W SZCZECINIE
Instytut Inżynierii Ruchu Morskiego Zakład Urządzeń Nawigacyjnych
Ćwiczenie nr 6
Ocena dokładności wskazań odbiornika Leica MK10 DGPS
Szczecin 2006
Temat: Ocena zmienności poprawek różnicowych różnych stacji referencyjnych na podstawie rejestracji wskazań odbiornika DGPS Leica MK 10.
1. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest doskonalenie umiejętności obsługi odbiornika DGPS Leica MK 10 oraz określenie zmian, jakim podlegają wartości poprawek różnicowych i ich wiek podczas wykorzystywania różnych stacji referencyjnych.
2. Zakres przygotowania teoretycznego:
Do zaliczenia ćwiczenia obowiązuje znajomość zasady działania systemu GPS oraz DGPS. W szczególności obowiązuje: znajomość segmentów systemu GPS i DGPS, za- sady pomiaru pseudoodległości, źródeł błędów, zasady pomiaru poprawek różnicowych i ich transmisji, stosowanych formatów redukcji błędów, uzyskiwanych dokładności.
3. Opis układu pomiarowego.
Ćwiczenie wykonywane jest w sali 405 przy stanowisku odbiornika nawigacyjnego Leica MK 10 DGPS.
Rys. 3.1. Odbiornik systemu DGPS Leica MK 10.
MK 10 DGPS jest 6 kanałowym odbiornikiem systemu GPS z wbudowanym we- wnętrznie odbiornikiem poprawek różnicowych. Może odbierać poprawki DGPS w for- macie RTCM SC-104 albo poprzez wbudowany wewnętrznie odbiornik pośredniofalo- wy, albo poprzez jeden z czterech portów wejściowych z urządzeń zewnętrznych. Porty wejścia-wyjścia pracujące w standardach NMEA 0183 i Pulse umożliwiają dodatkowo podłączenie do MK 10 zewnętrznego kompasu (żyro lub magnetyczny), logu, wiatro- mierza, czujnika zużycia paliwa, drugiego odbiornika MK 10 pracującego w trybie pod- legły (slave) oraz pobór listy punktów drogowych (waypoints) z urządzeń zewnętrznych (np. z mapy elektronicznej) i wysłanie informacji o pozycji własnej, aktywnej trasie wraz z punktami drogowymi, funkcji MOB do urządzeń zewnętrznych (autopilot, radar, mapa elektroniczna, system ECDIS, urządzenia GMDSS, drukarka). Anteny GPS i od- biornika poprawek różnicowych (typu Loop) zamontowane są jako jeden komponent w osłonie w kształcie dysku na pomoście antenowym.
Na panelu sterującym odbiornika MK 10 wyodrębniono dwa bloki klawiatury (kla- wisze funkcyjne i klawisze wyboru opcji softkeys), ciekłokrystaliczny antyrefleksyjny ekran i trzykolorowe diody sygnalizacyjne stanu pracy.
MK 10 Professional DGPS Navigator
© POS 1 POSI TI ON
Dat um: WGS- 84
N 53
°30. 3398 W 14
°30. 8124
COG SOG
313
°7. 6
KnLeica
NAV RTE WPT
PLOT TIDE AUX
POS GPS DGPS
E CFG C
Światła stanu
pracy Ekran Klawisze
funkcyjne
Przycisk kursora Przyciski „softkey”
MOB
Rys. 3.2. Panel sterujący odbiornika satelitarnego Leica MK 10 DGPS.
Ekran odbiornika LCD pozwala na odczyt informacji w dowolnych warunkach oświetlenia zewnętrznego. Wyświetlane dane są przeważnie rozmieszczone w kilku oknach podobnie jak w komputerach PC z systemem Windows. W lewym górnym rogu ekranu znajduje się okienko z nr wyświetlanej strony a po jego prawej stronie okienko z nazwą wyświetlonej strony. Okienko z nr strony często bywa zasłonięte okienkiem in- formującym o aktywnych alarmach i pracy systemu DGPS (literka D). Przełączanie ko- lejnych stron odbywa się przez kolejne wciśnięcia klawisza funkcyjnego (function key) lub klawisza kursora (CURSOR) prawo-lewo. Aby wprowadzić zmiany w wyświetla- nych informacjach należy wcisnąć klawisz E. Uaktywnia się w ten sposób przyciski wyboru opcji (softkeys) i kursor góra-dół.
10 z 17 klawiszy funkcyjnych opisanych jest skrótami nazw stron uzyskiwanych po ich wciśnięciu. Służą one także jako klawisze alfanumeryczne. Pozostałe to:
- klawisz Mark Position - zapamiętania bieżącej pozycji w waypoint;
- klawisz GOTO - szybkiego tworzenia trasy z bieżącej pozycji;
- klawisz LIGHT - zmiana kolorystyki ekranu;
- klawisz POWER ON/OFF - włączenie/wyłączenie odbiornika;
- klawisz MOB (czerwona sylwetka człowieka w wodzie) - człowiek za burtą;
- klawisz E (EDIT) - włączenie edycji strony;
- klawisz C (CLEAR) - kasowanie błędnie wprowadzonych symboli, cyfr, liter.
