Radio sam neki tekst o gps signalima na faksu mislim da je interesantno:
Радиоокултација
На пролазак радио таласа кроз Земљину атмосферу може утицати низ различитих тропосферских и јоносферских ефеката који узрокују деформацију сигнала. Сигнал пролази кроз слојеве атмосфере и мења своје карактеристике. Анализом деформације ГПС сигнала, примљеног од стране сателита у нижој Зeмљиној орбити (LEO satellites), могуће је измерити широки опсег атмосферских параметара. Парамети подразумевају, температуру, влажност, притисак и густину. Ова техника зове се радио окултација.
Радио окултација развијена је у лабораторијама Насе и Станфорд универзитета. Прве анализе деформација радио сигнала при проласку кроз атмоферу космичких тела датирају из раних 1960-тих када је у мисијама Marines 3 и 4 анализирана атмосфера Марса. Да би се измерила атмосфера планете потребно је извести индекс преламања из деформисаног радио сигнала послатог са свемирске сонде док се сателит креће око планете.
За посматрање Земљине атмосфере метода се развија тек појавом ГПС-Глонас радионавигационих система и нискоорбитирајућих сателитских мисија. Коришћење ГПС сигнала у радиоокултационим мерењима почиње у првој половини 1990-тих. Мерења су потврдила своју ефикасност 1995. године у првој ГПС-окултационој свемирској мисији ГПС/MET (САД). Ова мисија омогућила је стално прикупљање података атмосфере под свим временским условима и високом вертикалном резолуцијом података. Од тада се ова техника користи у више сателитских мисија као што су SAC-C (Аргентина), CHAMP, GRACE (Немачка), COSMIC (Тајван), EQUARS (Бразил), Qrsted (Данска), IOX и друге.
CHAMP сателит у орбити
Окултациона мерења могу се користити на друге начине без употребе ГПС сигнала на пример посматрањем проласка звезданих зрака кроз атмосферу, овај принцип користи сателитска мисија ENVISAT. У звезданој окултацији звезде се посматрају са Земље или сателита када пролазе иза планете. Слабљењем интензитета звездане светлости може се одреди опсег и величина атмосфере планете.
ГПС окултациона мерења показују скоро тренутну слику атмосферских прилика. ГПС пријемник на LEO сателиту омогућава посматрање прошлог, тренутног и будућег стања атмосфере сваки дан, са и до 500 глобално распоређених окултација које не коштају много и релативно су равномерно распоређене. За једно ГПС окултационо мерење потребно је око 1-2 минута и као резултат има око 4000 мерења за сваки део који обично почиње на 100 km од Земље и завршава се на површини.
Приказ окултационих мереања једног LEO сателита у току 24 сата
Мерења добијена ГПС окултационим мисијама ће попунити празнине у подацима о атмосфери изнад океана, поларним и тешко доступним континенталним подручијима. Висинска разлучивост атмосфере применом ГПС окултационих мерења износи и до неколико стотина метара. Остале врсте радиоокулационих метода не дају глобалне и хомогене профиле података и не постижу квалитет као ГПС окултациона мерења. Добијени подаци користе се за метеоролошку предикцију времена и анализу стања како глобалних тако и локалних појава у атмосфери. Вишегодишњим прикупљањем података биће омогућена динамичка проучавања утицаја појединих слојева Земљине атмосфере једних на друге као и на укупне временске прилике.
Свако ГПС окултационо мерење може се догоди када ГПС сателит уђе у видно поље LEO сателита.
Принципи радио окултационог мерења
Релативно кретање између ГПС и LEO сателита омогућава вертикално скенирање атмосфере. Док пролази кроз атмосферу зрак се прелама и успорава услед вертикалне густине атмосфере. Пошто се сателити крећу кроз своје орбите, радио таласом могуће је узорковање различитих слојева атмосфере. Променом фазе ГПС сигнала, која се догађа проласком кроз атмосферу, праве се верикални профили углова закривљења зрака.
Геометрија закривљења сигнала
Грешка часовника сателита, затим доплеров ефект који настаје релативним кретањем пошиљаоца и примаоца, и додатно кашњење услед успоравања брзине светлости у амосфери у односу на вакум добијају се на основу промене фазе израчунате радио окултацијом. Техником “дуплих разлика” могуће је уклонити грешку часовника. Преко тачне позиције и удаљености ГПС и “LEO” сателита добија се очекивани помак Доплеровог ефекта у вакуму. Атмосферски утицај у Доплеровом помаку примљеног сигнала добија се одузимањем од примљеног помака грешке часовника и очекиваног помака у вакуму.
Вишак Доплеровог помака који добијемо претхоним одузимањем се описује преко три геометријске величине и то угла закривљења alpha, параметра додира а и тангенте. Како се положај пошиљаоца и примаоца мења, путања зрака понире у нови слој атмосфере и секвенца фреквенцијске промене може се изразити преко пара (а,alpha(а)) везаног са индексом преламања n једначином:
Ако претпоставимо да је индекс преламања исти за сваки слоју и да атмосфера има сферну симетрију, онда се горња једначина може решити преко Абелове трансформације:
Овим добијамо вертикални профил индекса преламања, а уз помоћ профила неутралне атмосфере добијамо и атмосферске параметаре као што су притисак, температура и влажност.
ИЗВОРИ
[1] –
http://www.garmin.com[2] –
http://en.wikipedia.org/wiki/Global_ Navigation_ Satellite_ System
[3] – “ГПС Guide for Beginners”, Garmin corporation
[4] –
http://www.cgi.hr[5] – “Satelitska misija CHAllenging Minisatellite Payload (CHAMP)”, Жељко Хећимовић, Томислав Башић, Свеучилиште у Загребу Геодетски факултет
[6] -
http://www.cosmic.ucar.edu/[7] -
http://geodaf.mt.asi.it/html_old/GPSAtmo/space.html
Tema: Radiookultacija (Pročitano 3326 puta)