دسته‌ها
تعیین موقعیت و ناوبری

تعیین موقعیت مطلق دقیق

توانایی GNSS برای تعیین موقعیت در پروژه هایی که نیاز به دقتی بالاتر از دقت معمول برای ناوبری داشتند، از اوایل راه اندازی GPS مورد بررسی قرار گرفت. روش های نسبی تعیین موقعیت، با استفاده از مشاهدات تفاضلی دوگانه بین دو ایستگاه و دو ماهواره، ابداع شدند تا خطای ساعت گیرنده و ماهواره را حذف کنند. تا اوایل دهه 90 میلادی، تقریبا تمامی پروژه های دقیق توسط روش های تعیین موقعیت نسبی با استفاده از مشاهدات تفاضلی دوگانه انجام می شد.تا اینکه روش تعیین موقعیت مطلق دقیق معرفی شد.

تعیین موقعیت مطلق دقیق-PPP
کاربرد تعیین موقعیت مطلق دقیق در محاسبه جا به جایی ناشی از زلزله

در سال 1997، روش تعیین موقعیت مطلق دقیق یا Precise Point Positioning که به PPP معروف است توسط Zumberge معرفی شد. این روش که بر پایه مشاهدات غیرتفاضلی کد و فاز استوار شده بود بر خلاف روش های نسبی دیگر نیازی به مشاهدات همزمان دو ایستگاه برای ساختن مشاهده تفاضلی دوگانه نداشت.

PPP در واقع نسخه پیشرفته تعیین موقعیت نقطه ای یا Single Point Positioning – SPP می باشد. این روش از مشاهده فاز به عنوان مشاهده اولیه و از مشاهده کد به عنوان مشاهده ثانویه استفاده می کند. الگوریتم پردازش PPP شبیه به پردازش الگوریتم مورد استفاده در مشاهدات شبه فاصله می باشد با این تفاوت که خطاهایی که در حد سانتی متر بودند نیز باید در نظر گرفته شده و برآورد شوند. در نتیجه نیاز به اطلاعات مداری دقیق و همینطور آفست ساعت ماهواره با دقت بالا می باشد. این اطلاعات دقیق از طریق سرویس IGS در اختیار کاربران قرار می گیرد.

معمولا مشاهدات کد و فاز حاصل از گیرنده های دو فرکانسه با هم ترکیب می شوند و با ساخت ترکیب عاری از یونسفر Ionosphere Free – IF تقریبا تمامی تاثیر خطای یونسفر را حذف می کنند. (حذف تاثیر مرتبه اول یونسفر). پارامتر ابهام فاز نیز به صورت عدد صحیح برآورد می شود تا به دقت مد نظر برسیم. علاوه بر موارد بالا، امکان برآورد دقیق ساعت گیرنده و نیز پارامتر تاخیر تروپسفری Zenith Path Delay که با نام Zenith Total Delay – ZTD هم معرفی می شود، نیز فراهم است.

تاثیراتی نظیر، جزر و مد، آفست مرکز فاز آنتن گیرنده و ماهواره و چرخش فاز موج حامل یا Carrier-Phase Windup نیز مدل می شوند.

تعیین موقعیت مطلق دقیق-PPP
شبکه PPP

پارامترهای موثر در کارآمد بودن تعیین موقعیت به روش PPP

کارایی PPP بر اساس پنج پارامتر صحت (Accuracy)، دقت (Precision)، مدت زمان همگرایی (Convergence Period)، در دسترس بودن (Availability) و یکپارچگی (Integrity) سنجیده می شود.

صحت و دقت

بهترین روش PPP زمانی انجام می شود که ما در نتایج بایاسی مشاهده نکنیم. این بایاس تفاوت بین دقت و صحت را نشان می دهد. PPP میتواند در حالت استاتیک به دقت سانتی متری و در حالت کینماتیک به دقت دسی متری برسد.

مدت زمان همگرایی

اما همیشه صحت و دقت کافی داشتن، ملاک کامل بودن یک روش تعیین موقعیت نیست. مدت زمان رسیدن به دقت دسی متری تا 30 دقیقه در نظر گرفته می شود. این زمان در شرایط نرمال می باشد. در حالت استفاده از دستگاه های چندفرکانسه و همچنین استفاده از چند سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای به 20 دقیقه نیز می رسد.

در دسترس بودن

همیشه در دسترس بودن سیستم بستگی زیادی به شرایط محیطی دارد. به عنوان نمونه میتوان به مسدود شدن مسیر سیگنال توسط ساختمان ها و درختان اشاره کرد. استفاده از چندین سیستم تعیین موقعیت به صورت همزمان این مشکل را تا حد زیادی بر طرف کرده است.

یکپارچگی

در حال حاضر پارامتر یکپارچگی در PPP به صورت محدود در نظر گرفته می شود.

کاربردهای PPP

پس از گذشت چند سال، PPP به عنوان یکی از روش های محبوب در ژئودینامیک، هواشناسی و دیگر علوم شناخته می شود. از کاربردهای این روش تعیین موقعیت می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • تعیین موقعیت استاتیک و کینمایتیک
  • ایجاد و به روز رسانی موقعیت ایستگاه های مرجع برای تغییرات پوسته زمین
  • تعیین مدار دقیق ماهواره های موسوم به LEO
  • کشف سونامی
  • کشاورزی
  • نقشه برداری کف دریا
  • ساخت و سازهای دریایی
  • نقشه برداری هوایی
  • هواشناسی
  • زمان سنجی دقیق
  • نقشه برداری زمینی
  • ساخت و ساز زمینی
  • کاربردهای نظامی
تعیین موقعیت مطلق دقیق-PPP
کاربرد تعیین موقعیت مطلق دقیق در تعیین موقعیت ایستگاه های مرجع
تعیین موقعیت مطلق دقیق-PPP
کاربرد تعیین موقعیت مطلق دقیق درکشاورزی
تعیین موقعیت مطلق دقیق-PPP
کاربرد تعیین موقعیت مطلق دقیق در محاسبه مدار ماهواره های LEO
تعیین موقعیت مطلق دقیق-PPP
کاربرد تعیین موقعیت مطلق دقیق در نقشه برداری کف دریا

در آینده کاربردهای متنوعی از این روش جذاب تعیین موقعیت را معرفی خواهم کرد.

هم اکنون سرویس های آنلاینی وجود دارند که امکان تعیین موقعیت مطلق دقیق را از طریق اینترنت فراهم آورده و این امر استفاده از این روش را در بین کاربرانی که اطلاعات دقیقی از کد نویسی و ساختار PPP ندارند، فراگیر کرده است. در نوشته ای جداگانه به معرفی این سرویس های آنلاین خواهم پرداخت.


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
LinkedinEmailTelegram

متوسط امتیاز / 5. تعداد رای

2 دیدگاه دربارهٔ «تعیین موقعیت مطلق دقیق»

با عرض سلام
ببخشید برنامه نویسی تعیین موقعیت مطلق در متلب به چه صورت است؟
ببخشید امکان داشتن ایمیل شما ممکن است؟

سلام. وقت بخیر. سوالتون خیلی کلی هست. تعیین موقعیت مطلق با اعمال تصحیحات مختلف و پروسه حل ابهام فاز همراه هست. البته مرحله validation نیز نیاز دارد.

ایمیل من:

پاسخی بگذارید

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