WYDZIAŁ TRANSPORTU POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ · dokładna analiza tego wskaźnika nie jest potrzebna. Przyjmuje się, że błąd wyznaczonej pseudoodległości związany z przejściem

ZESPÓŁ LABORATORIÓW TELEMATYKI TRANSPORTU ZAKŁAD TELEKOMUNIKACJI W TRANSPORCIE

WYDZIAŁ TRANSPORTU

POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ

LABORATORIUM

Telekomunikacji w transporcie drogowym/wewnętrznym

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 2

Wizualizacja i analiza danych

lokalizacyjnych odbiorników GPS

© ZTT WT PW, DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO

Warszawa 2016

Ćw. nr 2 – Wizualizacja i analiza danych lokalizacyjnych odbiorników GPS 2016-04-20

Laboratorium Telekomunikacji w transporcie drogowym/wewnętrznym

Zakład Telekomunikacji w Transporcie Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej

1

1. Cel i zakres ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest prezentacja możliwości wizualizacji danych lokalizacyjnych,

otrzymywanych z odbiornika GPS oraz ich ocena pod kątem dokładności pomiarów.

Zakres ćwiczenia obejmuje następujące zagadnienia:

wizualizacja danych lokalizacyjnych,

protokół transmisji odbiornika GPS,

siła sygnału GPS,

czułość odbiornika GPS,

liczba analizowanych satelitów GPS,

dokładność pomiaru i błędy odbiornika GPS.

2. Wykaz wykorzystanych przyrządów

komputer PC z systemem Windows XP,

moduł adaptera Bluetooth na USB (rys. 2.1),

moduły (min. 3) odbiorników GPS Bluetooth (rys. 2.2),

oprogramowanie obsługi Bluetooth BlueSoleil wer. 2.7 PL (rys. 2.3),

program diagnostyczny i obsługi portów RS232C ComTest (rys. 2.4),

program VisualGPS (rys. 2.5).




2

Rys. 2.1 Moduł adaptera Bluetooth na USB

Rys. 2.2 Moduł odbiornika GPS Bluetooth

Rys. 2.3 Oprogramowanie obsługi Bluetooth BlueSoleil wer. 2.7 PL




3

Rys. 2.4 Program diagnostyczny i obsługi portów RS232C ComTest

Rys. 2.5 Program VisualGPS




4

4. Wprowadzenie teoretyczne

4.1 Protokół transmisji odbiornika GPS

Opis tego standardu znajduje się w instrukcji do ćwiczenia NMEA 0183 protokół

transmisji danych odbiornika GPS.

4.2 Błędy odbiornika GPS

Wielkością bezpośrednio mierzoną przez odbiornik nawigacji satelitarnej jest czas

propagacji sygnału między satelitą a odbiornikiem. Fala elektromagnetyczna biegnąca od

satelity porusza się z prędkością światła, co jest słuszne dla jej propagacji w próżni. W

rzeczywistości jednak ośrodkiem rozchodzenia się fal jest nie tylko próżnia, ale także

atmosfera ziemska, która ze swej natury nie jest ośrodkiem jednorodnym. Stąd w systemach

nawigacji satelitarnej, należy uwzględniać błędy wyznaczania pozycji związane z propagacją

sygnału. Ale występują także inne czynniki wpływające na wartość wyznaczanej

pseudoodległości. Stąd w ogólnym przypadku, błędy pomiaru w systemach nawigacji

satelitarnej można podzielić na 4 grupy:

błędy propagacji sygnału,

błędy związane z efektami relatywistycznymi,

błędy działania systemu,

błędy odbiorników.

Z punktu widzenia użytkownika systemu najistotniejsze są błędy związane z

propagacją sygnału, ponieważ to one najbardziej wpływają na całkowity błąd wyznaczonej

pozycji. Wśród nich największy wpływ ma jonosfera, która będąc ośrodkiem dyspersyjnym,

wydłuża drogę sygnału od satelity do odbiornika. Wartość tego wydłużenia jest uzależniona

od wskaźnika refrakcji jonosferycznej ngr określanego zależnością:

2

3,401

f

Nn e

gr

(4.2.1)

gdzie f oznacza częstotliwość sygnału, a Ne to gęstość elektronowa na drodze

przebiegu sygnału, czyli liczba elektronów swobodnych w jonosferze, której wartość zmienia

się w zależności od pory doby, pory roku, aktywności Słońca oraz położenia geograficznego

odbiornika.




5

W praktyce do wyznaczenia poprawki uwzględniającej przebieg sygnału przez

jonosferę przyjmuje się składową pionową gęstości elektronowej TEC [el/m2]. Opóźnienie

jonosferyczne jest też związane z wysokością topocentryczną1 satelitów nad horyzontem,

zmniejszając się w miarę wzrostu tej wysokości aż do osiągnięcia minimum z zenicie (ht =

90°). W literaturze można znaleźć wyniki obliczeń wydłużenia drogi sygnału radiowego

związane z jego przejściem przez jonosferę w funkcji wysokości topocentrycznej satelity.

Przykładowo dla częstotliwości L1 systemu GPS (1575,42 MHz) droga sygnału wydłuża się

od ok. 16 m dla satelity w zenicie do ok. 60 m dla satelity znajdującego się na małej

wysokości topocentrycznej (ht = 5°).

Wartości odpowiednich poprawek umożliwiających kompensację błędu

jonosferycznego zawiera depesza nawigacyjna, choć trzeba tu zaznaczyć, że w przypadku

odbiorników jednoczęstotliwościowych ta kompensacja nie będzie pełna. Przyjmuje się, że

dla nieautoryzowanych użytkowników systemu GPS, błąd wyznaczonej pseudoodległości

związany z przejściem sygnału przez jonosferę wynosi ok. 4-72 m. Błędy propagacji

wprowadzane przez jonosferę można wyeliminować w odbiornikach

dwuczęstotliwościowych.

Znacznie mniejszy w porównaniu do jonosfery błąd pomiaru wprowadza najniższa

warstwa atmosfery – troposfera. Propagacja sygnału w troposferze jest uzależniona od jej

współczynnika refrakcji nt. Współczynnik ten jest większy od jedności3, co powoduje

załamanie fali elektromagnetycznej stanowiącej medium transmisyjne dla sygnału

nadawanego z satelity i tym samym wydłużenie jego drogi. W praktyce, do oszacowania

wpływu troposfery na wydłużenie drogi sygnału, wykorzystywany jest wskaźnik refrakcji

troposferycznej Nt wyrażany wzorem:

610)1( tt nN (4.2.2)

Wskaźnik ten jest wielokrotnością współczynnika refrakcji i pozwala na uproszczenie

obliczeń numerycznych. W niektórych publikacjach wielkość tego wskaźnika uzależnia się od

suchego powietrza i pary wodnej zawartych w troposferze, wyodrębniając dwa oddzielne

czynniki wpływające na jego wartość. Z punktu widzenia tematu niniejszej instrukcji aż tak

1 Wysokość topocentryczna (zazwyczaj oznaczana jako ht) to wysokość na jakiej widziany jest satelita z

powierzchni Ziemi wyznaczana przez kąt między płaszczyzną styczną do powierzchni Ziemi zawierającą

punkt, z którego satelita jest obserwowany, a linią prostą łączącą ten punkt z satelitą 2 4 m – [9]; 7 m – [2]

3 O kilka dziesięciotysięcznych, ale jednak




6

dokładna analiza tego wskaźnika nie jest potrzebna. Przyjmuje się, że błąd wyznaczonej

pseudoodległości związany z przejściem sygnału przez troposferę wynosi ok. 1,5 m.

