HATALAR. GPS de hatalar 2 ye ayrılır. Sistematik hatalar (bias) Sistematik olmayan hatalar (Error)

Transkript

1 HTLR GPS de hatalar ye ayrılır. Sistematik hatalar (bias) Sistematik olmayan hatalar (Error) Sistematik Hatalar (Bias) Bu hatalar; uyduya, istasyona, gözleme bağlı hatalar olarak 3 sınıfta incelenebilir. Uyduya Bağlı Hatalar Yörünge Tanımlama İle İlgili Hata:Uydunun yayınlanan almanağa göre hesaplanan konumundan gerçekte farklı yerde olmasıdır. Bunun nedeni kütüğün hassas olmamasıdır. Uydu Saat Hatası : GPS zamanından, uydunun kendi saatinin farklı olmasıdır. Uyduya bağlı hatalar; Uydular arası korelasyona sahip değildirler, Kod ve faz ölçülerini eşit olarak etkilerler, İzleme istasyonlarının sayısına ve yerine bağlıdırlar, SPS: Standart, PPS: Hassas konumlama servisi Yörünge modeline ve uydu geometrisine bağlıdırlar İstasyona Bağlı Hatalar lıcı Saat Hatası : lıcı saatinin hatalı ya da GPS zamanından farklı olması, İstasyon Noktasının Koordinat Hatası : Zaman transferi, yörünge izleme amaçlı çalışmaları, konumlama dışı GPS uygulamalarını etkiler.

2 Gözlemlere Bağlı Hatalar : İyonosferikGecikme: İyonosferyerden km üstteki tabakadır. Buradaki elektronları etkisiyle sinyalin hızı değişir. Frekansa bağlıdır. Kod ölçüleri ile ölçülen uzunluklarda daha büyük, faz ölçüleri ile ölçülen uzunluklarda daha küçük olurlar. TroposferikGecikme: Yerden 80km. ve üstteki tabakadır. 30 GHz inaltındaki sinyaller için yayıcı değildir. Taşıyıcı Dalga Faz Belirsizliği Sonuç: Sistematik hatalar ölçülerden atılabilirler. Bu hataların modellenmesi sonucu etkileri azaltılabilir. Bu hatalar zamanın, sıcaklığın vb. etkiler ile fonksiyon oluşturmak suretiyle ilişkilendirilebilirler. Sistematik Olmayan Hatalar (Error) Sistematik olmayan hata; hatanın ölçü üzerindeki etkisi sistematik olmayabilir. Örneğin faz kayması her ölçüde farklı olabilir. ncak ortadan kaldırılabilirler. Sistematik hataların artıkları, Faz kayması (sıçraması), Multipath (Çok Yolluluk) nten faz merkezi kayıklığı, Rastgele gözlem hatası (parazit)

3

4 Hata Kaynakları ve Giderilmesi Saat Hataları u -Uydu Saat Hatası ( δt ): δt u = a 0 + a ( t t ) + a ( t t ) T 0e T 0e a 0, a, a : Navigasyonkütüğünden alınır., t 0e : almanak kütüğünden alınır. t T : Uydudan sinyalin çıktığı an. Uydudaki saatler rubidyum ve sezyum atomik standartlardaki saatlerdir. -lıcı Saat Hatası ( δt ): lıcıdaki saatler atomik standartlardaki saatler değildir. lıcılar Quartz saatler kullanır. Duyarlıkları, uydulara göre daha düşüktür. Kod ölçüleri kullanılarak δt belirlenebiliyor. u ( δt δt ) Bilinmeyen X,Y, Z, δt δt P = ρ + c +d ion + d trop + r p Saat Hatalarının Modellenmesi İçin Seçenekler -Çok ufak kabul edilip ihmal edilebilirler. Bu durum mutlak konum için geçerli değildir. Çünkü mutlak konum belirlemede çok küçük bir hata çok büyük hataları beraberinde getirir. Bu durum rölatif veya ölçülerin farkları kullanıldığında olabilir. -lmanak düzeltmesi getirilebilir. lmanak verileri yardımıyla δt u hesaplanıp P = ρ + c u ( δt δt ) +d ion + d trop + r p denkleminde yerine konulur.

