Wizualizacja i analiza danych lokalizacyjnych odbiorników GPS

ZESPÓŁ LABORATORIÓW TELEMATYKI TRANSPORTU ZAKŁAD TELEKOMUNIKACJI W TRANSPORCIE WYDZIAŁ TRANSPORTU POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ LABORATORIUM Lokalizacji i zarządzania środkami transportu INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 5 Wizualizacja i analiza danych lokalizacyjnych odbiorników GPS TwT WT PW, DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO Warszawa 2012

1. Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest prezentacja możliwości wizualizacji danych lokalizacyjnych, otrzymywanych z odbiornika GPS oraz ich ocena pod kątem dokładności pomiarów. Zakres ćwiczenia obejmuje następujące zagadnienia: wizualizacja danych lokalizacyjnych, protokół transmisji odbiornika GPS, siła sygnału GPS, czułość odbiornika GPS, liczba analizowanych satelitów GPS, dokładność pomiaru i błędy odbiornika GPS. 2. Wykaz wykorzystanych przyrządów komputer PC z systemem Windows XP, moduł adaptera Bluetooth na USB (rys. 2.1), moduły (min. 3) odbiorników GPS Bluetooth (rys. 2.2), oprogramowanie obsługi Bluetooth BlueSoleil wer. 2.7 PL (rys. 2.3), program diagnostyczny i obsługi portów RS232C ComTest (rys. 2.4), program VisualGPS (rys. 2.5). 1

Rys. 2.1 Moduł adaptera Bluetooth na USB Rys. 2.2 Moduł odbiornika GPS Bluetooth Rys. 2.3 Oprogramowanie obsługi Bluetooth BlueSoleil wer. 2.7 PL 2

Rys. 2.4 Program diagnostyczny i obsługi portów RS232C ComTest Rys. 2.5 Program VisualGPS 3

4. Wprowadzenie teoretyczne 4.1 Protokół transmisji odbiornika GPS Opis tego standardu znajduje się w instrukcji do ćwiczenia NMEA 0183 protokół transmisji danych odbiornika GPS. 4.2 Błędy odbiornika GPS Wielkością bezpośrednio mierzoną przez odbiornik nawigacji satelitarnej jest czas propagacji sygnału między satelitą a odbiornikiem. Fala elektromagnetyczna biegnąca od satelity porusza się z prędkością światła, co jest słuszne dla jej propagacji w próżni. W rzeczywistości jednak ośrodkiem rozchodzenia się fal jest nie tylko próżnia, ale także atmosfera ziemska, która ze swej natury nie jest ośrodkiem jednorodnym. Stąd w systemach nawigacji satelitarnej, należy uwzględniać błędy wyznaczania pozycji związane z propagacją sygnału. Ale występują także inne czynniki wpływające na wartość wyznaczanej pseudoodległości. Stąd w ogólnym przypadku, błędy pomiaru w systemach nawigacji satelitarnej można podzielić na 4 grupy: błędy propagacji sygnału, błędy związane z efektami relatywistycznymi, błędy działania systemu, błędy odbiorników. Z punktu widzenia użytkownika systemu najistotniejsze są błędy związane z propagacją sygnału, ponieważ to one najbardziej wpływają na całkowity błąd wyznaczonej pozycji. Wśród nich największy wpływ ma jonosfera, która będąc ośrodkiem dyspersyjnym, wydłuża drogę sygnału od satelity do odbiornika. Wartość tego wydłużenia jest uzależniona od wskaźnika refrakcji jonosferycznej n gr określanego zależnością: n gr 40,3 N e 1 (4.2.1) 2 f gdzie f oznacza częstotliwość sygnału, a N e to gęstość elektronowa na drodze przebiegu sygnału, czyli liczba elektronów swobodnych w jonosferze, której wartość zmienia się w zależności od pory doby, pory roku, aktywności Słońca oraz położenia geograficznego odbiornika. 4