Z punktu widzenia transportu powierzchniowego, a w szczególności drogowego

transportu miejskiego, istotne są błędy związane z wielodrogowością sygnału (ang. multipath

error). Zwłaszcza w warunkach gęstej zabudowy miejskiej odbicia sygnału na drodze satelita-

odbiornik są nieuniknione. Błędy te związane są z lokalnymi warunkami zabudowy, a więc ze

swej natury są przypadkowe. Możliwości ich ograniczenia związane są z konstrukcją anten

odbiorników oraz zastosowaniem w nich odpowiednich filtrów numerycznych. Błędy te

można też wydzielić dzięki powtarzalności konfiguracji satelitów4 z punktu widzenia

obserwatora ziemskiego w określonym miejscu wykonując w nim pomiary przy takim samym

usytuowaniu satelitów. Jednak takie działanie wymaga powtarzania pomiarów co ok. 24

godziny i z punktu widzenia użytkowników w transporcie powierzchniowym, gdzie

wymagany jest pomiar w czasie rzeczywistym jest nieprzydatne. Błędy wynikające z

wielodrogowej propagacji sygnału mogą powodować błąd wyznaczenia poszczególnych

pseudoodległości do 30 m, a w skrajnie niekorzystnych warunkach nawet 100 m.

Osobną grupę stanowią błędy relatywistyczne wynikające z ogólnej i szczególnej

teorii względności. Lokalizacja satelitów systemu GPS w odległości ponad 20 tys. km od

Ziemi wymaga uwzględnienia szybszej pracy ich zegarów niż w przypadku nieruchomych

wzorców czasu ulokowanych na Ziemi. Redukcja wpływu efektów relatywistycznych jest

realizowana przez odpowiednie zmniejszenie częstotliwości wzorców czasu satelitów przed

ich umieszczeniem na orbicie oraz uwzględnienie odpowiedniej poprawki czasowej w

obliczeniach realizowanych przez odbiornik. Do wyznaczenia tej poprawki wykorzystywana

jest znajomość parametrów orbity (duża półoś, mimośród, anomalia mimośrodowa)

przesyłanych przez satelitę w depeszy nawigacyjnej.

Błędy działania systemu związane są z funkcjonowaniem segmentu kosmicznego i

naziemnego i zalicza się do nich błędy efemeryd5 satelitów oraz błędy wzorców czasu

satelitów.

Błędy efemeryd satelitów wynikają z niedokładności modelu ruchu satelitów po

orbicie oraz trudnych do przewidzenia zaburzeń tego ruchu. Dane dotyczące orbity i

położenia satelity na tej orbicie przekazywane w transmitowanym sygnale nieznacznie różnią

4 Powtarzalność takiej konfiguracji ma miejsce po ~23 h 56 min.

5 Efemeryda satelity to szczegółowe parametry orbitalne danego satelity pozwalające na obliczenie jego

współrzędnych w konkretnej chwili




7

się więc od wartości rzeczywistych. Odbiornik oblicza zatem pseudoodległość od satelity,

którego współrzędne zawiera depesza nawigacyjna, a nie od jego rzeczywistego położenia w

chwili nadania sygnału. Stąd przyjmuje się, że związany z danymi efemerydalnymi błąd

pomiaru pseudoodległości wynosi ok. 4 m.

Błędy wzorców czasu satelitów wynikają z faktu, że idealna synchronizacja zegarów

umieszczonych na satelitach z czasem systemu (GPST) nie jest możliwa. Mimo że

instalowane w satelitach zegary charakteryzują się dużą stabilnością długookresową, to

realizując pomiar czasu przebiegu sygnału należy uwzględnić pewną ich odchyłkę w stosunku

do czasu systemu GPS. Stąd w segmencie naziemnym obliczane są odpowiednie

współczynniki korekcyjne dla zegara satelity, które satelita transmituje w depeszy

nawigacyjnej. Przy braku znajomości odchyłki wzorca czasu satelity od czasu systemu błąd

pomiaru pseudoodległości może dochodzić do 3 m.

Ogólnie ujmując błędy GPS mogą być rozmaitej natury i można je podzielić na te

powstające z przyczyn technicznych i te z przyczyn naturalnych.

Ograniczony dostęp - SA. Na SA składają się dwa procesy: epsilon (amplituda do

100 m) i delta (amplituda do 50 m). Wpływ SA na pomiar pseudoodległości jest

identyczny dla każdego użytkownika, więc poprawki różnicowe (o których za

chwilę) eliminują SA całkowicie.

