GPS - Základní pojmy

Pokusil jsem se dát dohromady pár pojmů "z branže". Snad vám pomohou při orientaci v anglických manuálech případně v hodnoceních na Internetu. Tady jsou :

Slovníček pojmů
Accuracy Analog Application software
Automatic Vehicle Location (AVL) Availability Bandwidth
Block I,II,IIR,IIF satelites C/A code Carrier
Carrier-aided tracking Carrier frequency Carrier phase
CDMA Channel Chip
Chip rate Circular error probable - CEP Clock bias
Clock offset Code division multiple access (CDMA) Code phase GPS
Control segment Cycle slip Data message
Differential positioning - DGPS Dilution of precision - DOP Distance root mean square (drms)
Dithering Doppler-aiding Doppler shift
Earth-centered earth-fixed - ECEF Elevation Elevation mask angle
Ephemeris Epoch Fast switching channel
Geodetic datum GNSS GPS IDC-200
Handover word Interface Ionosphere
Kalman filter L-band L1 signal
L2 signal MDT Multichannel receiver
NAD-83 NAV message P-code
Phase lock Precise Positioning Service (PPS) Pseudolite (Pseudo-satellite)
PRN - pseudorandom noise Relative navigation Reliability
RINEX Satellite constellation Selective Avaiability (SA)
Spread spectrum Spherical Error Probable (SEP) Squaring Type channel
Standard positioning service (SPS) Static positioning Universal time coordinated
User range accuracy (URA) World geodetic system WGS-84
X-ray Y-code Zero

Accuracy
Stupeň odchylky mezi správnou a GPS přístrojem určenou polohou, časem a rychlostí.Přesnost radionavigačního systému je obvykle prezentována jako statistická veličina a je charakterizována následujícím :

Zpět

Analog
Typ přenosu charakterizovaný proměnnou délkou vlny reprezentující informaci, na rozdíl od digitálního přenosu. Pro laiky digitální = bez ručiček, analogový = s ručičkami, i když zrovna u hodinek to není pravidlo. V počítačové branži se počítač baví s modemem digitálně a modem konvertuje signál na analogový a posílá ho do telefonní sítě.

Zpět

Application software
Počítačový program, vykonávající na daném operačním systému pro uživatele specializované úlohy. Např. textový nebo tabulkový procesor, v našem případě SW, který zprostředkovává komunikaci mezi PC a GPS a zobrazuje výsledky.

Zpět

Automatic Vehicle Location (AVL)
Systém, který lokalizuje pozici vozidla. Například v USA je to přidružená vlastnost mobilních telefonů, respektive cellulárních sítí. U nás podobně funguje systém vyhledávání ukradených vozidel, která mají zabudován vysílač (s GPS to samozřejmě nemá nic společného).

Zpět

Availability
Charakterizuje v procentech čas, po který je možno přijímat signál. U GPS se blíží 100%, u mobilních telefonů je už horší. Záleží na fyzikálních vlastnostech prostředí a technickém vybavení přístroje.

Zpět

Bandwidth
Šířka frekvenčního pásma využitelná pro signál. Čím širší pásmo, tím více informací přenese.

Zpět

Block I,II,IIR,IIF satelites
Vývojová řada satelitů. Block I byly první prototypy satelitů z roku 1978, Block II jsou satelity, zajišťující GPS od roku 1995, Block IIR jsou výměnné satelity a Block IIF je následující generace satelitů.

Zpět

C/A code
Je to kód, modulovaný na GPS L1 signálu. Tento kód je sekvence 1023 pseudonáhodně generovaných binárních dvoufázových modulací na nosné GPS signálu na frekvenci 1.023 MHz opakovaných každou 1ms. Je také znám jako "civilian code".

Zpět

Carrier
Rádiová vlna s konstantním parametrem, jako je frekvence, amplituda nebo fáze. "Nosná".

Zpět

Carrier-aided tracking
Strategie průběhu signálu, který používá nosná GPS k dosažení přesného uzamčení pseudonáhodného kódu.

Zpět

Carrier frequency
Frekvence nemodulovaného výstupu z radiového vysílače (frekvence nosné). Pro GPS L1 signál je to 1575.42 MHz.

Zpět

Carrier phase
Základní takt L1 nebo L2 GPS nosné.

Zpět

CDMA
Code Division Multiple Access (viz dále).

Zpět

Channel
Frekvence vyhrazená pro vysílání z jednoho zdroje (GPS satelitu).

