LABORATORIUM METROLOGII

Transkrypt

1 AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE Cetrum Iżyierii Ruchu Morskiego LABORATORIUM METROLOGII Ćwiczeie 5 Aaliza statystycza wyików pomiarów pozycji GNSS Szczeci, 010

2 Zespół wykoawczy: Dr iż. Paweł Zalewski Mgr iż. Rafał Gralak str.

3 Cel: Celem ćwiczeia jest zazajomieie studetów ze sposobami aalizy dokładości pomiarów pozycji przy pomocy odbiorika systemu pozycjoowaia satelitarego GNSS (a przykładzie symulowaego odbiorika DGPS). Zagadieia teoretycze: Układ odiesieia Liie pozycyje w systemach awigacyjych Miary dokładości Przed przystąpieiem do ćwiczeń, studeta obowiązuje wstępa zajomość obsługi odbiorików wykorzystywaych podczas zajęć. Część wstępa: Część wstępa do ćwiczeia pierwszego powia zawierać: Nagłówek w formie tabeli (Imię, Nazwisko, rok, grupa, umer i temat ćwiczeia, data wykoywaia ćwiczeia) Cel ćwiczeia Opracowaie zagadień teoretyczych Uwagi dotyczące wykoaia: Do wykoaia pomiaru ależy przystąpić po dokładym zapozaiu się z działaiem i elemetami obsługi przyrządu. Podczas pomiaru ależy chroić sprzęt przed uszkodzeiem, w tym urządzeń wskazujących trackball / mysz. Uwagi dotyczące sprawozdaia: Sprawozdaie powio składać się z części wstępej, tabeli pomiarowej, opracowaia wyików z wykoaego ćwiczeia oraz brudopisu z podpisem prowadzącego zajęcia. Termi oddaia sprawozdaia mija tydzień od daty wykoaia ćwiczeia. str. 3

4 1. Pomiar pozycji Pael systemu DGPS służy do odczytu iformacji pozycyjych, zmiay ustawień kofiguracyjych pracy odbiorika GPS i poprawek różicowych oraz plaowaia trasy poprzez wprowadzeie daych puktów drogowych. Ikoa wskaźika DGPS a paelu mostka zitegrowaego. Rys. 1. Pael wskaźika systemu DGPS w systemie Polaris symulatora awigacyjo-maewrowego statku. Ograiczeia systemu DGPS w systemie Polaris: Liczba tras: 50 Liczba puktów drogi: 99 Maksymaly zasięg alarmowaia o zbliżającym się pukcie drogi: Mm CPA limit: maksimum 9.99 Mm Alarm odchyleia od kursu: maksymalie 179,9 Prędkość wprowadzoa maualie: maksymalie 99,9 w Alarm kotwiczy: maksimum,0 Mm str. 4

5 Istrukcja do urządzeia jest dostępa a stroie domowej Cetrum Iżyierii Ruchu Morskiego w dokumecie Doc.o.: SO-0613-K Sectio 5b Istrumetatio, stroa Przebieg pomiaru 1) Włączyć odbiorik GPS / DGPS poprzez aciśięcie przycisku POWER. ) W celu odczytu szerokości i długości geograficzej z paelu odbiorika DGPS ależy wcisąć przycisk NAV. 3) Dokoać pomiarów. 4) W przypadku potrzeby wykoaia iych operacji a paelu odbiorika DGPS ależy zapozać się z istrukcją do urządzeia.. Wykoaie ćwiczeia Wykoać serię 40 pomiarów wartości długości i szerokości geograficzej w odstępach co 15 sekud, w formacie prezetowaym a paelu odbiorika DGPS. Pomiary ależy zestawić w tabeli pomiarowej r 1. Po wykoaiu pełej serii pomiarów ależy obliczyć szereg parametrów wymieioych w pukcie 3. Opracowaie wyików. 3. Opracowaie wyików Dla serii pomiarów długości i szerokości geograficzych obliczyć: średie arytmetycze odchyleia pomiarów od średiej sumy kwadratów odchyleń (odchyleia kwadratowe pomiarów) średie błędy kwadratowe (odchyleia stadardowe pomiarów) średie błędy średiej arytmetyczej błąd kołowy pozycji Aby a podstawie otrzymaych wyików pomiarów 1,,, oraz 1,,, obliczyć średie kwadratowe błędy pomiarów ależy postępować według astępującego schematu obliczeń (przy założeiu pomiarów z odbiorika stacjoarego pozycja atey ie zmieia się w czasie): 1. Średia arytmetycza pomiarów (dla liczby pomiarów): - szerokości geograficzej: - długości geograficzej: i 1 i śr [º] lub [ ], (1.1) i 1 i śr [º] lub [ ]. (1.) str. 5

6 . Odchyleia pomiarów od średiej: Dla wartości pomiaru i średiej arytmetyczej podaych w miutach [ ]: - szerokości geograficzej: - długości geograficzej: i i śr śr [ ] lub [Mm], (1.3) a i i śr cos [ ] lub [Mm]. (1.4) 3. Suma kwadratów odchyleń (odchyleie kwadratowe pomiarów): - szerokości geograficzej: i1 - zboczeia awigacyjego: i1 a i i [Mm ], (1.5) [Mm ]. (1.6) 4. Średi błąd kwadratowy (odchyleie stadardowe pomiarów): Wyzaczay z prawdopodobieństwem (lub a poziomie ufości) 0,683 wyosi dla: - szerokości geograficzej: i i1 m 1 [Mm], (1.7) ai i1 - zboczeia awigacyjego: ma 1 [Mm]. (1.8) Co ozacza, że dla daego parametru prawdopodobieństwo pojawieia się błędu w graicach p. od -m do m wyosi 0,683. Odpowiedio prawdopodobieństwo pojawieia się błędu w graicach podaych poiżej wyosi: -m do m 0,955-3m do 3m 0,997 (tzw. błąd maksymaly określający graiczą wartość błędów przypadkowych) 5. Średi błąd średiej arytmetyczej: m - szerokości geograficzej: m' [Mm], (1.9) - zboczeia awigacyjego: ma m' a [Mm]. (1.10) str. 6

7 Na podstawie wyliczoych średich błędów kwadratowych pomiarów i moża wyzaczyć błąd kołowy zway błędem średim pozycji statku (laboratorium): M m m [Mm] (1.11) 0 a Prawdopodobieństwo zalezieia się rzeczywistej pozycji wewątrz błędu kołowego (jego poziom ufości) jest zmiee w graicach od 0,63 do 0,683 (zależy od stosuku m do m a ), średio przyjmowae jako 0,66. str. 7

8 4. Tabele pomiarowe Tabela pomiarowa r 1: Nr Pomiar φ Pomiar λ str. 8

9 Nr Pomiar φ Pomiar λ Średia arytmetycza Odchyleia pomiarów od średiej Sumy kwadratów odchyleń Błąd średi Średi błąd średiej arytmetyczej Błąd kołowy pozycji str. 9