Opóźnienie jonosferyczne. Błąd odległości wywołany opóźnieniem w propagacji

fal radiowych wynosi od 20-30 metrów w dzień do 3-6 metrów w nocy. Zmora

tanich odbiorników jednoczęstotliwościowych ( L1, kod C/A ). Odbiorniki

dwuczęstotliwościowe potrafią zniwelować opóźnienie (w stopniu zależnym od

odległości).

Opóźnienie troposferyczne. Opóźnienie to powstaje w dolnych warstwach

atmosfery i jest zależne od temperatury, ciśnienia i wilgotności. Może wynosić

do 3 metrów. Lepsze odbiorniki kompensują je prawie całkowicie.

Błąd efemeryd. Polega na różnicy między położeniem satelity, wyliczonym z

danych orbitalnych a rzeczywistym. Powodowany jest przez grawitację Słońca i

Księżyca, a także wiatr słoneczny. Poprawki różnicowe eliminują ten błąd prawie

całkowicie.

Błąd zegara satelity. Różnica pomiędzy idealnym czasem GPS a wskazaniem

zegara satelity. Z błędów satelitarnych stosunkowo częsty jest tzw. pseudorange

step, który polega na gwałtownym skoku pseudoodległości, co powoduje




8

"zgubienie" satelity przez odbiornik na czas potrzebny do odtworzenia almanachu

i efemeryd.

Odbiór sygnałów odbitych. Praktycznie niemożliwy do skompensowania.

Ogranicza się go przez odpowiednią konstrukcję anten.

Błędy odbiornika, czyli błędy pomiaru jakie wystąpią na etapie obliczania

pozycji już w samym odbiorniku GPS, które mogą być spowodowane szumem,

dokładnością oprogramowania oraz zakłóceniami. Poziom sygnału odbieranego

przy powierzchni Ziemi jest niższy od poziomu wszechobecnego tła radiowego

(szumu). Stwierdzono, że niekiedy przyczyną błędów odbioru mogą być rzeczy z

pozoru nieszkodliwe: telefony komórkowe lub komputery przenośne ze źle

ekranowanymi układami elektronicznymi. Źródłem zakłóceń są także duże

instalacje przemysłowe.

Wpływ czynników na błąd pomiaru - L1 (C/A) SA.

Źródło błędu Wpływ [m]

Błąd efemeryd 2.1

Błąd zegara 2.1

Opóźnienie jonosferyczne 4.0

Opóźnienie troposferyczne 0.7

Odbicia 1.4

Błąd odbiornika 0.5

Niedokładność samego wyznaczania pozycji względem położenia satelitów nazywa się

rozmyciem dokładności (Dilution of Precision - DOP). Rozmycie może dotyczyć:

pomiarów poziomych (Horizontal DOP - HDOP) - długość i szerokość

geograficzna,

pomiarów pionowych (Vertical DOP - VDOP) - wysokość,

pozycji (Position DOP - PDOP) - stosunek pomiędzy błędem w obliczeniu

pozycji użytkownika a błędem w obliczeniu pozycji satelity. Informuje ona o

tym, kiedy rozmieszczenie satelitów pozwoli uzyskać najdokładniejszy wynik.

Pożądana jest wartość PDOP mniejsza od 3,




9

pomiarów geometrycznych (Geometrical DOP - GDOP) - dotyczy pomiarów

współrzędnych przestrzennych,

czasu (Time DOP - TDOP) - dotyczy błędu czasu systemowego.

Dla wyeliminowania błędów satelitarnych i wpływu zakłóceń, a także w celu ominięcia

ograniczeń dokładności w sygnałach GPS dostępnych dla lotnictwa cywilnego, stworzono

system korekcji, określany jako różnicowy GPS (DGPS - Differential GPS). System

różnicowy pozwala na zastosowanie pozycjonowania satelitarnego w dziedzinach

wymagających największej precyzji nawigacyjnej: geodezja, budownictwo (pomiary

przemieszczeń budowli, montaż platform wiertniczych na morzu), lotnictwo (podejście do

lądowania bez widoczności), żegluga.

