Ocena dokładności danych lokalizacyjnych odbiorników GPS Accuracy Evaluation of GPS Localization Data

Pełen tekst

(1)PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 92. Transport. 2013. Mariusz Rychlicki, Andrzej Miszkiewicz Wydzia Transportu, Politechnika Warszawska Laboratorium Automatyki i Telekomunikacji, Instytut Kolejnictwa. OCENA DOK ADNO CI DANYCH LOKALIZACYJNYCH ODBIORNIKÓW GPS Rkopis dostarczono, kwiecie 2013. Streszczenie: W referacie zaprezentowano metod przechwytywania i analizy danych lokalizacyjnych popularnych odbiorników GPS. Okrelono wartoci wspó czynników rozmycia pozycji geograficznej w zalenoci od warunków pomiaru i typu odbiornika. Okrelono wp yw liczby satelitów uwzgldnianych przez odbiorniki oraz warunków pomiaru na dok adno danych lokalizacyjnych. Sowa kluczowe: system GPS, dok adno wyznaczenia pozycji, odbiorniki GPS. 1. WSTP Od chwili pe nego udostpnienia sygna u GPS do zastosowa cywilnych obserwujemy dynamiczny rozwój i upowszechnienie aplikacji oraz rozwiza bazujcych na systemie GPS i s ucych do biecego okrelania pozycji danych obiektów. Rozwizania tego typu sta y si w do krótkim czasie szczególnie istotne dla wspó czesnego transportu drogowego. W wielu jego obszarach sta y si niemal kluczowe dla uzyskania wymaganej jakoci, sprawnoci i op acalnoci ekonomicznej realizowanych procesów transportowych. Z samej natury przyjtego rozwizania systemowego podstawowe znaczenie dla aplikacji opartych na lokalizacji np. rodków transportu w oparciu o dane lokalizacyjne systemu GPS ma dok adno okrelanej pozycji. Generalnie przyjmuje si, e jest ona w chwili obecnej wystarczajca dla wikszoci zastosowa, jeli tylko warunki pomiaru s odpowiednie. Transport to jednak dziedzina, dla której niezawodno i bezpieczestwo maj fundamentalne znaczenie. Do atwo mona wskaza przypadki, w których b d okrelenia pozycji liczony w pojedynczych metrach moe mie znaczenie praktyczne i przyczyni si do zagroenia zdrowia i ycia ludzkiego. Przyk adem moe by dojazd na miejsce zdarzenia w sytuacjach kryzysowych, gdzie b d okrelenia pozycji doprowadzi do przyjazdu np. po niemoliwej do pokonania przez pojazd stronie przeszkody, takiej jak druga strona torowiska lub bariera rozdzielajca kierunki ruchu na drodze ekspresowej lub autostradzie. Zdarzenie tego typu nie jest hipotetyczne i mia o ju w Polsce miejsce na.

(2) 188. . Mariusz Rychlicki, Andrzej Miszkiewicz. autostradzie A4, chocia nie by o wynikiem b du nawigacji GPS. W literaturze [1] mona znale opisy ponad dwudziestu parametrów technicznoeksploatacyjnych odbiorników GPS. Ich producenci zazwyczaj ca kowicie pomijaj jednak kwestie doboru satelitów, a ju ca kowicie kwesti stosowanego do okrelenia pozycji algorytmu. Istniej wprawdzie odbiorniki GPS, gdzie uytkownik ma moliwo. zdefiniowania odpowiednich wartoci wybranych parametrów (np. wysoko. topocentryczna, azymut) wed ug w asnych potrzeb, ale s to g ównie zaawansowane odbiorniki stosowane w nawigacji morskiej, a nie w transporcie drogowym [2]. Z tego wzgldu celowe wydaje si podejmowanie i kontynuowanie bada, majcych na celu okrelenie dok adnoci danych lokalizacyjnych odbiorników GPS i poszukiwanie metod oraz kryteriów ich doboru do zastosowa w transporcie drogowym.. 2. DOK ADNO