W praktyce do wyznaczenia poprawki uwzględniającej przebieg sygnału przez jonosferę przyjmuje się składową pionową gęstości elektronowej TEC [el/m 2 ]. Opóźnienie jonosferyczne jest też związane z wysokością topocentryczną 1 satelitów nad horyzontem, zmniejszając się w miarę wzrostu tej wysokości aż do osiągnięcia minimum z zenicie (h t = 90 ). W literaturze można znaleźć wyniki obliczeń wydłużenia drogi sygnału radiowego związane z jego przejściem przez jonosferę w funkcji wysokości topocentrycznej satelity. Przykładowo dla częstotliwości L1 systemu GPS (1575,42 MHz) droga sygnału wydłuża się od ok. 16 m dla satelity w zenicie do ok. 60 m dla satelity znajdującego się na małej wysokości topocentrycznej (h t = 5 ). Wartości odpowiednich poprawek umożliwiających kompensację błędu jonosferycznego zawiera depesza nawigacyjna, choć trzeba tu zaznaczyć, że w przypadku odbiorników jednoczęstotliwościowych ta kompensacja nie będzie pełna. Przyjmuje się, że dla nieautoryzowanych użytkowników systemu GPS, błąd wyznaczonej pseudoodległości związany z przejściem sygnału przez jonosferę wynosi ok. 4-7 2 m. Błędy propagacji wprowadzane przez jonosferę można wyeliminować w odbiornikach dwuczęstotliwościowych. Znacznie mniejszy w porównaniu do jonosfery błąd pomiaru wprowadza najniższa warstwa atmosfery troposfera. Propagacja sygnału w troposferze jest uzależniona od jej współczynnika refrakcji nt. Współczynnik ten jest większy od jedności 3, co powoduje załamanie fali elektromagnetycznej stanowiącej medium transmisyjne dla sygnału nadawanego z satelity i tym samym wydłużenie jego drogi. W praktyce, do oszacowania wpływu troposfery na wydłużenie drogi sygnału, wykorzystywany jest wskaźnik refrakcji troposferycznej N t wyrażany wzorem: 6 N t ( n t 1) 10 (4.2.2) Wskaźnik ten jest wielokrotnością współczynnika refrakcji i pozwala na uproszczenie obliczeń numerycznych. W niektórych publikacjach wielkość tego wskaźnika uzależnia się od suchego powietrza i pary wodnej zawartych w troposferze, wyodrębniając dwa oddzielne czynniki wpływające na jego wartość. Z punktu widzenia tematu niniejszej instrukcji aż tak 1 Wysokość topocentryczna (zazwyczaj oznaczana jako h t ) to wysokość na jakiej widziany jest satelita z powierzchni Ziemi wyznaczana przez kąt między płaszczyzną styczną do powierzchni Ziemi zawierającą punkt, z którego satelita jest obserwowany, a linią prostą łączącą ten punkt z satelitą 2 4 m [9]; 7 m [2] 3 O kilka dziesięciotysięcznych, ale jednak 5

