Pap László

VII. A pontosságot meghatározó tényezők

Mint korábban láttuk, a pontosság elsősorban a távolságmérés módszerétől függ, ezen kívül azonban több egyéb tényező is befolyásolja.

A műholdak elhelyezkedésének a hatása

A helymeghatározás szempontjából nem mindegy, hogy a vevő által látott műholdak az égbolton hol helyezkednek el. Vizsgáljuk meg két dimenzióban az alábbi két esetet:

• azt, amikor két műhold igen közel van egymáshoz, és
• azt, amikor a műholdak távol esnek egymástól. (22. ábra)

A hibahatás érzékeltetésére nagyítsuk ki a P pont környezetét, és tételezzük fel, hogy az R_A távolságmérésnél deltaR_A hibát követünk el. A két esetben a helymeghatározás pontosságát a 23. ábráról lehet leolvasni.

Az ábrából jól látszik, hogy közeli műholdak esetén az (A) és (B) körök a P pontban igen kis szögben metszik egymást, így az R_A mérésében elkövetett deltaR_A hibánál jóval nagyobb deltaP helyzethibát kapunk. Ezzel szemben, ha a műholdak távol esnek egymástól, és a hozzájuk tartozó (A) és (B) körök a P pontban közel merőlegesen metszik egymást, akkor a deltaP helyzethiba lényegében azonos a deltaR_A távolságmérési hibával.

22. ábra

23. ábra

24. ábra

A kétdimenziós példa alapján a térbeli esetről általánosan a következő mondható el: akkor pontos a GPS rendszer helymeghatározása, ha a négy szükséges műhold közül három a horizont közelében van lényegében egyenletesen elosztva a horizont mentén, egy pedig a zenit közelében található. A műholdak köré rajzolható gömbök ugyanis ekkor metszik egymást a legkedvezőbben. A 24. ábra arról ad felvilágosítást, hogy a távolságméréssel elkövetett pontatlanságok a GPS rendszerben milyen eséllyel nőnek meg a műholdak rossz konstellációjának következtében.

Az ábra alapján elmondhatjuk, hogy például vízszintes irányú helymeghatározásnál a hibanövekedési szorzófaktor az esetek 85 %-ában 1-nél, 99,9 %-ában pedig 2-nél kisebb. Hasonló adatokat látunk a függőleges irányú és a teljes helymeghatározási hibára vonatkozóan is.

A pontosságot befolyásoló egyéb tényezők

A GPS rendszer pontosságát több egyéb tényező is befolyásolja. Ezek közül a legfontosabbak a következők:

• a műholdak pályaadatainak hibái;
• a hullámterjedés sebességének változása - közismert tény, hogy a fénysebesség függ az aktuális közegtől, vákuumban más, mint egyéb anyagokban; tudjuk, hogy például a fénytörés jelensége is ezzel hozható kapcsolatba; a GPS rendszerben a fény terjedési sebessége függ az ionoszféra állapotától (a töltött részecskék sűrűségétől) és a légkörben uralkodó aktuális viszonyoktól (hőmérséklet, nyomás, nedvességtartalom, egyéb jelenségek);
• a többutas hullámterjedés;
• a GPS vevő környezete (árnyékolás, takarás);
• a környezetben érzékelhető elektromágneses zajok.

Fontos megjegyezni, hogy a földi vezérlőrendszer a helymeghatározás hibájának csökkentése érdekében gyűjti és a műholdra továbbítja azokat az adatokat, amelyek a hibák korrigálására felhasználhatók. Érdemes megemlíteni, hogy néhány hibaokot (pl. az ionoszféra által okozott többletkésleltetés hatását) ki lehet küszöbölni azzal is, hogy a méréseket párhuzamosan több különböző frekvencián végezzük el, mivel ez a hatás a frekvenciától ismert módon függ.