(3) I B DY SYSTEMU GPS Wielkoci bezporednio mierzon przez odbiornik nawigacji satelitarnej GPS jest czas propagacji sygna u midzy satelit a odbiornikiem. Przyjmuje si, e fala elektromagnetyczna biegnca od satelity porusza si z prdkoci wiat a, co jest s uszne dla jej propagacji w próni. W rzeczywistoci jednak orodkiem rozchodzenia si fal jest nie tylko prónia, ale take atmosfera ziemska, która ze swej natury nie jest orodkiem jednorodnym. Std w systemach nawigacji satelitarnej, naley uwzgldnia b dy wyznaczania pozycji zwizane z propagacj sygna u. Ale wystpuj take inne czynniki wp ywajce na warto wyznaczanej pseudoodleg oci. Std w ogólnym przypadku, b dy pomiaru w systemach nawigacji satelitarnej mona podzieli na 4 grupy: • • • •. b dy propagacji sygna u, b dy zwizane z efektami relatywistycznymi, b dy dzia ania systemu, b dy odbiorników.. Z punktu widzenia uytkownika systemu najistotniejsze s b dy zwizane z propagacj sygna u, poniewa to one najbardziej wp ywaj na ca kowity b d wyznaczonej pozycji. Wród nich najwikszy wp yw ma jonosfera, która bdc orodkiem dyspersyjnym, wyd ua drog sygna u od satelity do odbiornika. Warto tego wyd uenia jest uzaleniona od wskanika refrakcji jonosferycznej ngr okrelanego zalenoci (1): n gr. 1. 40,3 N e f2. (1). gdzie f oznacza czstotliwo sygna u, a Ne to gsto elektronowa na drodze przebiegu sygna u, czyli liczba elektronów swobodnych w jonosferze, której warto zmienia si w zalenoci od pory doby, pory roku, aktywnoci S oca oraz po oenia geograficznego odbiornika..