dokładna analiza tego wskaźnika nie jest potrzebna. Przyjmuje się, że błąd wyznaczonej pseudoodległości związany z przejściem sygnału przez troposferę wynosi ok. 1,5 m. Z punktu widzenia transportu powierzchniowego, a w szczególności drogowego transportu miejskiego, istotne są błędy związane z wielodrogowością sygnału (ang. multipath error). Zwłaszcza w warunkach gęstej zabudowy miejskiej odbicia sygnału na drodze satelitaodbiornik są nieuniknione. Błędy te związane są z lokalnymi warunkami zabudowy, a więc ze swej natury są przypadkowe. Możliwości ich ograniczenia związane są z konstrukcją anten odbiorników oraz zastosowaniem w nich odpowiednich filtrów numerycznych. Błędy te można też wydzielić dzięki powtarzalności konfiguracji satelitów 4 z punktu widzenia obserwatora ziemskiego w określonym miejscu wykonując w nim pomiary przy takim samym usytuowaniu satelitów. Jednak takie działanie wymaga powtarzania pomiarów co ok. 24 godziny i z punktu widzenia użytkowników w transporcie powierzchniowym, gdzie wymagany jest pomiar w czasie rzeczywistym jest nieprzydatne. Błędy wynikające z wielodrogowej propagacji sygnału mogą powodować błąd wyznaczenia poszczególnych pseudoodległości do 30 m, a w skrajnie niekorzystnych warunkach nawet 100 m. Osobną grupę stanowią błędy relatywistyczne wynikające z ogólnej i szczególnej teorii względności. Lokalizacja satelitów systemu GPS w odległości ponad 20 tys. km od Ziemi wymaga uwzględnienia szybszej pracy ich zegarów niż w przypadku nieruchomych wzorców czasu ulokowanych na Ziemi. Redukcja wpływu efektów relatywistycznych jest realizowana przez odpowiednie zmniejszenie częstotliwości wzorców czasu satelitów przed ich umieszczeniem na orbicie oraz uwzględnienie odpowiedniej poprawki czasowej w obliczeniach realizowanych przez odbiornik. Do wyznaczenia tej poprawki wykorzystywana jest znajomość parametrów orbity (duża półoś, mimośród, anomalia mimośrodowa) przesyłanych przez satelitę w depeszy nawigacyjnej. Błędy działania systemu związane są z funkcjonowaniem segmentu kosmicznego i naziemnego i zalicza się do nich błędy efemeryd 5 satelitów oraz błędy wzorców czasu satelitów. Błędy efemeryd satelitów wynikają z niedokładności modelu ruchu satelitów po orbicie oraz trudnych do przewidzenia zaburzeń tego ruchu. Dane dotyczące orbity i położenia satelity na tej orbicie przekazywane w transmitowanym sygnale nieznacznie różnią 4 Powtarzalność takiej konfiguracji ma miejsce po ~23 h 56 min. 5 Efemeryda satelity to szczegółowe parametry orbitalne danego satelity pozwalające na obliczenie jego współrzędnych w konkretnej chwili 6

się więc od wartości rzeczywistych. Odbiornik oblicza zatem pseudoodległość od satelity, którego współrzędne zawiera depesza nawigacyjna, a nie od jego rzeczywistego położenia w chwili nadania sygnału. Stąd przyjmuje się, że związany z danymi efemerydalnymi błąd pomiaru pseudoodległości wynosi ok. 4 m. Błędy wzorców czasu satelitów wynikają z faktu, że idealna synchronizacja zegarów umieszczonych na satelitach z czasem systemu (GPST) nie jest możliwa. Mimo że instalowane w satelitach zegary charakteryzują się dużą stabilnością długookresową, to realizując pomiar czasu przebiegu sygnału należy uwzględnić pewną ich odchyłkę w stosunku do czasu systemu GPS. Stąd w segmencie naziemnym obliczane są odpowiednie współczynniki korekcyjne dla zegara satelity, które satelita transmituje w depeszy nawigacyjnej. Przy braku znajomości odchyłki wzorca czasu satelity od czasu systemu błąd pomiaru pseudoodległości może dochodzić do 3 m. Ogólnie ujmując błędy GPS mogą być rozmaitej natury i można je podzielić na te powstające z przyczyn technicznych i te z przyczyn naturalnych. Ograniczony dostęp - SA. Na SA składają się dwa procesy: epsilon (amplituda do 100 m) i delta (amplituda do 50 m). Wpływ SA na pomiar pseudoodległości jest identyczny dla każdego użytkownika, więc poprawki różnicowe (o których za chwilę) eliminują SA całkowicie. Opóźnienie jonosferyczne. Błąd odległości wywołany opóźnieniem w propagacji fal radiowych wynosi od 20-30 metrów w dzień do 3-6 metrów w nocy. Zmora tanich odbiorników jednoczęstotliwościowych ( L1, kod C/A ). Odbiorniki dwuczęstotliwościowe potrafią zniwelować opóźnienie (w stopniu zależnym od odległości). Opóźnienie troposferyczne. Opóźnienie to powstaje w dolnych warstwach atmosfery i jest zależne od temperatury, ciśnienia i wilgotności. Może wynosić do 3 metrów. Lepsze odbiorniki kompensują je prawie całkowicie. Błąd efemeryd. Polega na różnicy między położeniem satelity, wyliczonym z danych orbitalnych a rzeczywistym. Powodowany jest przez grawitację Słońca i Księżyca, a także wiatr słoneczny. Poprawki różnicowe eliminują ten błąd prawie całkowicie. Błąd zegara satelity. Różnica pomiędzy idealnym czasem GPS a wskazaniem zegara satelity. Z błędów satelitarnych stosunkowo częsty jest tzw. pseudorange step, który polega na gwałtownym skoku pseudoodległości, co powoduje 7