5. Program narzędziowy ComTest

Jego zadaniem jest obsługa dostępnych w Windows portów COM (RS232C) komputera

laboratoryjnego. Po uruchomieniu programu widoczne jest jego standardowe okno (rys. 5.1),

którego organizacja nie ulega zmianie podczas pracy.

1 – pole wyboru portu i parametrów transmisji,

2 – klawisze poleceń operacji na porcie,

3 – pola wyboru opcji operacji na porcie,

4 – klawisze operacji na polach tekstowych programu,

5 – pola wyboru opcji dodatkowych informacji,

6 – pole danych odbieranych,

7 – pole danych do wysłania lub nazwa pliku,

8 – pole danych nadanych,

9 – pole współczynnika skali czasu,

10 – pole zdarzeń i komunikatów




10

3

2

1

4

5

109876

Rys. 5.1 Program diagnostyczny i obsługi portów RS232C ComTest

Dostęp do danego portu uzyskuje się po wybraniu jego numeru z pierwszej listy (COM

1, COM 2 ....) oraz jego konfiguracji do której należą kolejno: wybór szybkości pracy (300, ...

9600, ...), ilości bitów danych (5, 6, 7, 8), rodzaj kontroli parzystości (brak, parzysty,

nieparzysty), sposobu sterowania przepływem danych (brak, xon/xoff, ...) oraz ilości bitów

stopu (1 lub 2). Najczęstsze ustawienie wykorzystywane podczas ćwiczeń to: COM n (gdzie n

zależy od zestawionego połączenia Bluetooth), 4800, 8, bez kontroli parzystości, brak

sterowania przepływem, 1 bit stopu. Po dokonaniu konfiguracji należy nacisnąć klawisz

POŁĄCZ i program otwiera dostęp do wybranego portu. W przypadku błędu, np. z powodu

zajętości portu przez inną aplikację, program wyświetli odpowiedni komunikat. Zamknięcie

portu następuje po naciśnięciu klawisza ROZŁĄCZ. W polu nr 6 pokazywane są wszystkie

znaki odbierane z otwartego portu COM. Należy jednak pamiętać, że nie wszystkie znaki

ASCII będą widziane w czytelnej postaci. Pole nr 7 służy do bezpośredniego wysyłania

danych do portu COM lub określenia nazwy pliku do odczytu lub zapisu. W celu wysłania




11

danych należy wpisać w polu nr 7 odpowiednią sekwencję znaków i nacisnąć Enter lub

klawisz NADAJ. W przypadku zaznaczenia opcji POWTÓRZ program będzie „w kółko”

nadawał zapisaną sekwencję. Jeżeli umieścimy tam nazwę pliku i zaznaczymy opcję PLIK

(domyślnym katalogiem jest c:\gps\), to program wyśle do portu zawartość tego pliku. Przy

zaznaczonej opcji POWTÓRZ wysyłanie będzie realizowane „w kółko”. Jeżeli zaznaczono

opcję CZYŚĆ, to po wysłaniu sekwencji nastąpi skasowanie zawartości pola nr 8, gdzie

umieszczane są wszystkie znaki wysłane do portu COM. Pole nr 10 służy natomiast do

wyświetlania zachodzących w porcie COM zdarzeń i informowania o wykrytych błędach

transmisji Możliwe jest to po zaznaczeniu odpowiedniej opcji w polu UMIEŚĆ. Zaznaczenie

tam opcji ASCII spowoduje wyświetlenie w polu nr 6 nie znaków, lecz ich kodów ASCII, dla

lepszej czytelności pomiędzy znakami „<>”. Opcja ENTER powoduje dodanie do każdej

wysyłanej do portu sekwencji znaków kodów nowej linii CR/LF, czyli 13 i 10. Kasowanie

zawartości pól nr 6, 7 i 8 jest możliwe dzięki trzem klawiszom CZYŚĆ, odpowiednio ODB.,

NAD., ZD. Klawisz SUMA XOR służy do obliczenia sumy kontrolnej ramki danych protokołu

NMEA, umieszczonej w polu nr 7.

