AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE

AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE Instytut Inżynierii Ruchu Morskiego Zakład Urządzeń Nawigacyjnych Ćwiczenie nr 4 Metody poprawiania dokładności parametrów wektora stanu wyznaczanych przez odbiorniki systemów nawigacyjnych LABORATORIUM RADIONAWIGACJI Szczecin 2006

Cel: Celem ćwiczenia jest zaznajomienie studentów ze sposobami poprawiania dokładności parametrów wektora stanu wyznaczanych przez odbiorniki systemów nawigacyjnych. Zagadnienia teoretyczne: Zasada działania systemu dgps Pojęcia: wektor stanu, poprawka różnicowa, wiek poprawki (AOC), EGNOS, elevation mask Filtracja parametrów wektora stanu Czynniki wpływające na dokładność pozycji w GPS Czynniki wpływające na dokładność pozycji w DGPS Błąd cyklu w Loran C Część wstępna: Część wstępna do ćwiczenia pierwszego powinna zawierać: Nagłówek w formie tabeli (Imię, Nazwisko, rok, grupa, temat i numer ćwiczenia, data wykonywania ćwiczenia) Cel ćwiczenia Algorytm ćwiczenia Sprawozdanie: Sprawozdanie powinno składać się z części wstępnej, opracowania wyników Polecenia umieszczone w ramkach z przebytego ćwiczenia oraz indywidualnych wniosków każdego studenta. Na końcu sprawozdania dołączyć brudnopis z podpisem prowadzącego zajęcia. ĆWICZENIA. TERMIN ODDANIA SPRAWWOZDANIA MIJA TYDZIEŃ OD DATY WYKONANIA!!! CZAS WYKONANIA ZADAŃ NA POSZCZEGÓLNYCH STANOWISKACH NIE POWINIEN PRZEKROCZYĆ 8 MINUT!!!

Stanowisko nr 1 Leica MK 10 DGP 2. Nacisnąć klawisz CFG, na stronie CFG1 kursorem wybrać zakładkę DGPS. Sprawdzić konfigurację dgps: DGPS mode: On Fast decode: Yes Max age: 30s Message 16 alarm: Yes Alarm for no corrections: Yes Beacon receiver: internal W razie potrzeby zmienić. 3. Nacisnąć klawisz DGPS i przy pomocy kursora wybrać stronę DGPS1. Klawiszem E otworzyć stronę do edycji. 3.1. W opcji Station select przy pomocy kursora ustawić Manual. 3.2. Kursorem przejść do okna Reference station i przy pomocy klawiatury alfanumerycznej wpisać nazwę wybranej przez siebie stacji. Dane dotyczące stacji referencyjnej umieszczono w tabeli 1. 3.3. Kursorem wybrać parametr Frequency i przy pomocy klawiatury alfanumerycznej oraz prawego klawisza softkey. wprowadzić częstotliwość stacji. Dane zatwierdzić klawiszem E. Zanotować kolejne informacje wyświetlane w oknie Status:. 3.4. Po uzyskaniu pozycji dgps - Status: DGPS OK - zapisać informacje dotyczące wybranej stacji zgodnie z tabelą 1. 3.5. Wyjaśnić na podstawie instrukcji do urządzenia str. 74 informacje zwarte w prawym oknie strony DGPS1. 4. Nacisnąć klawisz GPS i zapisać wartości VDOP i HDOP oraz ilość widocznych i używanych satelitów. 5. Nacisnąć klawisz CFG, w zakładce COG SOG ustawić: 5.1. filter time na 0.0s 5.2. Datum WGS 84 5.3. GPS elevation mask 30 5.4. W zakładce Position sprawdzić ustawienie HDOP alarm (yes i 8.0) 6. Wcisnąć klawisz GPS i zanotować ilość widocznych/używanych satelitów oraz HDOP i VDOP. Skomentować ewentualne zmiany wywołane ustawieniami maski wzniesienia. 7. Wcisnąć klawisz CFG i w zakładcegps ustawić wartość elevation mask na 5 8. Nacisnąć klawisz POS i zanotować minimalną i maksymalna wartość prędkości i kursu w okresie 10 sekund. 9. Wcisnąć klawisz CFG i w zakładce COG SOG ustawić filtr na 30s następnie nacisnąć klawisz POS i dokonać 10 sekundowej obserwacji prędkości i kursu. Zanotować minimalne i maksymalne ich wartości. Skomentować ewentualne zmiany wywołane ustawieniami filtra. Tabela 1. Nazwa stacji Częstotliwość Beacon Id Boud rate Distance Noise Signal Dziwnow 283.5 Hammerodde 292.0

