Samenvatting PV3
GPS: Global Positioning System
NNSS (Navy Navigation Satellite System) dit systeem werd verangen door GPS
Enige kenmerken van GPS zijn:
Bepaling van enkele (absolute) en relatieve 3D posities
Positiebepaling van een stilstaand punt (statisch) of van een punt in beweging
(kinematisch)
Wereldwijd en continue (24 h per dag) beschikbaar
Passief en vrijwel storingsvrij
Werkt onder alle weersomstandigheden
Ongelimiteerd aantal gebruikers
Militair systeem, met beperkingen voor civiele gebruikers
Breed toepassingsgebied (navigatie en geodetische puntsbepaling)
Precisie: absolute positie met psuedo-afstanden: 100m
Precisie van relatieve positie met code-afstanden: 1 m
Precisie van relatieve positie met fasemeting op centimeterniveau
GPS is een plaatsbepalingssysteem dat op afstandsmeting naar satellieten is
gebaseerd. Voor civiel gebruik: twee beperkingen: Selective Availability (SA) en Anti-
spoofing (A-S).
De voornaamste componenten van GPS zijn: het ruimtesegment, het
besturingssegment en het gebruikerssegment.
Ruimtesegment: 24 satellieten, 21 actief en 3 reserve. Satellieten worden vaak
Space Vehicles (SV’s) genoemd.
Typische baangegevens zijn:
Hoogte van de baan (boven aardoppervlak)
Vorm van de baan: ellips
Omloopperiode (in sterrentijd): 12 uur
Inclinatie van het baanvlak t.o.v. equator
Besturingselement bevat:
5 grondstations. Colorado Springs (master en volgstation).
Alle 5 bij benadering gelijk verdeeld over aarde, elke staat dichtbij evenaar. De
volgstations houden het systeem in werking door de klok- en de baanparameters
van de satellieten uit eigen metingen te bepalen. Deze gegevens worden
geregeld naar de satellieten gezoenden.
Gebruikerssegment: GPS-ontvanger.
Het principe van plaatsbepaling berust op de meting van enkele looptijden van
radiogolven van satelliet naar ontvanger. Deze meettechniek is de
standaardtoepassing van GPS en wordt meestal codemeting genoemd.
Pseudo Random Noise (PRN) signalen toegepast: Bi-Fase gemoduleerde
radiogolven met digitale code, die over een grotere bandbreedte worden uitgesmeerd
, (meer nauwkeurigheid). In de satelliet zijn nauwkeurig gesynchroniseerde
onafhankelijke (atoom)klokken nodig. Klokfout heeft een drift. Ook de afwijkingen in
afstanden komen door de drift.
Zodra de satelliet is afgeleverd in de correcte baan, genaamd de inclinatie (helling,
de hoek tussen het oostelijke uiteinde van het equatoriale vlak en de baan van de
satelliet), dan is de satelliet onderworpen aan de wetten van Kepler.
De uiteindelijk gewenste inclinatie hangt deels van de gekozen lanceerplaats af.
Er wordt meestal richting oost gelanceerd, omdat er dan brandstof wordt
bespaard. Dit komt door het gebruik van de aarde zijn rotatiesnelheid. Lanceer
snelheden variëren per breedte en de richting van het lanceerplatform.
Hoe dichter de satelliet bij de aarde draait, hoe elliptische zijn baan. De satelliet
draait namelijk door de zwaartekracht rondom van de aarde. Iedere baan heeft
zijn eigen snelheid, hierin moet de satelliet meedraaien, anders gaat hij steeds lager
draaien waardoor het uiteindelijk in de atmosfeer terecht komt en op brandt.
Geostationaire satelliet = evenwijdig aan de evenaar (equatoriale vlak). Hij
draait met de aarde mee.
De eigenschappen van radio plaatsbepaling zijn:
- Frequentie
- Precisie
- Dracht (hoe ver het signaal kan reiken)
De positie is te bepalen door het meten van looptijden (enkel/dubbel). Hierin kan wel
een afstandfout zitten door de klokfout. Hieruit volgen de pseudoafstanden. De
looptijd meting is ook afhankelijk van de voortplantingssnelheid van de golven in
de lucht. Vacuum/atmosfeer (ionosfeer (70-1000 km), troposfeer (0-40 km))
De satellietbaan:
- Stand van baanvlak
- Afmetingen en vorm baanvlak
- Ligging baan in het baanvlak
GPS generaties:
Block I: 1978-1985
Block II: 1989-1997: 24 in gebruik.
Block IIR: 1997-2002: (R = Replacement): 21 satellieten.
Block IIF: vanaf 2002: (F = Follow): 33 worden gelanceerd.
Kepler’s Laws:
1. De baan van de satelliet, met betrekking tot de aarde, is een ellips.
2. Vectoren getekend van de baan van de satelliet om de aarde heen,
beschrijven gelijke gebieden in gelijke tijden. De perkenwet.
3. Het kwadraat van de periode van de baan is gelijk in verhouding tot de
kubus van de gemiddelde hoogte boven het aardoppervlak. De omlooptijden.
Keplerse coördinaten: geeft snelheid satelliet, inclinatie etc.
Op aarde krijgen we iedere baan parameters waarin de satelliet zich beweegt.
De positie en andere baan kenmerken samen met de snelheid zijn dan bekend.
