|
|
Werking / Aanzetten / Beperking in ontvangst / Beperking in nauwkeurigheid
Werking almanak auto locate |
|
Het GPS-systeem bestaat uit 24 satellieten die in vaste banen om de aardbol circelen.
Die satellieten zenden signalen uit die door GPS-ontvangens kunnen worden opgevangen.
Voor iederen GPS-ontvanger, waar ook ter wereld, geldt dat deze de helft van die 24 satellieten kan ontvangen,
de andere helft bevindt zich boven het andere halfrond en zijn dus op dat moment voor de GPS-ontvanger niet zichtbaar.
Elke GPS-ontvanger heeft in zijn geheugen (zijn 'almanak') ruwe informatie over de omloopbanen van alle satellieten.
Op basis van zijn almanak weet elke GPS-ontvanger ongeveer welke satellieten waar zijn te vinden.
Bij het aanzetten van de GPS-ontvanger gaat het apparaat op zoek naar deze satellieten.
Wanneer dat signaal onbelemmerd wordt ontvangen kan de GPS-ontvanger per satelliet een bericht ontvangen waarin gegevens aanwezig zijn
over de exacte omloopbaan per satelliet.
Bij de ontvangst van drie satellieten kan de GPS-ontvanger zijn positie bepalen door de tijdsduur te meten die de signalen er voor nodig
hebben om vanaf een satelliet de GPS-ontvanger te bereiken.
Bij de ontvangst van drie satellieten is de postitiebepalin nauwkeurig tot op enkele honderden meters.
Voor een nauwkeurigheid van enkele tientallen meters zijn meer dan vijf satellieten noodzakelijk.
Als het erg lang duurt (> 45minuten) voordat een navi zijn satellieten gevonden heeft, of op zijn kaart staat de routes naast de weg getekend,
dan is die navi toe aan het wissen van zijn almanak om de satellieten met een schone lei opnieuw te vinden en op te slaan.
Op veel navi's heet dat 'Auto Locate'.
Het GPS-systeem stoort zich niet aan weersomstandigheden, mist, bewolking (hoe dicht ook).
In de meest onherbergzame streken kan elke GPS-ontvanger zijn 'werk' prima doen als er maar een onbelemmerde ontvangst van de satellieten mogelijk is.
|
Aanzetten |
|
Zodra een GPS-navi wordt aangezet, start hij met het zoeken van satellieten.
Van de 24 satellieten van het GPS systeem zijn er maximaal 12 zichtbaar, de anderen bevinden zich achter de horizon.
De GPS ontvanger gaat op zoek naar de door hem verwachte 12 satellieten.
Die verwachting is gebaseerd op: a) de positie waar de ontvanger voor het laatst is uitgezet, b) de tijd,
c) de informatie over de satellietbanen in zijn geheugen.
Warme start.
Als de GPS navi binnen 30 minuten na het uitschakelen weer wordt aangezet (warme start), dan weet de navi exact de positie van de satellieten
en heeft binnen een paar sekonden zijn positie opnieuw berekend.
Is het inschakelen duidelijk langer dan 30 minuten geleden dan maakt de navi gebruikt van ruwe gegevens en is 1-3 minuten bezig op zijn positie te berekeken.
Koude start.
Heeft de GPS navi meerdere maanden niet aangestaan, of is na het uitzetten meer dan 800 km verplaatst,
dan is zijn geheugen wat betreft de de positie van de satellieten geheel verouderd, cq. geheel onjuist.
Dan kan de GPS navi niet meer gericht zoeken.
De navi zal dan 1-voor-1 alle 24 satellieten gaan zoeken om weer overzicht te krijgen.
Dan kan wel 15-20 minuten duren.
De zoektijd kan aanmerkelijk worden verkort door het land te selekteren waar de GPS navi zich bevindt.
|
Beperking in ontvangst obstakels / spoofing |
|
Het GPS-systeem heeft twee belangrijke beperkingen, één daarvan is de beperking van de ontvangst.
De door de satellieten uitgezonden signalen moeten wel worden ontvangen en die ontvangst kan worden beperkt door allerlei
obstakels die in de weg staan.
Hoge bergtoppen, hoogvlaktes, woestijnen en open water zijn dus een garantie voor een uitstekende ontvangst.
Nauwe kloven, hoog oprijzende bergwanden, hoge gebouwen en een bladerdek geven gegarandeert problemen in ontvangst.
Spoofing is een manier om het GPS signaal onbruikbaar te maken voor GPS-ontvangers.
De aanvaller zendt radiosignalen uit op dezelfde frequentie als het GPS-signaal waardoor de GPS-ontvanger of een verkeerde
positie berekent of geheel in de war is.
Anti-spoofing is de werkwijze om geen last van spoofing te hebben.
Militaire systemen kunnen gebruik maken van spoofing zodat alleen zij, m.b.v. anti-spoofing, het GPS-signaal kunnen gebruiken.
|
Beperking in nauwkeurigheid satellietgeometrie en selective availability |
|
De tweede belangrijk beperking van het GPS-systeem is de beperking in nauwkeurigheid.
Techniek en ontvangst mogelijkheid.
Atmosferische omstandigheden en hele kleine afwijkingen in de baan van een satelliet hebben invloed op de nauwkeurigheid van de positiebepaling.
Maar deze oorzaken hebben geen grote gevolgen, hoogstens een afwijking van tien meter.
Satellietgeometrie.
Voor een optimale positiebepaling moeten de te ontvangen satellieten onder een verschillende hoek voor de GPS-ontvanger zichtbaar zijn.
Is die hoek klein doordat satellieten (bijna) in één lijn liggen dan is dat van invloed op de nauwkeurigheid
van de positiebepaling.
Selective Availability.
Veruit de belangrijkste oorzaak voor onnauwkeurigheid is de zogenaamde "Selective Availability" (S/A).
Het is een bewust ingebrachte fout in het signaal dat de satellieten uitzenden.
Het Amerikaanse Ministerie van Defensie is verantwoordelijk voor deze fout
en heeft die aangebracht zodat burgers geen gebruik kunnen maken van de maximaal bereikbare nauwkeurigheid.
Voor militaire doeleinden is die nauwkeurigheid enkele centimeters, voor burgers is dat op zijn best enkele meters.
Die S/A is ook de oorzaak dat een GPS-ontvanger zonder verplaatsing telkens een andere positie aangeeft.
Dit is het gevolg van de continu wijzigende bewuste fout.
Geringere snelheden (wandelen) worden daardoor onnauwkeurig weergegeven.
Voor de afwijking ten gevolge van S/A hebben moderne GPS-ontvangers een remedie: "averaging".
Met averaging kan een duidelijk betere positie worden bepaald, tot op 10-15 meter nauwkeurig.
Op 02-mei-2000 is de Selective Availabilty uitgeschakeld
(Letham & Letham 2003, blz.11,
Herik van den 2000, blz.7)
en kregen de civiele gebruikers dus
de nauwkeurigheid van ca. 15 meter, met WAAS 4-5 meter.
S/A is dus sinds mei 2000 geen factor meer in de nauwkeurigheid van de positiebepaling, maar kan door het
Amerikaanse Ministerie van Defensie op elk moment weer worden 'aangezet'.
|
|