Stanowisko nr 2. FX 412 Pro systemu DGPS 2. Nacisnąć klawisz MENU, a następnie otworzyć podmenu DGPS MENU. Uruchomić funkcję 0-DGPS i nacisnąć klawisz ENTER. Typ odbiornika różnicowego ustawić na INTERN, natomiast tryb pracy odbiornika GPS na AUTO. Wprowadzić jedną z wybranych stacji różnicowych, których dane umieszczono w poniższej tabeli: Nazwa stacji Częstotliwość [khz] Dziwnow 283.5 100 Hammerodde 292.0 100 Boud SIGNAL LEVEL % ERROR Station Id 3. Uzupełnić tabelę na podstawie danych z odbiornika. Zapisać numery satelitów, dla których poprawki są odbierane. 4. W DGPS MENU wybrać funkcję 1-DGPS MESSAGE. Odczytać i zapisać ostatnią wiadomość (instrukcja do urządzenia str. 44). Potwierdzić wiadomość klawiszem ENTER. 5. W SYSTEM MENU wybrać funkcję 5-DISPLAY. Wybrać opcję ACCURACY i zatwierdzić ją klawiszem ENTER. 6. W NAVIGATION MENU wybrać funkcję 4-SPEED FILTER. Ustawić wartość równą 1 second. Potwierdzić klawiszem ENTER. 7. Nacisnąć klawisz Pos. Dokonać 10 sekundowej obserwacji dokładności, prędkości i kursu. Zapisać minimalne i maksymalne ich wartości. 8. Punkty 5 i 6 powtórzyć dla filtra równego 30 sekund. 9. Wyjaśnić i skomentować wpływ ustawień filtra na zmiany prędkości i kursu oraz ewentualne zmiany w dokładności pozycji (accuracy)

Stanowisko nr 3. SHIPMATE RS 5300 systemu GPS i wideoplotera SHIPMATE RS 2500 2. Wejść w SYSTEM SETUP naciskając klawisz CONFIG. Nacisnąć klawisz POS i ustawić elipsoidę odniesienia na WGS 84. Spis elipsoid oraz ich oznaczenie kodowe w instrukcji do urządzenia str. 30. 3. Włączyć wideoploter (Nacisnąć przycisk umieszczony w dolnej części listwy między ekranem a klawiaturą wideoplotera. Odchylić klawiaturę i włączyć wideoploter zmieniając położenie niklowanego przełącznika. Zatrzasnąć delikatnie panel z klawiaturą.) 3.1. Nacisnąć klawisz MENU po czym wybrać funkcję TRACK PLOT przez naciśnięcie klawisza 1. 3.2. Ustawić parametr INTERVAL na 1/POS naciskając odpowiednią ilość razy klawisz 3. 3.3. Poprzez naciskanie klawisza CURSOR ustawić kursor w postaci dwóch linii prostopadłych. Nacisnąć klawisz HOME ustawiając znacznik pozycji oraz kursora w środku ekranu. 3.4. Nacisnąć klawisz 8 i klawisz ENTER (patrz informacja prawy dolny róg ekranu) uruchamiając rysowanie śladu kolejnych pozycji, funkcja START TRACK. Funkcja niedostępna w przypadku braku pozycji obserwowanej informacja w prawym dolnym rogu ekranu. 4. Zbadać wpływ elipsoidy odniesienia na dokładność nanoszonych pozycji 4.1. Zmienić elipsoidę odniesienia na EUROPEAN 1950 patrz punkt 2. 4.2. Po kilku sekundach potrzebnych na przeliczenie pozycji dla nowej elipsoidy, odczytać i zapisać namiar i odległość (4 linia od góry z prawej strony ekranu) na pozycję kursora wskazującego pozycję odniesioną do elipsoidy WGS 84. Na panelu sterującym nacisnąć klawisze CLEAR i POS, odczytać i zapisać długość i szerokość geograficzną naszej pozycji na elipsoidzie EUROPEAN 1950. 4.3. Powtórzyć czynności z punktów 4.1 i 4.2 dla elipsoid TOKYO i AUSTRALIAN 1966. 5. Na klawiaturze wideoplotera nacisnąć klawisze MENU, 1 i 7 zatrzymując wykreślanie naszej pozycji, funkcja STOP TRACK. Potwierdzić klawiszem ENTER, patrz informacja umieszczona w prawym dolnym rogu. 6. Po zakończeniu ćwiczenia w sprawozdaniu obliczyć odległości i namiary między pozycją WGS 84 a pozycjami dla poszczególnych elipsoid. Wyniki porównać z wartościami uzyskanymi na wideoploterze, skomentować ewentualne różnice.

