolgltatsoknl emltettekkel.

Vzi navigcinl a GPS-re tlttt hajzsi trkp alapjn tvonalak tervezhetk, melyeken a kszlk vgigvezet. A hajs GPS-ek riasztanak a veszlyes pontok esetn, pldul hajroncs vagy ztony, s riasztanak akkor is, ha megadottnl nagyobb elmozduls (horgony-riaszts) trtnik. A legfejlettebb kszlkek az un. autpilot-funkci segtsgvel kpesek akr a hajt is elvezetni a megadott tvonalon.

Lgi navigci: A lgi fuvarozsnl a forgalom fokozdsa figyelhet meg. A mholdas navigcis rendszer hasznlata nemcsak a nvekv lgi forgalom hatkonyabb ttelt segti el, hanem nagymrtkben emeli a lgi kzlekeds, ezltal a lgi cargo forgalom biztonsgt is. A navigcis vevrl leolvashat a pillanatnyi pozci, a clpont irnya s tvolsga, a pillanatnyi magassg, sebessg, s egyb adatok. Professzionlis repls (utas- s ruszllts): a nagy pontossg repls GPS-ek a clpontra trtn navigcin tl akr a leszllplyra trtn rvezetsben is kpesek segdkezni, a replsi tvonal megtervezst pedig feltlttt lgtr-adatbzis segti.

Vasti navigci szemlyszllts mellett kzti szlltmnyozs kiegsztje is. Meg kell teremteni a polgri s a kereskedelmi szolgltatsok sszhangjt, biztonsgt.

7-11. bra zleti cl felhasznlsok

Veszlyes illetve rtkes anyagok, ruk szlltsa: A veszlyes s rtkes anyagok szlltsa mindegyik szlltmnyozsi cgnl kiemelt jelentsggel br. Az rintett anyagok, ruk folyamatos nyomon kvetst, felgyelett, problma esetn a szksges akcik koordinlst a globlis mhold rendszer emelt szinten kpes biztostani.

Tmegkzlekeds: A buszok, villamosok kvetsi tvolsgnak, jratsrsgnek optimalizlsa egyenletess teszi az utasok elosztst. A legfontosabb az lenne, ha az utasoknak folyamatosan biztostva lennnek az aktulis s pontos informcik. Vals idej informcit kapnnak a buszok rkezsrl, az esetleges kssekrl, arrl hogy elrelthatlag mennyit ksik, a kvetkez lloms rkezsi idpontjnak bemondsa... stb. Bemondhatnk a kzelben lv ltnivalkat, ttermeket... stb.

Energiaipar: Az energiaipari hlzatok elemeinek vagy fogyasztsi helyeinek nagy pontossg tervezse segthet az zemsznetek cskkentsben, a rendszer hatkonyabb zemeltetsben. Az zemeltets sorn fellp problmk gyors s pontos lokalizlsa rvn nagymrtkben javthat a szolgltats minsge. Az energia-eloszt hlzatok nvekv integrcija, valamint az energia megtakartsok ersdse egyre preczebb szinkronizlst ignyel. A mholdas rendszerek hasznlatval kltsgcskkentst rnk el, akr a mrrk megbzhat tv- leolvassnak tekintetben is.

Tvkzls: A tvkzls terletn legtbbszr nem elegend a pozci pontos ismerete, csak ha az informci a kvnt helyre tovbbtsra is kerlt. A mhold-navigcis alkalmazsokhoz valamilyen kommunikcis tmogats szksges. A mobiltelefont hasznl helynek pontos ismerete s az informci automatikus tovbbtsa szmos kiegszt szolgltats nyjtsra ad lehetsget. A felhasznl szinte automatikusan krhet informcit a hozz legkzelebb es krhzrl, parkolrl, tteremrl, strandrl, szrakozhelyrl... stb.

Pnzgyi, banki s biztostsi alkalmazsok: A mr emltett folyamatosan megfigyelt s biztostott trgyak tartoznak ide. (pl. aut, malkotsok stb.).

Mszaki, mrnki alkalmazsok: sorn, a terleten elengedhetetlen a nagyfok pontossg. A mholdas rendszert a tervezstl egszen a kivitelezsig lehet alkalmazni. Illetve a ksbbi karbantarts sorn is j clt szolgl. A rendszer lehetv teszi a hidak, gtak, memlkek, felhkarcolk szerkezetnek felgyelett. A mholdas navigci segtsgvel pontosan megvalsthat bizonyos szlssges krlmnyek kztt zemel gpek tvirnytsa. A mrnki alkalmazsok kz tartoznak a geodziai cl alkalmazsok, ezekrl rszletesebben a Geodziai hlzatok s a Mholdas helymeghatrozs cm trgyakban lesz sz.

Mezgazdasgi alkalmazsok: A GPS technika j szolglatot tesz a mezgazdasgi felhasznlk esetben is. A termelknek a minsg javtsa mellett a krnyezetvdelemre is oda kell figyelnik. A termfld kezelshez a vegyszeres vdekezstl kezdve a termshozam regisztrlsig, klnsen nagy termfldek esetn nagy segtsget nyjthat a pontos pozcionls. A gazdk a rendszer segtsgvel cskkenthetik a kltsgeiket, mezgazdasgi informcis adatbzisokat pthetnek ki. Pldul, krtevk, gaz elleni vdekezs sorn a fertztt terlet pontos meghatrozsval, a felhasznlt vegyszer mennyisge cskkenhet, ha a terlet egyes rszeit nem permetezik le tvedsbl tbbszr. Ezzel cskkennek a kiadsok s a krnyezetvdelemre is oda figyelnek.