"zgubienie" satelity przez odbiornik na czas potrzebny do odtworzenia almanachu i efemeryd. Odbiór sygnałów odbitych. Praktycznie niemożliwy do skompensowania. Ogranicza się go przez odpowiednią konstrukcję anten. Błędy odbiornika, czyli błędy pomiaru jakie wystąpią na etapie obliczania pozycji już w samym odbiorniku GPS, które mogą być spowodowane szumem, dokładnością oprogramowania oraz zakłóceniami. Poziom sygnału odbieranego przy powierzchni Ziemi jest niższy od poziomu wszechobecnego tła radiowego (szumu). Stwierdzono, że niekiedy przyczyną błędów odbioru mogą być rzeczy z pozoru nieszkodliwe: telefony komórkowe lub komputery przenośne ze źle ekranowanymi układami elektronicznymi. Źródłem zakłóceń są także duże instalacje przemysłowe. Wpływ czynników na błąd pomiaru - L1 (C/A) SA. Źródło błędu Wpływ [m] Błąd efemeryd 2.1 Błąd zegara 2.1 Opóźnienie jonosferyczne 4.0 Opóźnienie troposferyczne 0.7 Odbicia 1.4 Błąd odbiornika 0.5 Niedokładność samego wyznaczania pozycji względem położenia satelitów nazywa się rozmyciem dokładności (Dilution of Precision - DOP). Rozmycie może dotyczyć: pomiarów poziomych (Horizontal DOP - HDOP) - długość i szerokość geograficzna, pomiarów pionowych (Vertical DOP - VDOP) - wysokość, pozycji (Position DOP - PDOP) - stosunek pomiędzy błędem w obliczeniu pozycji użytkownika a błędem w obliczeniu pozycji satelity. Informuje ona o tym, kiedy rozmieszczenie satelitów pozwoli uzyskać najdokładniejszy wynik. Pożądana jest wartość PDOP mniejsza od 3, 8

pomiarów geometrycznych (Geometrical DOP - GDOP) - dotyczy pomiarów współrzędnych przestrzennych, czasu (Time DOP - TDOP) - dotyczy błędu czasu systemowego. Dla wyeliminowania błędów satelitarnych i wpływu zakłóceń, a także w celu ominięcia ograniczeń dokładności w sygnałach GPS dostępnych dla lotnictwa cywilnego, stworzono system korekcji, określany jako różnicowy GPS (DGPS - Differential GPS). System różnicowy pozwala na zastosowanie pozycjonowania satelitarnego w dziedzinach wymagających największej precyzji nawigacyjnej: geodezja, budownictwo (pomiary przemieszczeń budowli, montaż platform wiertniczych na morzu), lotnictwo (podejście do lądowania bez widoczności), żegluga. 5. Program narzędziowy ComTest Jego zadaniem jest obsługa dostępnych w Windows portów COM (RS232C) komputera laboratoryjnego. Po uruchomieniu programu widoczne jest jego standardowe okno (rys. 5.1), którego organizacja nie ulega zmianie podczas pracy. 1 pole wyboru portu i parametrów transmisji, 2 klawisze poleceń operacji na porcie, 3 pola wyboru opcji operacji na porcie, 4 klawisze operacji na polach tekstowych programu, 5 pola wyboru opcji dodatkowych informacji, 6 pole danych odbieranych, 7 pole danych do wysłania lub nazwa pliku, 8 pole danych nadanych, 9 pole współczynnika skali czasu, 10 pole zdarzeń i komunikatów 9

