درس 3: طرز کار جی پی اس - gps

[Mehdi]

فکر می کنم شاید واسه این باشه که فشار داخل کابین کنترل میشه و داده جی پی اس نمیتونه اینقدر خطا توی ارتفاع سنج بارومتریک رو جبران کنه

مشکل فقط در تفاوت های زیاد نیست. در تفاوت های کم هم GPS مبنای تعیین ارتفاع را فشار هوا در نظر میگیره. همون مثال کیسه پلاستیکی که بالا گفتم یه نمونه از این آزمایشه. با یه تغییر فشار جزئی در کیسه، ارتفاع تشخیص داده شده توسط جی پی اس به راحتی چندین متر تغییر می کنه

با تمام احترامی که برای سایت About.com قائل هستم برخلاف گفته های زیر

Garmin GPS units are able to provide the most accurate altitude readings of any handheld device. Absolute location is provided originally by the satellite to help auto-calibrate the barometric altimeter, then the barometric altimeter is used to provide a more stable elevation change. The barometric altimeter also allows us to provide elevation readings even when GPS signal is not available."

همچنان معتقدم معیار تعیین ارتفاع GPSهای دستی معمولی فقط فشار هواست

[donkishot]

پس با اين حساب در هواهاي گرم يا سرد چون فشار هوا تغيير ميكنه ( در يك جاي ثابت) بايد خطاي ارتفاع نشون بده اونو چكار ميشه كرد؟؟

[Mehdi]

پس با اين حساب در هواهاي گرم يا سرد چون فشار هوا تغيير ميكنه ( در يك جاي ثابت) بايد خطاي ارتفاع نشون بده اونو چكار ميشه كرد؟؟

کاریش نمیشه کرد. خطای ارتفاع در gpsهای دستی کاملا رایجه

[donkishot]

آهان اینو یادم رفته بود: ارتفاع GPS نسبت به سطح مبنایی بنام بیضوی هستش در حالی که ارتفاع موجود در نقشه ها ارتفاع اورتومتریکه که از سطح دریاهای آزاد محاسبه میشه. مقدار این اختلاف در بیش ترین حالت در حدود 100 متره که خوب زیاده!
خوش باشید

اگر در حوصله اين تاپيك جا ميگيره ميشه توضيحي راجع به سطح بيضوي بگيد ممنون ميشم

[fumed]

سلام به همه دوستان

اگر در حوصله اين تاپيك جا ميگيره ميشه توضيحي راجع به سطح بيضوي بگيد ممنون ميشم

اینی که می خوام اینجا بگم براساس درک شخصی خودم بوده. خوشحال میشم دوستان صاحب نظر اگر ایرادی می بینند اصلاحش کنند.
اینها سطوح مرجعی هستند که ارتفاع براساس اون ها مقدار پیدا می کنه. مثلا میگیم سقف یه اتاق 2 متر ارتفاع داره. بعد سوال پیش میاد که نسبت به کجا؟ نسبت به کف زمین؟ نسبت به سطح کوچه؟
خیلی ساده و از روی شکل توضیح می دم.

جی پی اس ارتفاعی که محاسبه می کنه نسبت به خط سبز (مبنای بیضوی) هست اما ما ارتفاع از سطح آب های آزاد (خط قرمز و مشهور به Geoid) برامون مهمه چون ارتفاع داخل نقشه ها نسبت به خط قرمز بیان میشه. شکل زیر نشون می ده که در نقاط مختلف زمین دستگاه جی پی اس ارتفاع سطح آب های آزاد رو چقدر می خونه. توجه داریم که برای سطح آب های آزاد در مناطق مختلف gps ارتفاع های مختلفی رو محاسبه می کنه. یعنی محاسبه ارتفاع اورتومتریک (که تو شکل بالا با H نشون داده شده) با یک تفریق یا جمع ساده به دست نمیاد و اینه که موجب داستان های بعدی تو محاسبه ارتفاع صحیح میشه.

خوش باشید

[Mehdi]

اگر در حوصله اين تاپيك جا ميگيره ميشه توضيحي راجع به سطح بيضوي بگيد ممنون ميشم

هرچند که آقا مجتبی لطف کردن و توضیح دادن اما چون فکر می کنم موضوع پایه ای تر گفته بشه بهتره، یه مقدار از قبل تر توضیح میدم.


بر میگردم به همون محاسباتی که تو ارسال اول گفتم. یعنی



در واقعیت رابطه بالا کمک می کنه برای تعیین فاصله گیرنده از ماهواره ها. فاصله هر ماهواره از گیرنده از رابطه زیر محاسبه میشه





یعنی در واقع گیرنده وظیفه داره فاصله خودشو از ماهواره ها مشخص کنه و بر اساس همین فواصل تشخیص بده کجای فضای مابین ماهواره ها قرار گرفته.

اگر بخوایم به صورت شماتیک نشون بدیم، میشه اینجوری نشون داد:

در تصویر بالا با به دست آوردن p4 میشه فهمید گیرنده در محدوده یک کره با فاصله p4 از ماهواره شماره 4 قرار داره. حالا اگر همین کار را برای ماهواره دیگه ای هم انجام بدیم، میشه فهمید که گیرنده در محدوده یک دایره قرار داره. به شکل زیر

اگر ماهواره سوم هم بیاد وسط تقاطع یک دایره با یک کره دیگه می تونه دو نقطه باشه. پس با ارتباط گرفتن با 3 ماهواره میشه موقعیت را محدود به دو جا کرد که معمولا یکی از این دو جا خارج از سطح زمینه.