Program może zapisywać odbierane dane bezpośrednio do pliku tekstowego. Podczas

operacji na plikach ważna jest jednak kolejność wykonywanych działań:

- przy zapisie do pliku najpierw wpisujemy nazwę pliku w polu nr 7, zaznaczamy

opcję PLIK i dopiero (po konfiguracji) otwieramy port poleceniem POŁĄCZ,

- przy odczycie danych z pliku najpierw odznaczamy opcję PLIK i dopiero (po

konfiguracji) otwieramy port poleceniem POŁĄCZ, następnie wpisujemy nazwę

pliku w polu nr 7 i zaznaczamy opcję PLIK.

Przy wysyłaniu do portu COM danych z pliku (symulacja odbiornika GPS) możliwe

jest skalowanie czasu (przyśpieszenie zapisanej w pliku „rzeczywistości”). W tym celu w

polu nr 9 należy wpisać liczbę od 1 do 10 – więcej nie, ze względu na problemy AutoMapy i

Emapy z odświeżaniem obrazu.

UWAGA!!! Program można uruchamiać wielokrotnie i obsługiwać kilka

portów (urządzeń) jednocześnie.




12

6. Program VisualGPS

Program ten służy do wizualizacji i oceny danych lokalizacyjnych, odbieranych z

odbiornika GPS. Do komunikacji wykorzystywany jest protokół NMEA. W oknie Command

Monitor pojawiają się w postaci tekstowej wszystkie odebrane komunikaty, a po ich analizie

są wyświetlane w postaci graficznej w kilku oknach roboczych. Ciekawe obserwacje można

prowadzić w oknie Azimuth & Elevation. Po włączeniu odpowiednich opcji można śledzić

zmiany azymutu i elewacji satelitów, z którymi odbiornik utrzymywał łączność. Pomiar musi

być dokonywany w warunkach stacjonarnych, bez przemieszczania modułu. W oknie

Survey obserwujemy, trajektorię położenia modułu podczas tego eksperymentu, a w dolnej

części fluktuacje pomiaru wysokości GPS. Należy to oczywiście interpretować jako błąd

określania pozycji, kiedy odbiornik GPS przez cały czas pozostaje w spoczynku.

UWAGA!!! Program można uruchamiać wielokrotnie i obsługiwać kilka

portów (urządzeń) jednocześnie.

7. Wykaz użytych skrótów i oznaczeń

Dla zwiększenia przejrzystości instrukcji wprowadzono poniższe skróty, które zostały

wykorzystane w tekście oraz schematach blokowych. Dotyczą one wykorzystywanych

przyrządów oraz ustawień dokonywanych w sprzęcie pomiarowym i modułach

laboratoryjnych. Dla ich lepszego wyróżnienia skróty w tekście pisane są czcionką

pogrubioną.

- zapisz dane do pliku na dysku,

- pytanie, na które odpowiedź musi znaleźć się w sprawozdaniu.

8. Uwagi praktyczne

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia zalecane jest zapoznanie się z instrukcją

do ćwiczenia NMEA 0183 protokół transmisji danych odbiornika GPS.

Pod żadnym pozorem nie należy „upraszczać” ćwiczenia i próbować wykonywać

poleceń jednocześnie z kilku punktów instrukcji. Jest to najszybsza droga do pomyłki, co

skutkuje odrzuceniem sprawozdania.




13

9. Przebieg ćwiczenia

9.1 Zapoznaj się z budową stanowiska laboratoryjnego. Zidentyfikuj wszystkie przyrządy

i elementy stanowiska.

Nawiązanie połączenia Bluetooth z odbiornikami GPS

9.2 Włącz adapter Bluetooth na USB i poczekaj na wykrycie go przez Windows (jest

bardzo prawdopodobne, że adapter będzie już zainstalowany).

9.3 Pobierz od prowadzącego testowane odbiorniki GPS, włącz je i umieść na stanowisku

laboratoryjnym.

9.4 Uruchom program BlueSoleil. Jeśli uruchomi się on w postaci zminimalizowanej, to

znajdź jego ikonę na pasku zadań, kliknij prawym klawiszem myszy i wybierz opcję

Wyświetl.