6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 Rys. 5.1 Program diagnostyczny i obsługi portów RS232C ComTest Dostęp do danego portu uzyskuje się po wybraniu jego numeru z pierwszej listy (COM 1, COM 2...) oraz jego konfiguracji do której należą kolejno: wybór szybkości pracy (300,... 9600,...), ilości bitów danych (5, 6, 7, 8), rodzaj kontroli parzystości (brak, parzysty, nieparzysty), sposobu sterowania przepływem danych (brak, xon/xoff,...) oraz ilości bitów stopu (1 lub 2). Najczęstsze ustawienie wykorzystywane podczas ćwiczeń to: COM n (gdzie n zależy od zestawionego połączenia Bluetooth), 4800, 8, bez kontroli parzystości, brak sterowania przepływem, 1 bit stopu. Po dokonaniu konfiguracji należy nacisnąć klawisz POŁĄCZ i program otwiera dostęp do wybranego portu. W przypadku błędu, np. z powodu zajętości portu przez inną aplikację, program wyświetli odpowiedni komunikat. Zamknięcie portu następuje po naciśnięciu klawisza ROZŁĄCZ. W polu nr 6 pokazywane są wszystkie znaki odbierane z otwartego portu COM. Należy jednak pamiętać, że nie wszystkie znaki ASCII będą widziane w czytelnej postaci. Pole nr 7 służy do bezpośredniego wysyłania danych do portu COM lub określenia nazwy pliku do odczytu lub zapisu. W celu wysłania 10

danych należy wpisać w polu nr 7 odpowiednią sekwencję znaków i nacisnąć Enter lub klawisz NADAJ. W przypadku zaznaczenia opcji POWTÓRZ program będzie w kółko nadawał zapisaną sekwencję. Jeżeli umieścimy tam nazwę pliku i zaznaczymy opcję PLIK (domyślnym katalogiem jest c:\gps\), to program wyśle do portu zawartość tego pliku. Przy zaznaczonej opcji POWTÓRZ wysyłanie będzie realizowane w kółko. Jeżeli zaznaczono opcję CZYŚĆ, to po wysłaniu sekwencji nastąpi skasowanie zawartości pola nr 8, gdzie umieszczane są wszystkie znaki wysłane do portu COM. Pole nr 10 służy natomiast do wyświetlania zachodzących w porcie COM zdarzeń i informowania o wykrytych błędach transmisji Możliwe jest to po zaznaczeniu odpowiedniej opcji w polu UMIEŚĆ. Zaznaczenie tam opcji ASCII spowoduje wyświetlenie w polu nr 6 nie znaków, lecz ich kodów ASCII, dla lepszej czytelności pomiędzy znakami <>. Opcja ENTER powoduje dodanie do każdej wysyłanej do portu sekwencji znaków kodów nowej linii CR/LF, czyli 13 i 10. Kasowanie zawartości pól nr 6, 7 i 8 jest możliwe dzięki trzem klawiszom CZYŚĆ, odpowiednio ODB., NAD., ZD. Klawisz SUMA XOR służy do obliczenia sumy kontrolnej ramki danych protokołu NMEA, umieszczonej w polu nr 7. Program może zapisywać odbierane dane bezpośrednio do pliku tekstowego. Podczas operacji na plikach ważna jest jednak kolejność wykonywanych działań: - przy zapisie do pliku najpierw wpisujemy nazwę pliku w polu nr 7, zaznaczamy opcję PLIK i dopiero (po konfiguracji) otwieramy port poleceniem POŁĄCZ, - przy odczycie danych z pliku najpierw odznaczamy opcję PLIK i dopiero (po konfiguracji) otwieramy port poleceniem POŁĄCZ, następnie wpisujemy nazwę pliku w polu nr 7 i zaznaczamy opcję PLIK. Przy wysyłaniu do portu COM danych z pliku (symulacja odbiornika GPS) możliwe jest skalowanie czasu (przyśpieszenie zapisanej w pliku rzeczywistości ). W tym celu w polu nr 9 należy wpisać liczbę od 1 do 10 więcej nie, ze względu na problemy AutoMapy i Emapy z odświeżaniem obrazu. UWAGA!!! Program można uruchamiać wielokrotnie i obsługiwać kilka portów (urządzeń) jednocześnie. 11