5 3- Her bir epoktaki saat hatasının, birbirinden bağımsız olduğu varsayılır ve uydular arası fark alınır. Uydular arası fark alırsak ( ) alıcı saat hatası, alıcılar arası fark alırsak (Δ) uydu saat hatası yok edilir. Her bir epok için bağımsız saat hataları hesaplanırsa; istasyon noktası, t, t ve t 3 zamanında,, 5, 3 uydularına gözlem yapılırsa; t t t { P, Φ P, Φ P, Φ P, Φ} { P, Φ P, Φ P, Φ P, Φ} { P, Φ P, Φ P, Φ P, Φ} Her bir epoktakod ölçüleri (P) ve faz ölçüleri Φ vardır. Bunların her biri birbirinden farklı olduğu varsayılarak (uydular-alıcılar arası farklardan yararlanarak) saat hataları bulunabilir. 4-Farklı epoklardaki hatalar arasında korelasyon olduğu varsayılarak bir tane alıcı saat hatası hesaplanabilir. Kaç tane epokvarsa bir polinomyardımıyla δt (t i ) lerdenyararlanarak bir tek δt bulunur. δt = b 0 + b ( t t ) + b ( t t ) T 0e T 0e b 0, b, b katsayıları elimizde olursa, istediğimiz an için δt yıbulabiliriz..yol : δt dengelemede bilinmeyen olarak işleme sokulur ve δt bulunabilir.

6 3- Yörünge Hatası : Yörünge hatası 3 kısımda incelenebilir. Yarıçap boyunca, teğet boyunca ve yörünge düzlemine dik alınabilir. R Bu hatalar çekim kuvvetleri tarafından oluşur. Bu hataların uydu ile alıcı arasındaki uzunluğa etkileri; Yarıçap boyunca etkileri Yörüngeye teğet boyunca etkileri Yörünge düzlemine dik etkileridir Bu hataların belirlenebilmesi için; Yer kontrol istasyonundan uydunun izlenmesi ile bu hatalar belirlenebilir. Uydu yörüngesinin belirlenmesinde servis kullanılır. SPS: Standart konum belirleme servisi PPS: Hassas konum Belirleme servisi Normalde kullanılan servis SPS dir. Çünkü bu veriler 5 kontrol istasyonundan belirlenip, Buradan efemeris kütüğü içinde kullanıcıya ulaşıyor. PPS ise daha çok noktadan, uyduya gözlem yapılarak belirlenir. Bu nedenle bu bilgiler yayınlanan efemeris kütüğü içinde bize gelmez. Bu veriler dışarıdan alınabilir. Yörünge hatası modellenebilir. Uydu yörünge hatasının elde edilen baza yansıması şu şekildedir. km lik bazda mm 0 km likbazda cm, 00 km likbazda 0 cm. Yörünge hatasını modelleme yerine; gözlemlerin farkını alarak bu hata azaltılabilir. Örneğin alıcılar arasındaki fark 0m lik yörünge hatasını bazın çözümünde ppm veya daha aza indirebilir.

7 4- İyonosferik Gecikme Hatası : 4- İyonosferik Gecikme Hatası : Sinyalin faz ölçüsü veya kod ölçüsü durumuna göre bu gecikme azalma ya da artma olarak karşımıza çıkar. tmosferde sinyal ilerlerken; belirli tabakalardan geçer. Bu tabakalardan biri iyonosferdir. Bu tabaka km. arasıdır. Sinyal bu tabakadan geçerken değişime uğrar. İyonosferik gecikmenin sebebleri; Güneş patlamalarının atmosferdeki gaz molekülleri ile etkileşmesi, tmosferdeki gaz iyonlarının bağımsız elektronlar oluşturması, Bağımsız iyonlar ile GPS sinyallerinin etkileşmesi, İyonosferik gecikmenin sonuçları; Sinyalin yayılma hızının değişmesi, Frekansa bağımlılık, Taşıyıcı dalga faz ölçüleri atmosferde ışık hızından daha hızlı ilerlerler. Kod ölçüleri ise daha yavaş ilerlerler. Bu nedenle kod (P) veya faz(φ) ölçüleri için yazılan eşitliklerde iyonosferiketki kod ölçüsünde (+), faz ölçüsünde (-) işaretlidir. Sinyalin hızındaki değişim yansıma sayısı n ile ifade edilir. n= ise vakumlu ortam (herhangi bir etkinin olmadığı ortam) olarak kabul edilir. Sinyal atmosfere girdiği anda vakumlu ortam olarak kabul edilemez. Bu durumda; n*f = -40.3*EC/f den hesaplanır. EC:elektron sayısı, f: frekans, Uydu ile alıcı arasındaki yol boyunca toplam elektron sayısını hesaplanmak istenirse; alılı uydu ECds =TEC (toplam Elektron Sayısı)