Stanowisko nr 4. GPSMAP 2010C 2. Ustawienie pozycji różnicowej 2.1. Nacisnąć klawisz MENU i kursorem wybrać zakładkę GPS Info. Następnie nacisnąć klawisz DGPS Setup. Spisać możliwości wyboru źródła poprawek różnicowych oraz parametrów ich odbioru. W oknie Differential Source wybrać Auto. Wcisnąć klawisz QUIT. Na podstawie instrukcji do urządzenia str. 48 zinterpretować informacje wyświetlone w oknie Differential Status. 3. Wybrać zakładkę UNITS, ustawić format pozycji na hddd mm.mmm oraz w Map Datum wybrać WGS 84 4. Przy pomocy klawisza PAGE przejść na stronę z mapą 4.1. Dobrać skalę przy pomocy klawiszy IN, OUT tak, aby widoczna była cała Wyspa Grodzka wraz ze szczegółami (<800ft). 4.2. Spisać długość i szerokość geograficzną pozycji własnej oraz namiar i odległość na południowy cypel Wyspy Grodzkiej 4.3. Nanieść pozycje własne z szerokości i długości geograficznej oraz z namiaru i odległości do wyspy na kserze mapy. Skomentować ewentualne rozbieżności. Niniejszy podpunkt wykonać po zakończeniu ćwiczenia. 5. Powtórzyć powyższe operacje od punktu 3 dla elipsoid EUROPEAN 1950 i TOKYO. 6. Dokładność pozycji 6.1. W ustawieniach mapy wybrać klawiszem kursora zakładkę Other i włączyć Accuracy Circle, wcisnąć PAGE, aby uzyskać stronę z mapą. 6.2. Zapisać wartość promienia koła błędu zmierzonego przy pomocy narzędzia Measure. 6.3. Nacisnąć klawisz MENU i wybrać zakładkę GPS info, zapisać wartość Accuracy. Wyjaśnić różnicę (strona 21 instrukcji). Uwaga mapka na końcu ćwiczenia!!!

Stanowisko nr 5. SHIPMATE RS 5300C wraz z odbiornikiem CSI MBX- 2 systemu DGPS 2. Panel kontrolny odbiornika GPS. Nacisnąć klawisz CONFIG i klawiszem strzałki przejść do funkcji DGPS SCRAMBLING i w razie potrzeby ustawić wartość 000. Nacisnąć strzałkę i w funkcji DEMODULATOR ustawić wartość MSK. 3. Nacisnąć klawisze C-SOG, dwa razy klawisz strzałki. W funkcji Averaging time of speed (SPEED FILTER) nacisnąć klawisz HELP, przeczytać i zapisać podaną informację. Nacisnąć klawisz DATA i przy pomocy klawisza TOGGLE sprawdzić i zapisać możliwe ustawienia. Wybrać wartość SLOW i potwierdzić klawiszem DATA. Wyjść z menu konfiguracji przez przyciśnięcie klawisza CLEAR. 4. Odbiornik Poprawek różnicowych. Posługując się klawiszami strzałek, oraz wykazem funkcji odbiornika (instrukcja do Ćwiczenia 1, Opis układu pomiarowego, Rys. 5.3) zidentyfikować aktualnie wyświetlany poziom. Należy zauważyć, iż poruszanie się między poziomami odbywa się następująco: przejście na poziom z numerem wyższym poprzez naciśnięcie klawisza ENTER lub klawiszami, wybrać funkcję EXIT i nacisnąć klawisz ENTER przejście na poziom z numerem niższym. 5. Wejść na poziom Level 2. W przypadku Trybu Auto Search należy: na poziomie Level Auto 2 przy pomocy klawiszy, wybrać funkcję Manual Tune i nacisnąć dwa razy klawisz ENTER. 6. Klawiszami, wybrać funkcję Set Freq, nacisnąć klawisz ENTER i klawiszami, ustawić częstotliwość jednej ze stacji z poniższej tabeli i zatwierdzić naciskając klawisz ENTER. Nazwa stacji Częstotliwość MSK RATE PRF SNR SS [khz] Dziwnow 283.5 100 Hammerodde 292.0 100 Klawiszami, wybrać funkcję MSK Mode, nacisnąć klawisz ENTER a następnie klawiszami, ustawić opcję Manual Rate i zatwierdzić wybór klawiszem ENTER. Nacisnąć klawisz i w funkcji MSK Rate ustawić odpowiednią wartość.