6. Program VisualGPS Program ten służy do wizualizacji i oceny danych lokalizacyjnych, odbieranych z odbiornika GPS. Do komunikacji wykorzystywany jest protokół NMEA. W oknie Command Monitor pojawiają się w postaci tekstowej wszystkie odebrane komunikaty, a po ich analizie są wyświetlane w postaci graficznej w kilku oknach roboczych. Ciekawe obserwacje można prowadzić w oknie Azimuth & Elevation. Po włączeniu odpowiednich opcji można śledzić zmiany azymutu i elewacji satelitów, z którymi odbiornik utrzymywał łączność. Pomiar musi być dokonywany w warunkach stacjonarnych, bez przemieszczania modułu. W oknie Survey obserwujemy, trajektorię położenia modułu podczas tego eksperymentu, a w dolnej części fluktuacje pomiaru wysokości GPS. Należy to oczywiście interpretować jako błąd określania pozycji, kiedy odbiornik GPS przez cały czas pozostaje w spoczynku. UWAGA!!! Program można uruchamiać wielokrotnie i obsługiwać kilka portów (urządzeń) jednocześnie. 7. Wykaz użytych skrótów i oznaczeń Dla zwiększenia przejrzystości instrukcji wprowadzono poniższe skróty, które zostały wykorzystane w tekście oraz schematach blokowych. Dotyczą one wykorzystywanych przyrządów oraz ustawień dokonywanych w sprzęcie pomiarowym i modułach laboratoryjnych. Dla ich lepszego wyróżnienia skróty w tekście pisane są czcionką pogrubioną. - zapisz dane do pliku na dysku, - pytanie, na które odpowiedź musi znaleźć się w sprawozdaniu. 8. Uwagi praktyczne Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia zalecane jest zapoznanie się z instrukcją do ćwiczenia NMEA 0183 protokół transmisji danych odbiornika GPS. Pod żadnym pozorem nie należy upraszczać ćwiczenia i próbować wykonywać poleceń jednocześnie z kilku punktów instrukcji. Jest to najszybsza droga do pomyłki, co skutkuje odrzuceniem sprawozdania. 12