(4) Ocena dok adnoci danych lokalizacyjnych odbiorników GPS. 189. W praktyce do wyznaczenia poprawki uwzgldniajcej przebieg sygna u przez jonosfer przyjmuje si sk adow pionow gstoci elektronowej TEC [el/m2]. Opónienie jonosferyczne jest te zwizane z wysokoci topocentryczn satelitów nad horyzontem, zmniejszajc si w miar wzrostu tej wysokoci a do osignicia minimum z zenicie (ht = 90°). W literaturze [1] mona znale wyniki oblicze wyd uenia drogi sygna u radiowego zwizane z jego przejciem przez jonosfer w funkcji wysokoci topocentrycznej satelity. Przyk adowo dla czstotliwoci L1 systemu GPS (1575,42 MHz) droga sygna u wyd ua si od ok. 16 m dla satelity w zenicie do ok. 60 m dla satelity znajdujcego si na ma ej wysokoci topocentrycznej (ht = 5°). Wartoci odpowiednich poprawek umoliwiajcych kompensacj b du jonosferycznego zawiera depesza nawigacyjna, cho trzeba tu zaznaczy , e w przypadku odbiorników jednoczstotliwociowych ta kompensacja nie bdzie pe na. Przyjmuje si, e dla nieautoryzowanych uytkowników systemu GPS, b d wyznaczonej pseudoodleg oci zwizany z przejciem sygna u przez jonosfer wynosi ok. 4-7 m [1]. B dy propagacji wprowadzane przez jonosfer mona wyeliminowa. w odbiornikach dwuczstotliwociowych. Znacznie mniejszy w porównaniu do jonosfery b d pomiaru wprowadza najnisza warstwa atmosfery – troposfera. Propagacja sygna u w troposferze jest uzaleniona od jej wspó czynnika refrakcji nt. Wspó czynnik ten jest wikszy od jednoci, co powoduje za amanie fali elektromagnetycznej stanowicej medium transmisyjne dla sygna u nadawanego z satelity i tym samym wyd uenie jego drogi. W praktyce, do oszacowania wp ywu troposfery na wyd uenie drogi sygna u, wykorzystywany jest wskanik refrakcji troposferycznej Nt wyraany wzorem: Nt. ( nt 1) 10 6 . (2). Wskanik ten jest wielokrotnoci wspó czynnika refrakcji i pozwala na uproszczenie oblicze numerycznych. W niektórych publikacjach [3] wielko tego wskanika uzalenia si od suchego powietrza i pary wodnej zawartych w troposferze, wyodrbniajc dwa oddzielne czynniki wp ywajce na jego warto . Z punktu widzenia tematu niniejszego opracowania a tak dok adna analiza tego wskanika nie jest potrzebna. Przyjmuje si, e b d wyznaczonej pseudoodleg oci zwizany z przejciem sygna u przez troposfer wynosi ok. 1,5 m [1]. Z punktu widzenia transportu, a w szczególnoci drogowego transportu miejskiego, istotne s b dy zwizane z wielodrogowoci sygna u (ang. multipath error). Zw aszcza w warunkach gstej zabudowy miejskiej odbicia sygna u na drodze satelita-odbiornik s nieuniknione. B dy te zwizane s z lokalnymi warunkami zabudowy, a wic ze swej natury s przypadkowe. Moliwoci ich ograniczenia zwizane s z konstrukcj anten odbiorników oraz zastosowaniem w nich odpowiednich filtrów numerycznych. B dy te mona te wydzieli dziki powtarzalnoci konfiguracji satelitów z punktu widzenia obserwatora ziemskiego w okrelonym miejscu wykonujc w nim pomiary przy takim samym usytuowaniu satelitów. Jednak takie dzia anie wymaga powtarzania pomiarów co ok. 24 godziny (2x12). W sytuacji normalnej eksploatacji i prowadzenia pomiarów w czasie rzeczywistym jest w praktyce niemoliwe do zrealizowania. B dy wynikajce z wielodrogowej propagacji sygna u mog powodowa b d wyznaczenia poszczególnych pseudoodleg oci do 30 m, a w skrajnie niekorzystnych warunkach nawet 100 m [1]..