7. Wejść na poziom Level 1 i dla wybranej stacji wykonać powyższą tabelę i uzupełnić brakujące dane.

Stanowisko nr 6. MLR LRX 22 P systemu LORAN-C. 2. Ustawić łańcuch SYLT 3. W funkcji L/G spisać pozycję 4. Nacisnąć klawisz +/- odczytać i zapisać błąd kołowy 5. W funkcji HYP spisać wartości hiperbolicznych linii pozycyjnych, obliczyć różnice miedzy pozycyjną wyznaczoną przez system a obliczoną z pozycji DGPS 16693,87 µs 31564,7 µs 5.1. Jeżeli odbiornik jest na granicy zasięgu stacji nadawczych lub jeżeli poziom szumów jest wysoki (siła sygnału jest niska) mogą wystąpić błędy cyklów. Wskazania linii pozycyjnych powinny być poprawiane w 10 µs krokach. Obliczoną różnicę między rzeczywistymi liniami pozycyjnymi a liniami teoretycznymi dodajemy z odpowiednim znakiem przy pomocy funkcji *03 do stacji ze słabszym sygnałem (podobnie jak w przykładzie instr. Str. 20) 5.2. Jeżeli błędy cyklów nie występują, to w celu poprawienia dokładności odbiornika należy poprawić wskazania pomiaru czasu TD przy pomocy funkcji *04 o obliczona różnicę między rzeczywistymi wskazaniami a liniami rzeczywistymi. 6. Po dokonaniu poprawek sprawdzić i zapisać powtórnie błąd kołowy 7. Wprowadzone poprawki wyzerować.

Stanowisko nr 7. FURUNO GP-80 systemu GPS z zewnętrznym odbiornikiem FURUNO GR-80 systemu DGPS 2. Ustawienie DGPS w odbiorniku GP-80 2.1. Wcisnąć klawisz Menu 2.2. Wybrać system settings, a następnie DGPS setup 2.3. Zaznaczyć Station man i parametry stacji referencyjnej ustawić według zaleceń prowadzącego 2.4. Obserwować odbiornik GR-80 3. Ustawienia GPS 3.1. Wejść do Menu i uruchomić GPS monitor 3.2. Zapisać numery satelitów z których korzysta odbiornik oraz wartość DOP 3.3. Z system settings wybrać GPS setup, wartość w GPS smoothing ustawić na 000 3.4. Zablokować odbiór sygnału z 3 satelitów nawigacyjnych wpisując ich numery w funkcji disable satellite 3.5. Wrócić na GPS monitor, zapisać liczbę używanych satelitów i wartość DOP 3.6. Wnioski, dotyczące zmian DOP spowodowanych innym układem geometrycznym satelitów 3.7. Wyczyścic pola z numerami satelitów w funkcji disable satellite za pomocą klawisza Clear 4. Poprawianie wskazań kursu i prędkości 4.1. Wejść do Menu, w System settings wybrać Ploter setup 4.2. Ustawić pola User defined na prędkość SPD, kurs CSE, predkość średnią AVR SPD i wysokość ALT 4.3. Nacisnąć klawisz Display SEL i wybrać ekran Data 4.4. Obserwować wskazania prędkości kursu i wysokości, zanotować minimalną i maksymalna wartość 4.5. Wejść do Menu i w System settings wybrać GPS setup 4.6. Parametr GPS smoothing ustawić na 15s 4.7. Obserwować zmiany pozycji, COG i SOGStanowisko nr 8.

Stanowisko nr 8 GPSMAP 230 systemu GPS 2. Uruchomić stronę przedstawiającą konstelacje satelitów i odczytać DOP 3. W menu głównym wybrać funkcje track, skasować istniejącą trasę i wprowadzić 5 sekundowy interwał miedzy zapisywanymi pozycjami i uruchomić funkcję start trackback 4. Na stronie z danymi w pierwszym oknie ustawić prędkość, w tym celu nacisnąć klawisz menu i wybrać funkcję change data field (zapisać opcjonalne wartości i wyjaśnić skróty) 5. Podobna modyfikację wyświetlanych danych wykonać na stronie nawigacyjnej 6. Zanotować współrzędne pozycji bieżącej, a wciskając klawisz MARK zapisać ją w banku waypoint-ów 7. Zmienić elipsoidę odniesienia na TOKYO 8. Odnaleźć w banku waypoint-ów zapisany wcześniej punkt, odczytać i zapisać jego współrzędne. Wyjaśnić zaobserwowane zjawisko (sprawozdanie) 9. Poprawianie wskazań kursu i prędkości 10. Sprawdzić wskazania kursu i prędkości przy wyłączonym filtrze, włączonym i ustawionym na 002 sekundy oraz przy filtrze ustawionym na auto. Zmian filtru można wykonać w ustawieniach nawigacyjnych po dwukrotnym wciśnięciu klawisza Menu wybrać podmenu navigation setup