9. Przebieg ćwiczenia 9.1 Zapoznaj się z budową stanowiska laboratoryjnego. Zidentyfikuj wszystkie przyrządy i elementy stanowiska. Nawiązanie połączenia Bluetooth z odbiornikami GPS 9.2 Włącz adapter Bluetooth na USB i poczekaj na wykrycie go przez Windows (jest bardzo prawdopodobne, że adapter będzie już zainstalowany). 9.3 Pobierz od prowadzącego testowane odbiorniki GPS, włącz je i umieść na stanowisku laboratoryjnym. 9.4 Uruchom program BlueSoleil. Jeśli uruchomi się on w postaci zminimalizowanej, to znajdź jego ikonę na pasku zadań, kliknij prawym klawiszem myszy i wybierz opcję Wyświetl. 9.5 Następnie uruchom wykrywanie urządzeń Bluetooth wybierz z menu kolejno Moje Bluetooth oraz Wykrycie urządzenia Bluetooth. Sprawdź czy wszystkie odbiorniki GPS są widoczne. Wykonaj zrzut ekranu. 9.6 Określ listę dostępnych usług dla każdego z odbiorników GPS. W tym celu kolejno kliknij prawym klawiszem myszy na ikonę każdego z urządzeń i wybierz Odśwież usługi. Dostępne usługi prezentowane są jako aktywne ikony u góry okna programu BlueSoleil. Jakie usługi są dostępne dla każdego z odbiorników GPS? 9.7 Połącz się kolejno z każdym odbiornikiem GPS. W tym celu kolejno kliknij prawym klawiszem myszy na ikonę każdego z urządzeń i wybierz Połącz oraz Usługa Bluetooth Port szeregowy. Po połączeniu wszystkich odbiorników GPS wykonaj zrzut ekranu. 9.8 Określ numer portu COM, do którego został przypisany każdy z odbiorników GPS. W tym celu kolejno kliknij prawym klawiszem myszy na ikonę każdego z urządzeń i wybierz Stan. Wykonaj zrzut ekranu. Jaki jest numer portu każdego odbiornika GPS? Jaki jest poziom sygnału każdego odbiornika GPS? 9.9 Ustaw wszystkie odbiorniki GPS tuż obok siebie, w miejscu które zapewnia łączność Bluetooth i daje szansę na odbiór sygnału GPS oczywiście najlepiej na zewnątrz lub przynajmniej przy oknie laboratorium. 13

Wizualizacja danych lokalizacyjnych odbiornika GPS 9.10 Uruchom program VisualGPS tyle razy, ile masz odbiorników GPS. Korzystając z pozycji menu Connect to GPS wybierz Connect using serial port. Wybierz port odbiornika GPS i szybkość transmisji 4800 bodów. Naciśnij OK. W oknie Command Monitor powinny się pojawić dane z odbiornika GPS. Powtórz to dla każdego uruchomionego programu i każdego odbiornika GPS. Czy każdy z odbiorników GPS wysyła dane z jednakową intensywnością? Który z odbiorników wysyła najwięcej a który najmniej danych? 9.11 Odczekaj przynajmniej 10-15 minut na ustabilizowanie się odbiorników GPS. Wykorzystaj ten czas na zapoznanie się z programem VisualGPS. 9.12 Korzystając z pozycji menu Connect to GPS wybierz Disconnect i rozłącz wszystkie odbiorniki GPS. 9.13 Powiększając kolejno wszystkie okna każdego uruchomionego programu (każdego odbiornika GPS) zapisz ich obraz (zrzut ekranu) pamiętając o zapisaniu, którego odbiornika GPS dotyczą. Dokonaj analizy zarejestrowanych danych lokalizacyjnych. 9.14 Ile satelitów i które (numery) widział (okno Signal Quality Window) każdy odbiornik GPS? Jaka jest siła odbieranego sygnału? 9.15 Czy wszystkie komunikaty (okno Command Monitor) pojawiały się w sposób jednakowy w sensie nie wartości danych, ale sekwencji, kolejności itp.? 9.16 Jaką pozycję (okno Navigation Window) wskazuje każdy z odbiorników? Czy one się różnią? Jaka jest ta różnica? Jaki jest błąd określenia położenia? 9.17 Prześledź zmiany azymutu i elewacji satelitów, z którymi odbiornik utrzymywał łączność (okno Azimuth & Elevation). Jaki jest zakres tych zmian? Czy są one identyczne dla każdego odbiornika GPS? 9.18 W oknie Survey obejrzyj trajektorię położenia modułu podczas tego eksperymentu, a w dolnej części fluktuacje pomiaru wysokości GPS. Zmiany te to oczywiście błąd, ponieważ odbiornik cały czas znajdował się w stanie spoczynku. Jaki jest zakres tych zmian? Czy są one identyczne dla każdego odbiornika GPS? 9.19 Z okna Survey zapisz wartości błędów odbiornika GPS (PDOP, VDOP, HDOP + wartości dla przedziałów procentowych). Jakie są wartości tych błędów? Czy są one identyczne dla każdego odbiornika GPS? 14

9.20 Na podstawie otrzymanych wyników określ i odpowiedz na pytanie, który z odbiorników GPS charakteryzuje się największą czułością i dokładnością, a który najmniejszą? 9.21 Zamknij wszystkie uruchomione kopie programu VisualGPS. Zakończenie połączenia Bluetooth z odbiornikami GPS 9.22 W programie BlueSoleil kolejno kliknij prawym klawiszem myszy na ikonę każdego z urządzeń (odbiorników GPS) i wybierz Rozłącz oraz Usługa Bluetooth Port szeregowy. Potwierdź rozłączenie przez Tak. 9.23 Zamknij program BlueSoleil. Jeśli jest on w postaci zminimalizowanej, to znajdź jego ikonę na pasku zadań, kliknij prawym klawiszem myszy i wybierz opcję Zakończ. Analiza danych z tras przejazdu 9.24 Ponownie uruchom program VisualGPS, ale tylko w jednej wersji/kopii. Korzystając z pozycji menu Connect to GPS wybierz Connect to file wybierz jedną z zapisanych na dysku tras przejazdu dane odbiornika GPS. 9.25 Poczekaj na koniec analizy danych, ale nie dłużej niż 10 minut. 9.26 Powiększając kolejno wszystkie okna każdego uruchomionego programu (każdego odbiornika GPS) zapisz ich obraz (zrzut ekranu) pamiętając o zapisaniu, której trasy dotyczą. Dokonaj analizy zarejestrowanych danych lokalizacyjnych. 9.27 Powtórz to dla dwóch innych tras. 9.28 Dokonaj ponownej analizy danych odbiornika. Powtórz punkty od 9.13 do 9.19, ale tym razem w odniesieniu do różnych tras przejazdu a nie różnych odbiorników. Czy parametry odbioru danych z odbiornika GPS ulegały zmianie podczas jazy? Jaki jest zakres tych zmian? 10. Wykonanie sprawozdania Nie należy umieszczać w sprawozdaniu podstaw teoretycznych, ani opisów stanowiska laboratoryjnego. Sprawozdanie musi zawierać wszystkie wyniki pomiarów i obserwacji prezentowane wg kolejności ich wykonania. Każdy z nich musi być opatrzony numerem punktu instrukcji wg, którego został zarejestrowany. W sprawozdaniu muszą się znaleźć odpowiedzi na wszystkie postawione w instrukcji pytania oraz odpowiedni komentarz do uzyskanych wyników badań symulacyjnych. 15

Zarówno opisy, jak i odpowiedzi, mają być zwięzłe, ale przedstawione pełnymi zdaniami. Wnioski powinny zawierać podsumowanie przeprowadzonych badań. Szczególny nacisk należy położyć na zaprezentowanie różnic oraz podobieństw pomiędzy poszczególnymi wynikami i odbiornikami GPS. Szczególnie dużo uwagi należy poświęcić zagadnieniom czułości i dokładności (błędów) poszczególnych odbiorników GPS. 11. Literatura Mielczarek W., Szeregowe interfejsy cyfrowe, Helion 1993, Narkiewicz J, GPS i inne systemy satelitarne, WKiŁ, Warszawa 2007, Januszewski J., Systemy satelitarne GPS, Galileo i inne, PWN, Warszawa 2006, Spech C., System GPS, Bernardinum, Peplin 2007, http://wazniak.mimuw.edu.pl/index.php?title=sm-08-lab-wiki, http://home.mira.net/~gnb/gps/nmea.html, http://www.nmea.org/. 16