Zpět

Chip
Čas, který trvá vyslání jedné 0 nebo 1.

Zpět

Chip rate
Počet "CHIPů" za sekundu. Příklad, C/A kód má 1.023 MHz.

Zpět

Circular error probable - CEP
Úhel, ve kterém je 50% pravděpodobnost lokalizace.

Zpět

Clock bias
Rozdíl mezi časem na hodinách a univerzálním přesným časem.

Zpět

Clock offset
Konstantní rozdíl čtení času mezi dvěma hodinami (přístroj).

Zpět

Code division multiple access (CDMA)
Metoda sdílení frekvence kde mnoho rádií používá stejnou frekvenci ale unikátní kód. GPS používá CDMA technologii se Zlatým kódem.

Zpět

Code phase GPS
Rozdělení GPS na základě C/A kódu.

Zpět

Control segment
Světová síť monitorovacích a kontrolních stanovišť GPS, která sledují přesnou polohu satelitů a přesnost jejich hodin.

Zpět

Cycle slip
Přerušení nosné.

Zpět

Data message
Zpráva, která obsahuje pozici satelitu, korekci hodin a informace o okolních satelitech.

Zpět

Differential positioning - DGPS
Technika, která se používá ke zpřesnění výsledků. Ke zpřesnění polohy se používá signálu z dalších DGPS přístrojů, které operují v dané oblasti a sledují stejné satelity.

Zpět

Dilution of precision - DOP
Popis, s jakou přesností můžeme u přístroje počítat.

Zpět

Distance root mean square (drms)
Střední hodnota odchylky od správné pozice změřená několika přístroji. V GPS 2drms je úhel, který obsahuje 95% změřených veličin.

Zpět

Dithering
DoD proces, který přidává přesnost do GPS signálu a zmírněňuje SA (Selective Avaiability).

Zpět

Doppler-aiding
Strategie přenosu signálu, která využívá Dopplerův jev k jemnějšímu sledování signálu GPS. Dovoluje větší přesnost měření rychlosti a pozice.

Zpět

Doppler shift
Změna frekvence signálu vzhledem k rychlosti a směru, jakými se pohybují vysílač a přijímač vůči sobě. Nejjednodušší ověření je poslouchat zvuk auta, které vás míjí rychle a blízko.

Zpět

Earth-centered earth-fixed - ECEF
Kartézský souřadnicový systém, kde X je vzdálenost od nultého poledníku (Greenwich). Vektory rotují spolu se zemí.

Zpět

Elevation
Madmořská výška.

Zpět

Elevation mask angle
Úhel pod satelitem, kde satelit nemůže být sledován. Normálně bývá 15 stupňů.

Zpět

Ephemeris
Výčet přesných pozic nebeských objektů jako funkce času. Používá se "Broascast ephemeris" nebo "Precise ephemeris".

Zpět

Epoch
Měřicí interval nebo frekvence dat, v našem případě 15 sekund.

Zpět

Fast switching channel
Jednokanálový přístroj, který rychle přepíná v celém rozsahu kanálů a může tak sledovat velký počet satelitů. "Fast" znamená, že čas na zpracování dat jednoho kanálu je mezi 2-5 ms.

Zpět

Geodetic datum
Matematický model, popisující každou část geoidu. Je definován jako elipsoid a relace mezi ním a bodem na topografickém povrchu, zavedeném jako zdroj dat.

Zpět

GNSS
Global navigation satellite systém - Organizační koncept Evropského systému, který by měl spolupracovat s GPS, GLONASS a dalšími družicovými a pozemními segmenty, které podporují všechny formy navigace.

Zpět

GPS IDC-200
GPS Interface Control Document, vládní dokument, který obsahuje plný technický popis propojení mezi satelity a uživateli.

Zpět

Handover word
Slovo v relaci, kterou přijímá GPS a které obsahuje synchronizační informace pro převod mezi C/A kódem a P-kódem.

Zpět

Interface
Zařízení, které umožňuje propojit GPS s dalšími přístroji využívajícími jeho dat.

Zpět

Ionosphere
Část atmosféry ve výšce mezi 130 a 195 km.

Zpět

Kalman filter
Počítačová metoda používaná ke sledování časově proměnného signálu v nosné.

Zpět

L-band
Skupina rádiových frekvencí mezi 390MHz a 1550MHz.

