انواع مشاهدات در GNSS

مطالعه این نوشته در 7 دقیقه

با کمک اطلاعات ارسالی از طریق پیغام ناوبری و نیز مقایسه PRN ها در سیستم لوپ گیرنده و مقایسه آن با سیگنال دریافتی میتوان فاصله بین ماهواره و گیرنده را به دست آورد. و این اولین قدم در شناخت مشاهدات GNSS است. برای درک کامل مشاهدات با ما همراه شوید.

gnss-measurements-انواع مشاهدات در GNSS

برای آشنایی با انواع مشاهدات در GNSS ابتدا نیاز به آشنایی با امواج داریم. همانطور که می دانید سیگنال های GNSS، امواج الکترومغناطیس هستند که با سرعت نور انتشار می یابند. فرکانس این سیگنال ها بین 1.2 تا 1.6 گیگاهرتز که از آن به باند L تعبیر می شود، متغیر می باشند. این انتخاب به دلیل نیاز به دقت بالا در استفاده از این سیگنال ها می باشد. در واقع با این انتخاب امکان، این سیگنال ها در شرایط عبور از شرایط نابسامان جو دچار از هم پاشیدگی نمی شوند.

طول موج این امواج از 19 تا 35 سانتی متر متغیر می باشد. شبیه به تمامی سیستم های کلاسیک تعیین موقعیت ماهواره ای نظیر ترانزیت، سیگنال هایی را در حداقل دو طول موج انتشار میدهد تا بتوان خطای یونسفر را حذف نمود.

یکی از قابلیت های تمام سیگنال های GNSS اینست که بر روی امواج رادیویی مدوله می شوند. به این امواج رادیویی موج حامل نیز گفته می شود و عمل مدولاسیون توسط PRN ها انجام می شود.

مفهوم PRN

PRN مخفف PseudoRandom Noise  بوده و کدی شامل صفر و یک (و بدون هیچ گونه ساختار مشخصی) می باشد. در بیشتر سیستم های ماهواره ای این PRN ها مثل یک اثر انگشت برای گیرنده ها عمل کرده و امکان تشخیص ماهواره های مختلفی که سیگنال یکسانی را ارسال می کنند فراهم می آورند.

اولین اندازه گیری که توسط گیرنده های GNSS به دست می آید، مدت زمان لازم برای طی شدن امواج از ماهواره تا گیرنده می باشد. همانطور که در شکل زیر مشاهده می کنید، این کار توسط دنبال کردن کد PRN  انجام می شود. در واقع در لحظه دریافت سیگنال در گیرنده با توجه به PRN دریافتی، یک کپی از سیگنال در گیرنده ساخته شده و با سیگنال دریافتی مقایسه می شود. از مقایسه این دو سیگنال و عمل شیفت کردن سیگنال دریافتی مدت زمان طی شده توسط سیگنال به دست می آید.

pseudorange-انواع مشاهدات در GNSS
برگرفته از کتاب Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems

با مقایسه این زمان، با زمان دریافت سیگنال و زمان ارسال آن از سوی ماهواره و ضرب کردن آن در سرعت ارسال موج (سرعت نور) میتوان فاصله بین گیرنده و ماهواره را به دست آورد.

انواع مشاهدات در GNSS

با توجه به توضیحات بالا میتوان مشاهدات GNSS را به صورت زیر طبقه بندی کرد:

  • شبه فاصله: اندازه گیری تفاوت بین ساعت گیرنده در لحظه ارسال موج و ساعت ماهواره در لحظه دریافت توسط گیرنده (که در سرعت نور ضرب شود). این مشاهده دقتی در حد دسی متر دارد.
pseudorange-انواع مشاهدات در GNSS
Pseudorange

 

  • فاز موج حامل: اندازه گیری فاز امواج ارسالی از ماهواره، نکته مهم این نوع مشاهده محاسبه تعداد سیکل های کامل می باشد. این تعداد سیکل های کامل تحت عنوان ابهام فاز مطرح می شوند.
Phase Measurement-انواع مشاهدات در GNSS
Phase Measurement

 

  • داپلر: تغییر ایجاد شده در فرکانس دریافتی به علت پدیده داپلر نیز یکی از انواع مشاهدات GNSS می باشد.
doppler-shift-انواع مشاهدات در GNSS
Doppler-Shift

سیستم های GNSS با استفاده از مشاهدات بالا، موقعیت، سرعت و همینطور آفست ساعت گیرنده نسبت به سیستم زمانی مرجع GNSS را تعیین می کنند. برای اینکار از اطلاعات مداری و ساعت ماهواره که توسط پیغام ناوبری ارسال می شود نیز استفاده می کنند.

فیلم زیر که توسط آی آر ژئودزی تهیه شده، خلاصه ای از توضیحات داده شده درباره انواع مشاهدات GNSS می باشد.


امیر اللهویردی زاده
دانشجوی دکترای GNSS دانشگاه Curtin، کارشناس ارشد ژئودزی از دانشگاه اصفهان، مدرس دانشگاه، علاقه مند به سیستم های تعیین موقعیت ماهواره ای، مدیریت پروژه، برنامه نویسی
LinkedinTelegram

متوسط امتیاز / 5. تعداد رای

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *