تعیین موقعیت نقطه ای دقیق به روش PPP

تعیین موقعیت نقطه ای دقیق (precise point positioning)

همان طور که در نقشه برداری با جی پی اس دو فرکانسه و تعیین موقعیت به روش SPP اشاره کردیم، برای تعیین موقعیت گیرنده دو رویکرد وجود دارد :

1. real time) SPP)
2. تعیین موقعیت به روش ppp

در نوشته قبلی به معرفی روش SPP پرداختیم، در این نوشته سعی ما بر این است که روش PPP را به طور مختصر شرح دهیم.

تعیین موقعیت به روش PPP :

در این روش علاوه بر مشاهده کد (روش SPP تنها از مشاهده کد استفاده می کرد) از مشاهده فاز نیز استفاده می شود.
شکل کلی مشاهده کد و فاز به صورت زیر می باشد :
مشاهده کد = فاصله هندسی + خطای ساعت گیرنده + خطای ساعت ماهواره + خطای یونسفر + خطای چند مسیری + تاخیرات دستگاهی + نویز
مشاهده فاز = فاصله هندسی + خطای ساعت گیرنده + خطای ساعت ماهواره + خطای یونسفر + خطای چند مسیری+ ابهام فاز + اثر درهم پیچیدگی فاز موج حامل (wind up error) + تاخیرات دستگاهی + نویز

در روش PPP برای رسیدن به بالاترین حد دقت، تصحیحات زیادی صورت می گیرد، که برخی از این تصحیحات به شرح زیر می باشد :

۱- اثر نسبیت عام و خاص :

اثر نسبیت عام : فاصله هندسی بین گیرنده تا ماهواره در اثر انحنای فضا-زمان تولید شده توسط میدان جاذبه زمین، نیاز به یک تصحیح دارد، که تحت عنوان تصحیح نسبیت عام شناخته می شود.
اثر نسبیت خاص : با توجه به حرکت ماهواره بایستی تصحیح اثر نسبیت خاص که ناشی از سرعت نسبی ماهواره و گیرنده می باشد، به ساعت ماهواره اعمال شود.

۲- اثر در هم پیچیدگی فاز موج حامل بایستی به معادلات اعمال گردد. (wind up error)

این اثر فقط مختص مشاهدات فاز موج حامل بوده و از آنجا که مشاهده فاز موج حامل به جهت گیرنده و ماهواره بستگی دارد، باید شیفت فاز ایجاد شده توسط اختلاف جهت آنتن گیرنده و ماهواره را در نظر بگیریم، این مقدار شیفت در طول زمان و با حرکت ماهواره و در نتیجه تغییر جهت آن نسبت به گیرنده تغییر می نماید.

یادآوری : این اثر فقط در PPP کاربرد دارد، چون در SPP تنها از مشاهدات کد استفاده می شود.

۳- اثر یونسفر و DCB :

اثر یونسفر و DCB با استفاده از ترکیب عاری از یونسفر به طور کامل حذف می گردد.
DCB : Differential Code Biases
هر مدل یونسفری، DCB مخصوص به خود را دارد.

۴- اثر خشک انکسار تروپوسفری و مولفه تر آن :

خطای تروپوسفری دارای دو مولفه می باشد :
الف- مولفه خشک
ب- مولفه تَر : تغییرات آن از مولفه خشک بیشتر است. قابل مدل سازی نمی باشد و به رطوبت جو وابسته است.

اثر خشک انکسار تروپوسفری مدل شده و مولفه تر آن به عنوان مجهول به بردار مجهولات اضافه شده.
یادآوری : در SPP مولفه تَر و خشک، هر دو از طریق مدل کردن به دست می آمدند.

۵- مشاهدات ماهواره هایی که در سایه زمین قرار دارند، حذف می گردد.

در سال دو بار ماهواره در سایه زمین قرار می گیرد (تشعشعات خورشید وجود ندارد)، در نتیجه باید مشخص شود که ماهواره در سایه زمین قرار دارد، یا ندارد.

۶- مدار و ساعت دقیق ماهواره :

مدار و ساعت دقیق ماهواره را از داخل محصولات نهایی SP3 ، استخراج کرده و به جای اطلاعات ارسالی از آن ها استفاده می کنیم.

۷- تصحیح مرکز فاز آنتن :

اندازه گیری های GNSS)Global Navigation Satellite System)، همگی به نقطه ای به نام مرکز فاز آنتن (APC) نسبت داده می شوند که این نقطه لزوما بر مرکز هندسی آنتن منطبق نیست، همچنین مقدار آن به راستای سیگنال نیز وابسته می باشد.
لازم به ذکر است که،،، انحراف مرکز فاز یک آنتن علاوه بر آزیموت و زاویه ارتفاعی خط دید ماهواره و گیرنده، به فرکانس سیگنال نیز بستگی دارد.

آفست مرکز فاز آنتن (PCO) :

به شکل زیر توجه کنید :

با توجه به شکل، ابتدا سیگنال به قسمت APC برخورد کرده (در لحظه دریافت)، ولی گیرنده سیگنال ارسالی توسط ماهواره را در قسمت ARP(نقطه مرجع آنتن) دریافت می کند، به همین دلیل باید این اختلاف به عنوان آفست مرکز فاز آنتن در محاسبات ما وارد شود.
مقادیر انحراف و جابه جایی مرکز فاز آنتن ها توسط سرویس IGS تحت فایل های ANTEX منتشر می گردد.

۸-اثر Deformation زمین :

در صورتی که روی سطح زمین قرار داشته باشیم، اثر Deformation زمین باید اعمال گردد.

در نوشته های بعدی مطالب زیر مورد بررسی قرار می گیرد :

۱- چگونگی محاسبه تصحیحات گفته شده، جهت انجام تعیین موقعیت به روش PPP
۲- معرفی فایل SP3
۳- معادلات مورد استفاده در روش PPP
۴- توضیح روش کالمن فیلتر