(5) 190. . Mariusz Rychlicki, Andrzej Miszkiewicz. Osobn grup stanowi b dy relatywistyczne wynikajce z ogólnej i szczególnej teorii wzgldnoci. Lokalizacja satelitów systemu GPS w odleg oci ponad 20 tys. km od Ziemi wymaga uwzgldnienia szybszej pracy ich zegarów ni w przypadku nieruchomych wzorców czasu ulokowanych na Ziemi. Redukcja wp ywu efektów relatywistycznych jest realizowana przez odpowiednie zmniejszenie czstotliwoci wzorców czasu satelitów przed ich umieszczeniem na orbicie oraz uwzgldnienie odpowiedniej poprawki czasowej w obliczeniach realizowanych przez odbiornik. Do wyznaczenia tej poprawki wykorzystywana jest znajomo parametrów orbity (dua pó o, mimoród, anomalia mimorodowa) przesy anych przez satelit w depeszy nawigacyjnej. B dy dzia ania systemu zwizane s z funkcjonowaniem segmentu kosmicznego i naziemnego i zalicza si do nich b dy efemeryd satelitów oraz b dy wzorców czasu satelitów. B dy efemeryd satelitów wynikaj z niedok adnoci modelu ruchu satelitów po orbicie oraz trudnych do przewidzenia zaburze tego ruchu. Dane dotyczce orbity i po oenia satelity na tej orbicie przekazywane w transmitowanym sygnale nieznacznie róni si wic, od wartoci rzeczywistych. Odbiornik oblicza, zatem pseudoodleg o od satelity, którego wspó rzdne zawiera depesza nawigacyjna, a nie od jego rzeczywistego po oenia w chwili nadania sygna u. Std przyjmuje si, e zwizany z danymi efemerydalnymi b d pomiaru pseudoodleg oci wynosi ok. 4 m [1]. B dy wzorców czasu satelitów wynikaj z faktu, e idealna synchronizacja zegarów umieszczonych na satelitach z czasem systemu (GPST) nie jest moliwa. Mimo e instalowane w satelitach zegary charakteryzuj si du stabilnoci d ugookresow, to realizujc pomiar czasu przebiegu sygna u naley uwzgldni pewn ich odchy k w stosunku do czasu systemu GPS. Std w segmencie naziemnym obliczane s odpowiednie wspó czynniki korekcyjne dla zegara satelity, które satelita transmituje w depeszy nawigacyjnej. Przy braku znajomoci odchy ki wzorca czasu satelity od czasu systemu b d pomiaru pseudoodleg oci moe dochodzi do 3 m.. 3. MIARY DOK ADNO CI DANYCH SYSTEMU GPS W systemie GPS do wyznaczania pozycji odbiornika wykorzystywane s sygna y emitowane przez satelity umieszczone na orbitach rednich MEO (ang. Medium Earth Orbit) odleg ych od powierzchni Ziemi o 23183 km. Na postawie czasu propagacji sygna u od danego satelity wyznaczana jest wielko zwana pseudoodleg oci. Do wyznaczenia pozycji dwuwymiarowej niezbdny jest pomiar sygna ów od co najmniej 3 satelitów, natomiast wyznaczenie pozycji w przestrzeni wymaga pomiaru sygna u od co najmniej jeszcze jednego satelity. W systemie GPS dok adno wyznaczonej pozycji okrelana jest na podstawie aktualnej konfiguracji geometrycznej satelitów widzianych z miejsca pomiaru i b du pomiaru pseudoodleg oci. Dok adno pozycji okrela zaleno :. gdzie:. ‫ܯ‬௡௫ ൌ ‫ כ ܱܲܦ‬Ï¦Ïä . (3).

(6) Ocena dok adnoci danych lokalizacyjnych odbiorników GPS. 191. x - stopie prawdopodobiestwa wyraony w procentach, n - wymiar pozycji, DOP (ang. Dilution of Precision) - bezwymiarowy wspó czynnik rozmycia pozycji. Dla uytkownika transportu drogowego szczególnie interesujcy jest wspó czynnik horyzontalny rozmycia pozycji HDOP (ang. Horizontal Dilution of Precision), pozwalajcy oszacowa dok adno wyznaczonej pozycji w dwóch wymiarach. Warto. tego wspó czynnika okrelana jest za pomoc zalenoci:. ‫ ܱܲܦܪ‬ൌ . ଵ ఙഐ. ටߪఝଶ ൅ ߪOଶ. (4). gdzie:

(7) - wariancja odleg oci dzielcej odbiornik od satelity, - wariancja szerokoci geograficznej, - wariancja d ugoci geograficznej. W uzasadnionych przypadkach (np. na wielopoziomowych wz ach drogowych) istotna moe si okaza jeszcze znajomo wysokoci po oenia odbiornika. Dok adno. oszacowania pozycji w przestrzeni trójwymiarowej reprezentuje wspó czynnik PDOP (ang.Position Dilution of Precision), wyznaczany zgodnie z zalenoci:. ܲ‫ ܱܲܦ‬ൌ . ଵ ఙഐ. ටߪఝଶ ൅ ߪOଶ ൅ ߪ୦ଶ. (5). gdzie oprócz sk adowych wykorzystywanych w zalenoci (3), pojawia si jeszcze czynnik zwizany z wysokoci, a dok adniej - wariancja wysokoci nad poziomem morza h. Oprócz wyej wymienionych, w systemie GPS wykorzystuje si jeszcze kilka innych wspó czynników oszacowania okrelonego parametru (np. wysokoci, czasu) [1, 3]. Jak wczeniej wspomniano, wartoci wymienionych wspó czynników s uzalenione od uk adu geometrycznego odbiornik – satelity uwzgldnione przy wyznaczaniu pozycji. W celu minimalizacji wartoci wspó czynnika HDOP satelity wykorzystane przy wyznaczaniu pozycji powinny znajdowa si na zerowej wysokoci topocentrycznej i by. rozmieszczone na wierzcho kach wielokta foremnego wpisanego w okrg, którego rodkiem jest odbiornik systemu GPS [3]. Oznacza to, e w przypadku trzech uwzgldnianych satelitów optymalne ich rozmieszczenie wzgldem odbiornika wystpuje co 120 stopni, przy czterech co 90°, przy piciu co 72° itd. W praktyce, ze wzgldu na wystpowanie efektu troposferycznego, nie jest wskazane wykorzystywanie do wyznaczania pozycji satelitów o zerowej wysokoci topocentrycznej i w systemie GPS zalecana jest minimalna wysoko uwzgldnianych satelitów ht = 10°. Generalnie warto wspó czynnika HDOP maleje wraz ze wzrostem liczby satelitów uwzgldnionych w pomiarze [4]. Wartoci tych wspó czynników s wyliczane przez odbiornik i podawane w sekwencjach protoko u NMEA ogólnej informacji o widocznych.

(8) 192. Mariusz Rychlicki, Andrzej Miszkiewicz. satelitach (GSA), a HDOP take w sekwencji GGA zawierajcej ogólne informacje o ustalonej pozycji [5]. Przyjta metodologia dzia ania pozwala na poznanie wartoci tego wspó czynnika dla kadego z odbiorników oraz poznanie wybranych parametrów satelitów ledzonych przez odbiornik.. 4. STANOWISKO POMIAROWE W celu zebrania danych lokalizacyjnych generowanych przez badane odbiorniki GPS wykorzystano mobilne stanowisko pomiarowe, sk adajce si z komputera mobilnego Panasonic Toughbook, wyposaonego w cze Bluetooth oraz aplikacj Bluesoleil i zestawu czterech testowych odbiorników GPS. Dane z odbiorników GPS w postaci kolejnych sekwencji NMEA by y pobierane i zapisywane do plików tekstowych w celu ich dalszej analizy opracowan we w asnym zakresie aplikacj narzdziow. W pomiarze wykorzystano cztery odbiorniki GPS, komunikujce si z komputerem za porednictwem cza Bluetooth. Odbiorniki oznaczono kolejno literami A, B, C i D:. x x x x. A: BT-GPS-34F385 (GSat), B: eGPS-397 (eGPS Amaryllo, eBontek), C: Nokia LD-3W, D: PENTA-GPS (Pentagram Pathfinder P3105).. Wykonano cztery serie pomiarowe, w których bra y udzia jednoczenie wszystkie ww. odbiorniki GPS. Miejsca pomiarów (trasy przejazdu) zosta y tak dobrane, by róni y si one warunkami ruchu i otoczenia:. x x x x. 1: autostrada A2, pomiar wykonany przy zmniejszonej prdkoci jazdy, 2: autostrada A2, pomiar wykonany przy maksymalnej prdkoci jazdy, 3: droga wojewódzka, przebiegajca czsto przez obszary o niskiej zabudowie, 4: tereny miasta st. Warszawy o wysokiej zabudowie.. Widoczno i rozmieszczenie satelitów podczas pomiarów dla wszystkich czterech tras przejazdu zosta y okrelone i pokazane na rys. 1 na podstawie danych odbiornika GPS D uzyskanych z sekwencji NMEA GSV, co zosta o dodatkowo potwierdzone przez wykorzystanie aplikacji Planning firmy Trimble Navigation Limited w ver. 2.90 oraz w wersji online.. .

(9) Ocena dok adnoci danych lokalizacyjnych odbiorników GPS. 193. Rys. 1. Widoczno i rozmieszczenie satelitów podczas pomiaru 1, 2, 3 i 4 wg odbiornika D ród o: opracowanie w asne. W taki sam sposób zosta a te potwierdzona widoczno satelitów, co zosta o przedstawione na rysunku nr 2..

(10) 194. . Mariusz Rychlicki, Andrzej Miszkiewicz. Rys. 2. Widoczno satelitów podczas pomiarów ród o: aplikacja online http://www.trimble.com/GNSSPlanningOnline/#/SatelliteVisibility. 5. WYNIKI POMIARÓW W celu usprawnienia procesu analizy danych uzyskanych z odbiorników GPS opracowano w asn aplikacj narzdziow, pracujc w systemie Windows.. Rys. 3. Liczba satelitów i warto HDOP na podstawie sekwencji GGA ród o: opracowanie w asne. .

(11) Ocena dok adnoci danych lokalizacyjnych odbiorników GPS. 195. W aplikacji poddano obróbce pliki tekstowe, powsta e podczas kolejnych sesji pomiarowych. Aplikacja dokona a rozdzielenia plików danych na cztery pliki (dla kadego pomiaru i odbiornika), odpowiadajce poszczególnym sekwencjom NMEA: GGA, GSA, GSV i RMC. W wyniku dzia ania aplikacji powsta y 64 pliki danych – 4 odbiorniki GPS, 4 sekwencje NMEA, 4 serie pomiarowe. Aplikacja dokona a te konwersji plików tekstowych do formatu umoliwiajcego import danych do programu Excel oraz dokona a podstawowych oblicze, takich jak np. rednia prdko pojazdu podczas pomiaru, czy liczba satelitów ledzonych przez odbiornik. Poszczególne i wybrane wyniki pomiarów oraz wykonanych na ich podstawie oblicze zosta y zeprezentowane w tablicach oraz na wykresach. Tablica 1 Liczba satelitów ledzonych przez odbiornik i warto HDOP na podstawie sekwencji GGA GPS A. GPS B. GPS C. GPS D. Pomiar 1. Vr = 94 km/h. ilo sat.. 10. 9. 10. 9. HDOP. 1,01. 1,06. 1,01. 1,14. Pomiar 2. Vr = 135 km/h. ilo sat.. 11. 10. 11. 10. HDOP. 0,90. 1,01. 0,91. 1,00. Pomiar 3. Vr = 64 km/h. ilo sat.. 8. 8. 8. 8. HDOP. 0,99. 1,05. 0,99. 1,02. Pomiar 4. Vr = 38 km/h. ilo sat.. 8. 7. 8. 7. HDOP. 1,27. 1,47. 1,28. 1,41. Tablica 2 Wartoci PDOP, HDOP i VDOP na podstawie sekwencji GSA. Pomiar 1. Pomiar 2. Pomiar 3. Pomiar 4. Vr = 94 km/h. Vr = 135 km/h. Vr = 64 km/h. Vr = 38 km/h. GPS A. GPS B. GPS C. GPS D. PDOP. 1,59. 1,72. 1,59. 1,79. HDOP. 1,01. 1,06. 1,01. 1,14. VDOP. 1,25. 1,35. 1,25. 1,35. PDOP. 1,40. 1,83. 1,41. 1,48. HDOP. 0,90. 1,01. 0,91. 1,00. VDOP. 1,00. 1,43. 1,01. 1,09. PDOP. 1,80. 1,90. 1,80. 1,86. HDOP. 0,99. 1,05. 0,99. 1,02. VDOP. 1,51. 1,60. 1,51. 1,55. PDOP. 1,90. 2,34. 1,94. 2,08. HDOP. 1,27. 1,47. 1,28. 1,41. VDOP. 1,41. 1,79. 1,45. 1,49.

