Påvirkning af GPS-signaler i atmosfæren | VG3

Projecter »

4128
Galathea og GPS
Påvirkning af GPS-signaler i atmosfæren
Af:
Ole Baltazar Andersen, Peter Brøgger Sørensen

Når GPS-signaler transmitteres gennem jordens atmosfære udsættes de for en forvrængning på grund af atmosfærens sammensætning, og denne forvrængning betyder at der er en grænse for hvor præcist man kan bestemme positioner ved hjælp af GPS.

atmosfære.jpg

I ionosfæren, som ligger mellem 50 og 1500 km over jordens overflade, er der mange frie elektroner. De har en negativ elektrisk ladning som påvirker de elektromagnetiske satellitsignaler og giver en ændring i signalets hastighed, og dermed en forsinkelse i signalets modtagelsestid, i forhold til hvis signalet blev udbredt med lysets hastighed.

Ionosfæreforsinkelsen af GPS-signaler giver en fejl i bestemmelsen af afstanden til satellitterne på typisk 3 til 15 meter. Når der er nordlys eller særligt høj aktivitet i ionosfæren (det vil sige ekstra mange frie elektroner) kan fejlen være op mod 100 eller 150 meter. Dette sker sjældent i Danmark, men det kan forekomme, og når det sker, må man ikke stole på GPS-positionerne.

nordlys.jpg

I troposfæren og stratosfæren der ligger mellem jordoverfladen og op til ca. 50 km’s højde bremses GPS-signalernes udbredelseshastighed en smule. Forsinkelsen er en funktion af tryk, temperatur og luftfugtighed langs signalvejen, og den giver en fejl i afstandsbestemmelsen til satellitterne fra ca. 1 til højst 15 meter.

Påvirkning af GPS-signaler i atmosfæren

Når GPS-signaler transmitteres gennem jordens atmosfære udsættes de for en forvrængning på grund af atmosfærens sammensætning, og denne forvrængning betyder at der er en grænse for hvor præcist man kan bestemme positioner ved hjælp af GPS.

Differentiel GPS-positionering

Som nævnt bruges GPS også meget til navigation af skibe og fly. På det åbne hav eller på en transatlantisk flyrute, er kravene til nøjagtighed ikke så store. Men når GPS skal anvendes til for eksempel landing af fly eller af hurtigfærger som skal lægge til kaj, er der anderledes skrappe krav til både nøjagtighed og pålidelighed af positionerne.

Standard GPS-positionering

I alle GPS-modtagere er der indbygget modeller som anvendes til at fjerne så meget som muligt at atmosfærefejlene før de målte afstande til satellitterne anvendes til at bestemme positionen. Normalt kan ionosfæremodellerne fjerne godt 50 % af fejlen, og modellerne for korrektion af fejlen fra troposfære og stratosfære kan fjerne godt 90 % af fejlen. Dermed ligger nøjagtigheden af positioner bestemt med en standard GPS-modtager normalt på 5 - 10 meter i 3D.

GPS og Galileo

GPS bruges i dag til rigtig mange forskellige ting, og det har vist sig at der er et meget stort marked i at sælge GPS-modtagere og tilbehør som blandet andet kort. Derfor er der mange som gerne vil have en del af markedet og blandt andet derfor er et europæisk navigationssystem der minder meget om GPS under udvikling. Vores europæiske system hedder Galileo og det skal efter planen være klart i 2013.