تا اینجا گیرنده ما فهمید دقیقا در کجای فضای مابین ماهواره ها قرار گرفته. اما برای تبدیل شدن این عدد به عدد قابل فهم ما (طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا) محاسبات دیگه ای لازمه. محاسبات طول و عرض بیشتر حالت دیتابیس داره و به کار ما نمیاد. اما محاسبه ارتفاع جالبه و همونیه که باعث میشه گیرنده خطای قابل توجهی داشته باشه.
برای محاسبه ارتفاع، کره زمین را به صورت یک حجم یکنواخت با شعاع مشخص در نظر می گیرن. در حالی که در واقعیت اینطور نیست. کره زمین کاملا کره نیست و جاهایی کشیدگی داره. همین کشیدگی ها است که باعث بروز خطا در کل محاسابی میشه که انجام گرفته.
مثلا ما در جنوب ایران (مطابق نقشه پست قبل) یک فرورفتگی داریم. این فرورفتگی باعث میشه سطح دریا در فاصله 6370 کیلومتری مرکز زمین (شعاع متوسط زمین) دقیقا قرار نگیره و کمی پایین تر باشه. در این حال جی پی اس موقعیت را پایین تر از سطح دریا نشون میده اما در حقیقت هم سطح دریا هستیم.

از اینجا به بعد توضیحات را از پست قبلی که آقا مجتبی زحمت کشید مطالعه کنید.

[donkishot]

با تشكر از اقا مجتبي و مدير محترم اقا مهدي كه با حوصله جواب ميديد بايد چند بار در ارامش بخونم تا خوب بفهمم موضوع از چه قراره (خوب متوجه نشدم)

خيلي ساده بگيم اينكه

ارتفاع صفر كه سطح درياهاي ازاده و كره زمين را يك كره يكنواخت بر مبناي ارتفاع صفر در نظر بگيريم(كه همينطوره)،ماهواره هاي جي پي اس هم در يك ارتفاع مشخص نسبت به ارتفاع صفر هستند همچنين مشخصاتشان هم مشخص كه در كجا نسبت به كره واقع هستند ،پس كافيه تا لااقل دستگاه جي پي اس ما از 3 تا ماهواره سيگنال دريافت كنه(كه معمولا بيشتر از 3 تا دريافت ميكنه) و با پردازشگر داخل خودش بايد دقيقا به ما طول،عرض جغرافيايي و ارتفاع رو بده(بدون خطا) حالا شايد ارتفاع منفي باشه مثل بعضي سواجل امريكا در شمال خليج مكزيك يا هلند

در زلزله هم كافيه كه 3 تا زلزله نگار لرزش رو حس كرده باشند كه دقيقا محل و عمق زلزله شناسايي بشه
البته در جي پي اس موضوع به اين راحتي نيست

و اما مقوله جنوب را كه مطرح نموديد ايا ممكنه جاذبه ماه باعث بشه كه اب به عقب كشيده شده باشه (مثل مكش) و شما حقيقتا در ارتفاع منفي قرار داشته باشيد؟

اميدوارم خيلي پرت نگفته باشم

[Mehdi]

ارتفاع صفر كه سطح درياهاي ازاده و كره زمين را يك كره يكنواخت بر مبناي ارتفاع صفر در نظر بگيريم(كه همينطوره)،ماهواره هاي جي پي اس هم در يك ارتفاع مشخص نسبت به ارتفاع صفر هستند همچنين مشخصاتشان هم مشخص كه در كجا نسبت به كره واقع هستند ،پس كافيه تا لااقل دستگاه جي پي اس ما از 3 تا ماهواره سيگنال دريافت كنه(كه معمولا بيشتر از 3 تا دريافت ميكنه) و با پردازشگر داخل خودش بايد دقيقا به ما طول،عرض جغرافيايي و ارتفاع رو بده(بدون خطا) حالا شايد ارتفاع منفي باشه مثل بعضي سواجل امريكا در شمال خليج مكزيك يا هلند

شاید چیزایی که فرمودید همونی باشه که گفتم اما طوری توضیح ندادید که راحت بشه نظر داد. اگر حضوری فرصتی دست داد بیشتر توضیح میدم.

و اما مقوله جنوب را كه مطرح نموديد ايا ممكنه جاذبه ماه باعث بشه كه اب به عقب كشيده شده باشه (مثل مكش) و شما حقيقتا در ارتفاع منفي قرار داشته باشيد؟

طبیعتا جزر و مد هم در تعیین سطح صفر تاثیر میذارن اما میزان جزر و مد به نسبت شکل نامتقارن زمین خیلی تاثیر کمتری داره. مثلا در جنوب ایران فکر نمی کنم میزان انحراف سطح صفر در جزر و مد بیشتر از 1-2 متر باشه اما میزان انحراف به دلیل نامتقارنی زمین ممکنه تا 40-50 متر هم باشه.