W trakcie wykonywania ćwiczenia należy zwrócić uwagę na światła stanu pracy (Traffic Lights) znajdujące się na lewej górnej części panelu sterującego odbiornika:
− czerwone pulsujące – satelity nie są śledzone, podczas normalnej pracy odbior- nika ten sygnał nie powinien trwać dłużej niż 2 min., ewentualnie do 30 min. w przypadku wykasowanej pamięci;
− czerwone stałe – śledzony przynajmniej jeden satelita, nie została jeszcze wy- znaczona pozycja (nie ma trzech satelitów lub HDOP > 10);
− żółto i zielone jednocześnie, stałe – nie odbierane są poprawki DGPS lub pozy- cja GPS ma wysoką wartość HDOP – gdy sygnał trwa dłużej niż kilka minut na- leży zmienić stację referencyjną, następuje zmniejszenie dokładności pozycji od 75 do 300 m;
− żółte stałe – pozycja DGPS o wysokiej wartości HDOP (według ustawień fa- brycznych HDOP 4-10), zmniejszenie dokładności pozycji od 20 do 100 m;
− zielone stałe – uaktualniana pozycja DGPS z wartością HDOP pomiędzy 1 a 4, jest to normalny stan operacyjny odbiornika, dokładność pozycji zależna jest od dokładności poprawek różnicowych, wieku poprawek, odległości od stacji refe- rencyjnej, geometrii satelitów i przeważnie utrzymuje się w granicach 1-5 m.
4. Wykonanie ćwiczenia:
Przed przystąpieniem do ćwiczenia należy się zapoznać z opisem układu pomiaro- wego i układem instrukcji firmowej „Leica MK 10 DGPS Receiver Operators Manual”.
Podzielić zadania w grupie na: - zapisy,
- obsługa odbiornika Leica MK 10, zmieniając się w trakcie ćwiczenia.
1. Rejestracja wartości poprawek różnicowych i ich wieku dla 4 wybranych stacji re- ferencyjnych. Limit czasu na wykonanie zadania - 60 min.
1.1. Włączyć odbiornik przyciskiem power on/off.
1.2. Przyciskiem light ustawić podświetlenie ekranu stosownie do panujących w laboratorium warunków i własnych wymagań.
1.3. Wyłączyć ewentualne alarmy poprzez potwierdzenie opcji „Cancel Alarm”
odpowiednim przyciskiem softkey.
1.4. Włączyć funkcję CFG i zanotować parametry ustawione w opcji DGPS.
Wartość maksymalnego wieku poprawek ustawić na 60 s (przy pomocy kur- sora, opcji „Change” i przycisku E).
1.5. Włączyć funkcję DGPS na stronę pierwszą – „DGPS STATUS”.
1.6. Wcisnąć E(EDIT) i przy pomocy kursora oraz opcji „Change” wybrać „Sta- tion Select: Manual”.
1.7. Następnie wprowadzić niezbędne dane dotyczące stacji (częstotliwość, prędkość transmisji). Zanotować jej nazwę, częstotliwość oraz pozostałe pa- rametry stacji. (Wykorzystać aktualny Radiosignals 2 bądź też załącznik do instrukcji firmowej Appendix B, str.112)
1.8. Odczekać do wyświetlenia okienka z literką D w funkcji POS lub „Status:
DGPS OK” w funkcji DGPS 1.
1.9. Wypełnić tabelę dla 4 śledzonych satelitów – wytłuszczonych ciemnym tłem w odbiorniku (rejestracja co 30 s przez 10 min – minimum 20 pomia- rów dla jednego z satelitów):
Stacja: … Częstotliwość: …
Odległość do stacji: …
Wartość szumów: …
Wartość sygnału: … Satellite PRN No.
… … … … Nr
Poprawka Wiek [s] Poprawka Wiek [s] Poprawka Wiek [s] Poprawka Wiek [s]
… … …
W zależności od wartości szumów i sygnału określić jakość odbieranych poprawek (str.
74 instrukcji firmowej).
1.10. Zmienić stację referencyjną (operacje 1.5-1.8) i ponownie wypełnić tabelę 1.9.
2. Powtórzenie obsługi funkcji nawigacyjnych NAV, RTE, WPT, PLOT – w miarę do- stępnego czasu.
5. Opracowanie wyników.
1. Na podstawie wykonanych zadań sporządzić sprawozdanie z ćwiczenia opisując po- szczególne jego etapy oraz zamieszczając tabele. Sprawozdanie powinno zawierać w nagłówku imię i nazwisko wykonującego ćwiczenie, temat oraz datę wykonania ćwiczenia i oddania sprawozdania.
2. Na podstawie tabel 1.10 sporządzić wykresy wartości poprawek i ich wieku w za- leżności od czasu rejestracji dla obu stacji referencyjnych i każdego ze śledzonych satelitów:
1)
Satellite PRN No.:
Corr [m]
t [min]
0
2)
Satellite PRN No.:
Age [s]
t [min]
0
3. Wyznaczyć średnią wartość wieku poprawek z obu stacji referencyjnych dla każde- go ze śledzonych satelitów, obliczyć odchylenie standardowe, medianę i wartość występującą najczęściej (wartość modalną). W tym celu podzielić wyniki obserwa- cji na przedziały klasowe i policzyć ich liczebności wewnątrz przedziałów według tabeli:
Stacja referencyjna: …
Przedział wieku poprawek Liczebność dla PRN No. … Liczebność dla PRN No. …
0 - 5s … …
6 - 10s 11 - 15s 16 - 20s 21 - 25s 26 - 30s 31 - 35s 36 - 40s 41 - 45s 46 - 50s 51 - 55s 56 - 60s
4. Sprawozdanie należy zakończyć wnioskami dotyczącymi celu ćwiczenia, zalet praktycznych odbiornika oraz analizy dokonanych obserwacji, pomiarów, wykre- sów i obliczeń.