Vdett llatoknl is jl hasznlhat a GPS. Ha el tudunk rajta helyezni egy kvet rendszert, akkor folyamatosan ltjuk, mit csinl, merre jr. Figyelemmel tudjuk ksrni az lett.

7.3. 7.7.3 Kzcl felhasznlsok

A lakossgi cl s az zleti cl felhasznlsok valamint a kzcl felhasznlsok kztt gyakran elmosdik a hatr. Vannak olyan alkalmazsi terletek, amelyek mind az egyikbe, mind a msikba besorolhatak. A kzcl felhasznlsok kz elssorban azokat a terleteket soroljuk, amelyek kiemelt rtkment funkcival rendelkeznek.

Kzbiztonsg: A rendri alkalmazsok, kitiltsok, tvoltartsok, hzrizetben lv emberek megfigyelse tartozik ide elssorban. Megoldsai megegyeznek a korbban a vagyon s letvdelem cmsz alatt emltettekkel.

7-12. bra Az rintettek koordinlsa mhold navigcival rtkments esetn

Katasztrfa elhrts: A katasztrfa elhrts, illetve a veszlyeztetett helyek kezelse esetn nagyon fontos a gyors reaglsi id. (7-12. bra) Fontos, hogy a ments minl gyorsabban elkezddjn (tvonaltervezs), s a srlteket minl hamarabb ellssk. A balesetek sorn nagyon fontos a megfelel koordinls. A mentsben rsztvevk kvetse elengedhetetlenl fontos. Navigci segtsgvel megknnythet a klnbz szakterletek koordinlsa. Ha tudjk a baleset pontos helyt, akkor ki tudjk kldeni a legkzelebb lv csapatot, a tzoltknak egyszerbb dolguk lenne, ha pontosan tudnk hol tallhatk a tzcsapok stb. A kpen jl ltszik, hogy a felsorolt tevkenysgek mellett, ha a mentst segt embereken egy vevt helyeznk el, akkor kvetni tudjuk ket, hol jrnak, ki tudtak-e jnni a veszlyznbl. Ha esetleg nem segtsget tudnak kldeni a kimentsre.

Cskkentett cselekvkpessg emberek tmogatsa: A cskkentett cselekvkpessg emberek megbzhat, mholdas tmogatsa klnsen nagyvrosi krnyezetben hozhat jelents vltozsokat. A fogyatkkal l emberek tjkozdst knnytheti s nvelheti meg. Cskkenten a msoktl val fggsket, biztonsgosabban tudnnak kzlekedni.

Krnyezetvdelem: A mezgazdasgi alkalmazsok rsznl mr sz volt rla. (llatok megfigyelse, vegyszerek, rvizek stb). A lgkri adatok folyamatos mrsvel hasznos adatok szolgltathatk az idjrs pontosabb meghatrozshoz. Szennyezanyagok, veszlyes anyagok folyamatos nyomon kvetsvel vagy az allergn pollenek nyomon kvetsvel hatkony segtsget nyjthatunk a krnyezeti krok megelzsben.

8. 7.8 sszefoglals

A modul sorn megismerkedtnk a mholdas helymeghatrozs alapjaival, a GNSS-rendszerek kialakulsval s felptsvel. Rviden ismertettk az abszolt helymeghatrozs elvt, vgtermkeit s azok rtelmezst a trbeli derkszg koordintarendszerben.

Megismertk a navigcis s trinformatikai cl mholdas helymeghatroz eszkzk elvi felptst, leggyakoribb programjait, mrs kzbeni alapszolgltatsait. A modul utols rszben a teljessg ignye nlkl rviden sszefoglaltuk a mholdas navigci s trinformatikai cl helymeghatrozs alkalmazsi terleteit gyakorlati pldkkal kiegsztve.

nellenrz krdsek:

1. Ismertesse a hely-id s sebessg meghatrozs elvt a globlis, mholdas helymeghatroz rendszerekben!

2. Melyek a GPS-rendszer legfontosabb jellemzi?

3. Melyek a GPS-rendszer alrendszerei, hogyan plnek fel s mi a feladatuk?

4. Mi az abszolt helymeghatrozs lnyege?

5. Hogyan csoportostjuk a navigcis kszlkeket?

6. Melyek a navigcis cl mholdvevk alapszolgltatsai, s melyek a navigci kzbeni szolgltatsai?

7. Melyek az abszolt helymeghatrozs legfontosabb felhasznlsi terletei?

8. Ismertesse a lakossgi cl felhasznlsokat!

9. Ismertesse az zleti cl felhasznlsokat!

10. Ismertesse a kzcl felhasznlsokat!

Irodalomjegyzk

Bcsatyai L. Geodzia erd- s krnyezetmrnkknek, Geomatikai Kzlemmyek MTA FKK GGKI, Sopron, 2003

Busics Gy. Adatgyjts 1-2., elektronikus jegyzet, NYME-GEO, Budapest, 2009

Deumlich-Steiger Instrumentenkunde der Vermessungstechnik, Wichmann Verlag 2002

Gyenes R. A geomatika alapjai, fiskolai jegyzet, NyME-GEO, Szkesfehrvr, 2006

Krauter A.: Geodzia, Megyetemi Kiad, Budapest

Mholdas helymeghatrozs, Megyetemi Knyvkiad, Budapest, 2004

Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Created by XMLmind XSL-FO Converter.