(12) 196. Mariusz Rychlicki, Andrzej Miszkiewicz. Tablica nr 1 przedstawia okrelon na podstawie sekwencji GGA liczb satelitów ledzonych podczas kadego pomiaru, redni prdko pojazdu oraz warto. wspó czynnika horyzontalnego rozmycia pozycji HDOP. Dane zosta y przedstawione w formie graficznej na rysunku nr 3. W tablicy nr 2 zaprezentowano wartoci wspó czynników PDOP, HDOP oraz VDOP wyznaczone na podstawie sekwencji GSA. Dane zosta y równie przedstawione w postaci graficznej na rysunku nr 4.. Rys. 4. Wartoci PDOP, HDOP i VDOP na podstawie sekwencji GSA ród o: opracowanie w asne. W tablicy nr 3 zaprezentowano dane dotyczce widzialnoci satelitów podczas poszczególnych pomiarów, okrelone na podstawie sekwencji GSA. Wartoci tabeli reprezentuj procentowy udzia (od 0 do 100%) danego satelity w ogólnej liczbie sekwencji GSA generowanych przez odbiornik GPS. Przy braku informacji o algorytmie pracy odbiorników GPS i metodzie wyboru satelitów do okrelenia pozycji dane te mog pos uy do analizy porównawczej ich programowej zasady dzia ania. Uzupe nieniem tego rodzaju analizy s dane dotyczce mocy sygna ów poszczególnych satelitów, uzyskane z sekwencji GSV. Dane te zosta y pozyskane i przetworzone przez aplikacj narzdziow. Nie zosta y jednak zaprezentowane z powodu zbyt duej objtoci. Maj one jednak du warto i mog pos uy do dalszych bada, ukierunkowanych np. na wp yw miejsca zamocowania odbiornika GPS, a take doboru typu i rodzaju anteny, jeli odbiornik posiada moliwo jej dodatkowego do czenia.. .

(13) Ocena dok adnoci danych lokalizacyjnych odbiorników GPS. 197. Tablica 3 Widzialno satelitów i procentowy udzia w lokalizacji na podstawie sekwencji GSA ID 2 4 5 7 8 9 10 12 13 14 16 23 24 25 26 29 31. A 100 98 100 100 100. Pomiar 1 B C 98 100 96 100 99 100 98 100 98 100. 100. 98. 100 100 100. 77. 100. D 99 96 99 99 99 7 99. A 100 100 100 100 100 99 100. Pomiar 2 B C 98 100 95 100 98 100 98 100 98 100 70 96 98 100. D 100 100 99 100 100 100 100. 98. 99. 99. 100. 99. 100. 100. 78 98. 98 100. 99 99. 100 100. 82 92. 100 94. 95 100. 40. 77. 100. 100. A 100 100. Pomiar 3 B C 100 100 96 100. D 100 100. A 100 83. Pomiar 4 B C 99 100 91 88. D 100 81. 29 100. 1 100. 26 100. 19 100. 75 100. 72 99. 73 100. 56 100. 100. 97. 99. 99. 85. 66. 81. 74. 94 100. 94 100. 96 100. 83 100. 34 100. 14 100. 34 100. 16 100. 100 100. 97 96. 100 100. 100 100. 100 100. 100 100. 100 100. 100 100. 100. 6. WNIOSKI Na podstawie danych zawartych w tablicy 2, mona zauway , e dla serii pomiarowych 1 i 2, odbiorniki GPS A i GPS C uzyskuj praktycznie te same wartoci wszystkich wspó czynników, a wic uzyskiwana za ich pomoc dok adno pomiaru jest taka sama. Pozwala to przypuszcza , e w obu tych urzdzeniach zastosowano ten sam elektroniczny uk ad odbiorczy (tzw. chipset), a wic ten sam algorytm doboru satelitów do wyznaczenia pozycji geograficznej . Analiza kart katalogowych tych odbiorników pozwala stwierdzi , e faktycznie w obu tych odbiornikach wykorzystano ten sam modu SiRF Star III. Jednoczenie wida , e dok adnoci mierzonej pozycji uzyskiwane przez pozosta e dwa odbiorniki (GPS B i GPS D) w kadym przypadku by y nieco gorsze, cho zauway. trzeba, e dla obu pomiarów zrealizowanych na odcinku autostrady A2 uzyskano wartoci parametru HDOP zblione do 1. Oznacza to, e wszystkie pomiary w zrealizowanych seriach pomiarowych cechowa a dua dok adno . Wynika to z duej liczby satelitów uwzgldnianych przy rozwizywaniu zadania nawigacyjnego, co prezentuje tablica 1 i rysunek nr 1. Wp yw na to ma oczywicie dobór trasy, gdzie w przypadku autostrady praktycznie nie wystpuj adne przeszkody, które powodowa yby ograniczenie widocznoci satelitów. Jednoczenie uzyskano potwierdzenie, e wysoka zabudowa (seria pomiarowa nr 4) wp ywa na zmniejszenie dok adnoci pomiaru. Wszystkie badane odbiorniki w przypadku pomiaru 4 uzyskiwa y bowiem wiksze wartoci poszczególnych wspó czynników dok adnoci wyznaczenia pozycji, korzystajc do ich wyliczenia z mniejszej liczby satelitów..