Zpět

L1 signal
Primární L-band signál posílaný každým GPS satelitem. Frekvence 1572.42 MHz, modulace s C/A kódem, P-kódem a navigačními daty.

Zpět

L2 signal
Sekundární L-band signál. Frekvence 1227.60 MHz, modulace s P-kódem a navigačními daty.

Zpět

MDT
Mobile Data Terminal - přístroj zabudovaný do vozidla s obrazovkou a uživatelským rozhraním.

Zpět

Multichannel receiver
Přijímač s možností kontinuálního příjmu více kanálů najednou. Lepší než jednokanálový.

Zpět

NAD-83
North American Datum, 1983. Viz geodetic datum.

Zpět

NAV message
1500 bitový navigační kód vysílaný z každého satelitu rychlostí 50bps (bitů za sekundu) na L1 a L2 nosné.

Zpět

P-code
Zpřesňující kód GPS signálu, používaný vojáky. Je to dlouhá sekvence pseudonáhodných binárních čísel na nosné GPS s frekvencí 10.23MHz, které se opakují každých 267 dní. Každý jednotýdení segment kódu je unikátní pro jeden satelit a je týdně přestavován.

Zpět

Phase lock
Technika, používaná ke zfázování dvou signálů a sice přijímaného s družice a generovaného referenčního signálu. Pomocí zjištěného rozdílu se pak opraví hodiny na přijímači.

Zpět

Precise Positioning Service (PPS)
Vysoce přesné GPS přijímače používají zdvojený P-kód.

Zpět

Pseudolite (Pseudo-satellite)
Pozemní diferenční GPS, které generují stejný signál jako družice. Lze je použít k měření vzdáleností.

Zpět

PRN - pseudorandom noise
Skvence 1 a 0, která je pseudonáhodně generována. Kždý satelit má vlastní unikátní PRN C/A a P kód.

Zpět

Relative navigation
Relativní navigace. Používají se signály ze zdrojů, umístěných na pohybujících se vozidlech nebo lodích a naviguje se v závislosti na poloze těchto zdrojů.

Zpět

Reliability
Pravděpodobnost získání údajů bez chyb.

Zpět

RINEX
Receiver INdependent EXchange format - Popis signálu, který obsahuje čas, fázi a vlnové pásmo.

Zpět

Satellite constellation
Pozice satelitů ve vesmíru. GPS používá šest oběžných drah se čtyřmi satelity na každé, GLONAS používá tři orbitální dráhy s osmi satelity na každé z nich.

Zpět

Selective Avaiability (SA)
Prográmek, který znepřesňuje výsledky měření polohy pro neregistrované GPS přijímače (běžné komerční amatérské). Přeci nějakej Jouza z Křenova nebude mít na svém GPS stejně přesný údaj jako náš pan Admirál na letadlové lodi, že?

Zpět

Spread spectrum
GPS signál má široké pásmo a nízký výkon (-160dBW). Signál je modulován s PRN kódem a to dovoluje zvětšit rozlišitelnost přijímaného signálu a proto může přijímač přijímat signály ze satelitů jednoznačně a nedochází k přeslechům.

Zpět

Spherical Error Probable (SEP)
Třídimenzionální analogie CEP.

Zpět

Squaring Type channel
K přenosu využívá druhou harmonickou nosné, která není kódována.

Zpět

Standard positioning service (SPS)
Normální "civilní" přesnost, která zaručuje odchylku ne větší než 100 metrů po 95% času (2 drms).

Zpět

Static positioning
Vyhledávání pozice dle signálu z pozemních stacionárních vysílačů.

Zpět

Universal time coordinated
Vysoce přesný čas poskytovaný U.S.Naval Observatory. Čas GPS je s ním v relaci seřizován a rozdíl časů nečiní víc než několi sekund.

Zpět

User range accuracy (URA)
Cyba, vzniklá na inidividuálním zdroji. Nevztahuje se k žádnému jinému možnému zdroji chyb. Po převodu na společné jednotky je požadováno, aby tato chyba byla menší než 10.

Zpět

World geodetic system
Světová geodetická soustava.

Zpět

WGS-84
Matematický geodetický model zemského elipsoidu používaný od ledna 1987.

Zpět

X-ray
Rentgenové paprsky. S tematem to sice nesouvisí, ale potřeboval jsem vyplnit položku tabulky.

Zpět

Y-code
Zakryptovaná verze P-kódu.

Zpět

Zero
Nula, psáno 0.

Zpět

Pavel Rudolf