GPS: Global Positioning System
NNSS (Navy Navigation Satellite System) dit systeem werd verangen door GPS
Enige kenmerken van GPS zijn:
Bepaling van enkele (absolute) en relatieve 3D posities
Positiebepaling van een stilstaand punt (statisch) of van een punt in beweging
(kinematisch)
Wereldwijd en continue (24 h per dag) beschikbaar
Passief en vrijwel storingsvrij
Werkt onder alle weersomstandigheden
Ongelimiteerd aantal gebruikers
Militair systeem, met beperkingen voor civiele gebruikers
Breed toepassingsgebied (navigatie en geodetische puntsbepaling)
Precisie: absolute positie met psuedo-afstanden: 100m
Precisie van relatieve positie met code-afstanden: 1 m
Precisie van relatieve positie met fasemeting op centimeterniveau
GPS is een plaatsbepalingssysteem dat op afstandsmeting naar satellieten is
gebaseerd. Voor civiel gebruik: twee beperkingen: Selective Availability (SA) en Anti-
spoofing (A-S).
De voornaamste componenten van GPS zijn: het ruimtesegment, het
besturingssegment en het gebruikerssegment.
Ruimtesegment: 24 satellieten, 21 actief en 3 reserve. Satellieten worden vaak
Space Vehicles (SV’s) genoemd.
Typische baangegevens zijn:
Hoogte van de baan (boven aardoppervlak)
Vorm van de baan: ellips
Omloopperiode (in sterrentijd): 12 uur
Inclinatie van het baanvlak t.o.v. equator
Besturingselement bevat:
5 grondstations. Colorado Springs (master en volgstation).
Alle 5 bij benadering gelijk verdeeld over aarde, elke staat dichtbij evenaar. De
volgstations houden het systeem in werking door de klok- en de baanparameters
van de satellieten uit eigen metingen te bepalen. Deze gegevens worden
geregeld naar de satellieten gezoenden.
Gebruikerssegment: GPS-ontvanger.
Het principe van plaatsbepaling berust op de meting van enkele looptijden van
radiogolven van satelliet naar ontvanger. Deze meettechniek is de
standaardtoepassing van GPS en wordt meestal codemeting genoemd.
Pseudo Random Noise (PRN) signalen toegepast: Bi-Fase gemoduleerde
radiogolven met digitale code, die over een grotere bandbreedte worden uitgesmeerd
, (meer nauwkeurigheid). In de satelliet zijn nauwkeurig gesynchroniseerde
onafhankelijke (atoom)klokken nodig. Klokfout heeft een drift. Ook de afwijkingen in
afstanden komen door de drift.
Zodra de satelliet is afgeleverd in de correcte baan, genaamd de inclinatie (helling,
de hoek tussen het oostelijke uiteinde van het equatoriale vlak en de baan van de
satelliet), dan is de satelliet onderworpen aan de wetten van Kepler.
De uiteindelijk gewenste inclinatie hangt deels van de gekozen lanceerplaats af.
Er wordt meestal richting oost gelanceerd, omdat er dan brandstof wordt
bespaard. Dit komt door het gebruik van de aarde zijn rotatiesnelheid. Lanceer
snelheden variëren per breedte en de richting van het lanceerplatform.
Hoe dichter de satelliet bij de aarde draait, hoe elliptische zijn baan. De satelliet
draait namelijk door de zwaartekracht rondom van de aarde. Iedere baan heeft
zijn eigen snelheid, hierin moet de satelliet meedraaien, anders gaat hij steeds lager
draaien waardoor het uiteindelijk in de atmosfeer terecht komt en op brandt.
Geostationaire satelliet = evenwijdig aan de evenaar (equatoriale vlak). Hij
draait met de aarde mee.
De eigenschappen van radio plaatsbepaling zijn:
- Frequentie
- Precisie
- Dracht (hoe ver het signaal kan reiken)
De positie is te bepalen door het meten van looptijden (enkel/dubbel). Hierin kan wel
een afstandfout zitten door de klokfout. Hieruit volgen de pseudoafstanden. De
looptijd meting is ook afhankelijk van de voortplantingssnelheid van de golven in
de lucht. Vacuum/atmosfeer (ionosfeer (70-1000 km), troposfeer (0-40 km))
De satellietbaan:
- Stand van baanvlak
- Afmetingen en vorm baanvlak
- Ligging baan in het baanvlak
GPS generaties:
Block I: 1978-1985
Block II: 1989-1997: 24 in gebruik.
Block IIR: 1997-2002: (R = Replacement): 21 satellieten.
Block IIF: vanaf 2002: (F = Follow): 33 worden gelanceerd.
Kepler’s Laws:
1. De baan van de satelliet, met betrekking tot de aarde, is een ellips.
2. Vectoren getekend van de baan van de satelliet om de aarde heen,
beschrijven gelijke gebieden in gelijke tijden. De perkenwet.
3. Het kwadraat van de periode van de baan is gelijk in verhouding tot de
kubus van de gemiddelde hoogte boven het aardoppervlak. De omlooptijden.
Keplerse coördinaten: geeft snelheid satelliet, inclinatie etc.
Op aarde krijgen we iedere baan parameters waarin de satelliet zich beweegt.
De positie en andere baan kenmerken samen met de snelheid zijn dan bekend.
