مصادر الأخطاء في قیاسات الجي بي أس

ما هي مصادر الأخطاء في الجي بي أس؟

يرجع مصادر الأخطاء في قياسات الجي بي اس الى:

• هندسة الأقمار الصناعية.

• مدارات الأقمار الصناعية.

• تأثير تعدد المسارات.

• تأثيرات الغلاف الجوي.

• عدم دقة الساعة وأخطاء التقريب.

أخطاء القمر الصناعي:

• يمكن أن تتسبب الأخطاء الطفيفة في حفظ الوقت من قبل الأقمار الصناعية في حدوث أخطاء في حساب المواضع.

• تنحرف الأقمار الصناعية قليلاً عن مداراتها المتوقعة مما يساهم في حدوث أخطاء.

أهم الأقمار الصناعية الناتجة من مستقبل GPS:

مستقبل GPS يستقبل إشارات من 4 أقمار صناعية فهناك حالتان: حيث تقع الأقمار الصناعية عند 90 درجة على بعضها البعض من خلال جهاز استقبال (GPS)، لغرض العرض سوف نأخذ قمرين صناعيين، يتم تحديد المواضع المحتملة بواسطة الدوائر الخضراء الفاتحة، كما أن نقطة تقاطع الدائرتين هي حقل تربيعي صغير نوعًا ما (أخضر داكن) وسيكون الموضع المحدد دقيقًا إلى حد ما.

الأقمار الصناعية ليست عند 90 درجة لبعضها البعض بالنسبة لمستقبل (GPS) ومنطقة التقاطع المحتملة للدائرتين أكبر نوعًا ما وبالتالي فهي أقل دقة.

مدارات الأقمار الصناعية:

من الممكن حدوث تحولات طفيفة في المدارات بسبب قوى الجاذبية:

• الشمس والقمر لهما تأثير ضعيف على المدارات.

• لا يزيد الخطأ الناتج عن 2 متر.

خطأ متعدد المسارات:

عندما تصل إشارة (GPS) أخيرًا إلى سطح الأرض فقد تنعكس من خلال العوائق المحلية، قبل أن تصل إلى هوائي جهاز الاستقبال، وهذا ما يسمى خطأ متعدد المسير، حيث تصل الإشارة إلى الهوائي في مسار أحادي الخط وكذلك في المسار المتأخر، التأثير مشابه لصورة مزدوجة على جهاز تلفزيون.

ينتج تأثير تعدد المسارات عن انعكاس إشارات الأقمار الصناعية (موجات الراديو) على الأشياء، بالنسبة لإشارات (GPS) يظهر هذا التأثير بشكل أساسي في جوار المباني الكبيرة أو الارتفاعات الأخرى، تستغرق الإشارة المنعكسة وقتًا أطول للوصول إلى جهاز الاستقبال مقارنة بالإشارة المباشرة، يكمن الخطأ الناتج عادةً في نطاق بضعة أمتار.

تأثيرات الغلاف الجوي:

يجب أن تنتقل إشارات (GPS) عبر الجسيمات المشحونة وأبخرة الماء في الغلاف الجوي مما يؤخر إرسالها، نظرًا لأن الغلاف الجوي يختلف في أماكن مختلفة وفي أوقات مختلفة فلا يمكن التعويض بدقة عن التأخيرات التي تحدث.

بينما تنتقل الإشارات الراديوية بسرعة الضوء في الفضاء الخارجي يكون انتشارها في الأيونوسفير والتروبوسفير أبطأ. في طبقة الأيونوسفير (المكونة من طبقات) على ارتفاع 80-400 كم يتكون عدد كبير من الإلكترونات والأيونات الموجبة المشحونة بواسطة القوة المؤينة للشمس.

تنكسر الطبقات الموجات الكهرومغناطيسية من الأقمار الصناعية، مما يؤدي إلى إطالة وقت تشغيل الإشارات، نظرًا لأن الموجات الكهرومغناطيسية تنبعث في شكل كرة، لذلك يتم استخدام قانون التربيع العكسي ويتم إبطاء الموجات عكسيًا مع مربع ترددها (1 / f 2) أثناء عبوره طبقة الأيونوسفير، أسباب الانكسار في التروبوسفير هي تركيزات مختلفة من أبخرة الماء بسبب الظروف الجوية المختلفة، الخطأ الذي تسبب بهذه الطريقة أصغر من خطأ الأيونوسفير، ولكن لا يمكن القضاء عليه بالحساب، لا يمكن تقريبه إلا من خلال نموذج حساب عام.

خطأ في جهاز الاستقبال:

نظرًا لأن أجهزة الاستقبال ليست مثالية أيضًا فيمكنها تقديم أخطائها الخاصة التي تحدث عادةً من ساعاتها أو الضوضاء الداخلية، على الرغم من تزامن ساعة المستقبِل مع وقت القمر الصناعي أثناء تحديد الموقع، فإن عدم الدقة المتبقية في الوقت لا تزال تؤدي إلى خطأ يبلغ حوالي 2 متر في تحديد الموقع، يصل مجموع أخطاء التقريب والحساب لجهاز الاستقبال إلى متر واحد تقريبًا.

خطأ الإتاحیة المنتقاة:

• كان التوافر الانتقائي (SA) هو الخطأ المتعمد الذي أدخلته وزارة الدفاع؛ للتأكد من عدم استخدام أي قوى معادية دقة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ضد الولايات المتحدة أو حلفائها.

• في الأول من مايو 2000 أعلن البيت الأبيض قرارًا بوقف التدهور المتعمد لإشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للجمهور، حيث سيتمكن المستخدمون المدنيون لنظام تحديد المواقع العالمي من تحديد المواقع بدقة تصل إلى عشر مرات.

طرق تصحيح أخطاء (GPS):

• تصحيح الوقت الحقيقي.

• تصحيح ما بعد المعالجة.

• خدمات التفاضل عبر الأقمار الصناعية.

تصحيح الوقت الحقيقي:

• تحسب المحطة الأساسية التصحيحات وتبثها لكل قمر صناعي أثناء تلقيها للبيانات.

• يتم استقبال التصحيح بواسطة جهاز الاستقبال المتجول عبر إشارة لاسلكية ويتم تطبيقه على الموضع الذي يقوم بحسابه.

• نتيجة لذلك فإن الموضع المعروض على مستقبل (GPS) المتجول هو موضع تم تصحيحه تفاضليًا.

تصحيح المعالجة اللاحقة:

• يستخدم التصحيح التفاضلي لبيانات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) عن طريق المعالجة اللاحقة جهاز استقبال (GPS) أساسيًا يسجل المواقع في موقع معروف ومستقبل (GPS) المتجول الذي يجمع المواقع في الحقل.

• يتم نقل الملفات من القاعدة والعربة الجوالة إلى برنامج المعالجة المكتبية، والذي يحسب المواضع المصححة لملف العربة الجوالة.

• يمكن عرض هذا الملف المصحح الناتج أو تصديره إلى (GIS).