(14) 198. Mariusz Rychlicki, Andrzej Miszkiewicz. Porównujc wartoci wspó czynników dla serii pomiarowych 1 i 2 zrealizowanych na tej samej trasie, ale przy innych prdkociach mona zauway , e urednione wyniki s do siebie zblione, co wskazuje, e dok adno uzyskiwanych pomiarów praktycznie nie zaley od prdkoci. Mona zatem stwierdzi , e wykorzystanie odbiorników systemu GPS dla potrzeb transportu drogowego nie zaley od prdkoci przemieszczania si rodków transportu. Analizujc wartoci wspó czynnika HDOP, mona zauway , e jego uredniona warto dla kadego przeprowadzonego pomiaru i dla kadego odbiornika nie przekracza wartoci 2. Oznacza to, e przy wszystkich badaniach uk ad geometryczny satelitów wykorzystywanych do wyznaczenia pozycji by wystarczajcy. To z kolei pozwala stwierdzi , e badane odbiorniki wykazuj si wystarczajc z punktu widzenia potrzeb transportu drogowego dok adnoci wyznaczanej pozycji geograficznej i dostarczaj danych lokalizacyjnych o wymaganej dok adnoci. Warto jednak zwróci uwag na fakt, e wycignicie powyszych wniosków wymaga przygotowania odpowiednich narzdzi oraz przeprowadzenia drobiazgowej analizy, poprzedzonej szeregiem zabiegów i procedur umoliwiajcych zgromadzenie wymaganych danych lokalizacyjnych. Przecitny uytkownik odbiorników systemu GPS nie ma takiej moliwoci i skazany jest na zapewnienia, czsto o pod ou marketingowym, producenta danego odbiornika. Warto kontynuowa tego typu badania, które ostatecznie powinny zaowocowa opracowaniem programowego narzdzia, s ucego jednoznacznej ocenie danego odbiornika GPS pod ktem przydatnoci do zastosowa w transporcie drogowym i uwzgldniajcego np. zaostrzone kryteria niezawodnoci i bezpieczestwa.. Bibliografia 1. 2. 3. 4.. Januszewski J. Systemy satelitarne GPS, Galileo i inne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2006. Sweet R., GPS for Mariners, A Guide for the Recreational Boater, Blacklick 2011. Specht C., System GPS, Wydawnictwo Bernardinum, Peplin 2007. Miszkiewicz A., Analiza dok adnoci wyznaczenia pozycji przez wybrane odbiorniki GPS w funkcji liczby ledzonych satelitów, Bia owiea 2010. 5. strona internetowa http://www.gpsinformation.org/dale/nmea.htm z dn. 26-04-2013 r.. ACCURACY EVALUATION OF GPS LOCALIZATION DATA Summary: This paper shows the capture and analysis method of localization data for a popular GPS receivers. The rates of precision dilution depending of the GPS receiver and measurement conditions were estimated. An influence of the number of satellites taken into account by the receiver at setting geographic coordinates was specified. Keywords: GPS system, accuracy of position, GPS receivers. .

(15)