9.5 Następnie uruchom wykrywanie urządzeń Bluetooth – wybierz z menu kolejno Moje

Bluetooth oraz Wykrycie urządzenia Bluetooth. Sprawdź czy wszystkie odbiorniki GPS

są widoczne. Wykonaj zrzut ekranu.

9.6 Określ listę dostępnych usług dla każdego z odbiorników GPS. W tym celu kolejno

kliknij prawym klawiszem myszy na ikonę każdego z urządzeń i wybierz Odśwież

usługi. Dostępne usługi prezentowane są jako aktywne ikony u góry okna programu

BlueSoleil. Jakie usługi są dostępne dla każdego z odbiorników GPS?

9.7 Połącz się kolejno z każdym odbiornikiem GPS. W tym celu kolejno kliknij prawym

klawiszem myszy na ikonę każdego z urządzeń i wybierz Połącz oraz Usługa Bluetooth

Port szeregowy. Po połączeniu wszystkich odbiorników GPS wykonaj zrzut ekranu.

9.8 Określ numer portu COM, do którego został przypisany każdy z odbiorników GPS. W

tym celu kolejno kliknij prawym klawiszem myszy na ikonę każdego z urządzeń i

wybierz Stan. Wykonaj zrzut ekranu. Jaki jest numer portu każdego odbiornika

GPS? Jaki jest poziom sygnału każdego odbiornika GPS?

9.9 Ustaw wszystkie odbiorniki GPS tuż obok siebie, w miejscu które zapewnia łączność

Bluetooth i daje szansę na odbiór sygnału GPS – oczywiście najlepiej na zewnątrz lub

przynajmniej przy oknie laboratorium.




14

Wizualizacja danych lokalizacyjnych odbiornika GPS

9.10 Uruchom program VisualGPS tyle razy, ile masz odbiorników GPS. Korzystając z

pozycji menu Connect to GPS wybierz Connect using serial port. Wybierz port

odbiornika GPS i szybkość transmisji 4800 bodów. Naciśnij OK. W oknie Command

Monitor powinny się pojawić dane z odbiornika GPS. Powtórz to dla każdego

uruchomionego programu i każdego odbiornika GPS. Czy każdy z odbiorników GPS

wysyła dane z jednakową intensywnością? Który z odbiorników wysyła „najwięcej” a

który „najmniej” danych?

9.11 Odczekaj przynajmniej 10-15 minut na ustabilizowanie się odbiorników GPS.

Wykorzystaj ten czas na zapoznanie się z programem VisualGPS.

9.12 Korzystając z pozycji menu Connect to GPS wybierz Disconnect i rozłącz wszystkie

odbiorniki GPS.

9.13 Powiększając kolejno wszystkie okna każdego uruchomionego programu (każdego

odbiornika GPS) zapisz ich obraz (zrzut ekranu) pamiętając o zapisaniu, którego

odbiornika GPS dotyczą. Dokonaj analizy zarejestrowanych danych

lokalizacyjnych.

9.14 Ile satelitów i które (numery) widział (okno Signal Quality Window) każdy odbiornik

GPS? Jaka jest siła odbieranego sygnału?

9.15 Czy wszystkie komunikaty (okno Command Monitor) pojawiały się w sposób

jednakowy w sensie nie wartości danych, ale sekwencji, kolejności itp.?

9.16 Jaką pozycję (okno Navigation Window) wskazuje każdy z odbiorników? Czy one się

różnią? Jaka jest ta różnica? Jaki jest błąd określenia położenia?

9.17 Prześledź zmiany azymutu i elewacji satelitów, z którymi odbiornik utrzymywał

łączność (okno Azimuth & Elevation). Jaki jest zakres tych zmian? Czy są one

identyczne dla każdego odbiornika GPS?

9.18 W oknie Survey obejrzyj trajektorię położenia modułu podczas tego eksperymentu,

a w dolnej części fluktuacje pomiaru wysokości GPS. Zmiany te to oczywiście błąd,

ponieważ odbiornik cały czas znajdował się w stanie spoczynku. Jaki jest zakres tych

zmian? Czy są one identyczne dla każdego odbiornika GPS?

9.19 Z okna Survey zapisz wartości błędów odbiornika GPS (PDOP, VDOP, HDOP +

wartości dla przedziałów procentowych). Jakie są wartości tych błędów? Czy są one

identyczne dla każdego odbiornika GPS?




15

9.20 Na podstawie otrzymanych wyników określ i odpowiedz na pytanie, który z

odbiorników GPS charakteryzuje się największą czułością i dokładnością, a który

najmniejszą?

9.21 Zamknij wszystkie uruchomione kopie programu VisualGPS.

Zakończenie połączenia Bluetooth z odbiornikami GPS

9.22 W programie BlueSoleil kolejno kliknij prawym klawiszem myszy na ikonę każdego z

urządzeń (odbiorników GPS) i wybierz Rozłącz oraz Usługa Bluetooth Port szeregowy.

Potwierdź rozłączenie przez Tak.

9.23 Zamknij program BlueSoleil. Jeśli jest on w postaci zminimalizowanej, to znajdź jego

ikonę na pasku zadań, kliknij prawym klawiszem myszy i wybierz opcję Zakończ.

Analiza danych z tras przejazdu

9.24 Ponownie uruchom program VisualGPS, ale tylko w jednej wersji/kopii. Korzystając z

pozycji menu Connect to GPS wybierz Connect to file wybierz jedną z zapisanych na

dysku tras przejazdu – dane odbiornika GPS.

9.25 Poczekaj na koniec analizy danych, ale nie dłużej niż 10 minut.

9.26 Powiększając kolejno wszystkie okna każdego uruchomionego programu (każdego

odbiornika GPS) zapisz ich obraz (zrzut ekranu) pamiętając o zapisaniu, której trasy

dotyczą. Dokonaj analizy zarejestrowanych danych lokalizacyjnych.

9.27 Powtórz to dla dwóch innych tras.

9.28 Dokonaj ponownej analizy danych odbiornika. Powtórz punkty od 9.13 do 9.19, ale tym

razem w odniesieniu do różnych tras przejazdu a nie różnych odbiorników. Czy

parametry odbioru danych z odbiornika GPS ulegały zmianie podczas jazy? Jaki jest

zakres tych zmian?

10. Wykonanie sprawozdania

Nie należy umieszczać w sprawozdaniu podstaw teoretycznych, ani opisów

stanowiska laboratoryjnego. Sprawozdanie musi zawierać wszystkie wyniki pomiarów i

obserwacji prezentowane wg kolejności ich wykonania. Każdy z nich musi być opatrzony

numerem punktu instrukcji wg, którego został zarejestrowany. W sprawozdaniu muszą się

znaleźć odpowiedzi na wszystkie postawione w instrukcji pytania oraz odpowiedni komentarz

do uzyskanych wyników badań symulacyjnych.




16

Zarówno opisy, jak i odpowiedzi, mają być zwięzłe, ale przedstawione pełnymi

zdaniami. Wnioski powinny zawierać podsumowanie przeprowadzonych badań. Szczególny

nacisk należy położyć na zaprezentowanie różnic oraz podobieństw pomiędzy

poszczególnymi wynikami i odbiornikami GPS. Szczególnie dużo uwagi należy poświęcić

zagadnieniom czułości i dokładności (błędów) poszczególnych odbiorników GPS.

11. Literatura

Mielczarek W., Szeregowe interfejsy cyfrowe, Helion 1993,

Narkiewicz J, GPS i inne systemy satelitarne, WKiŁ, Warszawa 2007,

Januszewski J., Systemy satelitarne GPS, Galileo i inne, PWN, Warszawa 2006,

Spech C., System GPS, Bernardinum, Peplin 2007,

http://wazniak.mimuw.edu.pl/index.php?title=SM-08-LAB-WIKI ,

http://home.mira.net/~gnb/gps/nmea.html ,

http://www.nmea.org/ .

Documents

WYDZIAŁ TRANSPORTU POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ · dokładna analiza tego wskaźnika nie jest potrzebna. Przyjmuje się, że błąd wyznaczonej pseudoodległości związany z przejściem