8 İyonosferdeki toplam elektron sayısının (TEC) standart bir değeri yoktur. Mevsime ve bölgeye bağlı olarak değişir. Taşıyıcı dalga faz ölçüleri (Φ) için ölçülen uzunluk daima gerçek uzunluktan kısadır. Çünkü sinyal iyonosferdedaha hızlı ilerlemektedir. Ölçülen uzunluk = Gerçek Uzunluk (S) - TEC 40.3* f Kod ölçüleri (Φ) için ölçülen uzunluk daima gerçek uzunluktan uzundur. Çünkü sinyal iyonosferdedaha yavaş ilerlemektedir. Ölçülen uzunluk = Gerçek Uzunluk (S) + TEC 40.3* f İyonosferikgecikme frekansa bağımlıdır ve iyonosferikgecikmenin ortadan kaldırılması veya belirlenmesi için çift frekans kullanılır. f, f (L,L)

9 Kod Ölçüleri Kullanarak İyonosferik Etkinin Kaldırılması L taşıyıcısı kullanılarak yapılan kod ölçüsü, u ( δt ) P δt = ρ + c +d ion + d trop + r p u ( δt ) P δt TEC = ρ + c 40.3* f + + d trop + r p L taşıyıcısı kullanılarak yapılan kod ölçüsü, u ( δt ) P δt = ρ + c +d ion + d trop + r p u ( δt ) P δt TEC = ρ + c 40.3* f + + d trop + r p Şeklindedir. Eğer bu iki eşitliğin farkı alınırsa; P = 40.3* TEC * f f P ( ) = = ion f f f P P TEC 40.3* f Çift frekans kullanılarak ve bu iki kod ölçüsünün farkını alarak iyonosferik etki bulunur. Tropsferik etki frekanstan bağımsızdır. Yukarıdaki. denklemin her iki tarafı ile,. Denklemin her iki tarafı f ile çarpılıp farkları alınırsa; f f u ( f P f P ) = ρ + c( δt δt ) + d trop + rp f İyonosferik etkiden bağımsız gözlem eşitliği elde edilir. Yani çift frekanslı ölçüler kullanılırsa iyonosferik etki ortadan kalkar. d

10 Faz Ölçüleri Kullanarak İyonosferik Etkinin Kaldırılması: ( δt ) u L için; +λ N - Φ = ρ + c δt 40.3* f ( δt ) u L için; +λ N - Bu iki eşitliğin farkını alırsak; f f f TEC TEC 40.3* Φ = ρ + c δt f f [ Φ Φ ] = d + ( λ N λ N ) ( L) ( L) f N f f ion f f + d trop + r p + d trop + r p ( λ N λ ) = sabit alınırsa; Φ L Φ L = d ion + olur. f f f [ ] sabit ( ) ( ) Sonuç: Çift frekanslı taşıyıcı dalga faz ölçüleri iyonosferik hatayı bir sabit yanlışlıkla belirlerler. Bunun nedeni tamsayı faz belirsizliğidir. ( N,N ). denklemin her iki tarafı ile,. Denklemin her iki tarafı f ile çarpılıp farkları alınırsa; f f f u ( f Φ f Φ ) = ρ + c( δt δt ) + d + r + ( f λ N f λ N ) trop p f f İyonosferik etkiden bağımsız taşıyıcı dalga faz ölçüleri eşitliği elde edilir.

11 İyonosferin Etkisi Başucunda ( uydu ve alıcı arasındaki mesafede) 50m., Ufukta (uydunun bulunduğumuz noktaya göre ufukta olması durumunda) 3*50m., Gündüz geceye göre etki miktarı 5 kat fazladır. Kış aylarında güneş ışıklarının eğik gelmesinden dolayı daha çok etkili olur. Kasım = Temmuz*4 Güneşteki patlamalar iyonosferik etkiyi artırır. - Tek frekans kullanılarak ( L veya L ) iyonosfer modellenerek iyonosferik etki azaltılabilir. Uydudan alınan sinyal üzerindeki parametreler kullanılarak etki azaltılabilir. Bu durumda iyonosferiketkinin %75 i giderilebilir. - lıcılar arası fark gözlemleri; tek bir frekans kullanılsa dahi iyonosferik etkiyi azaltabilir.

12 5- Troposferik Gecikme Hatası: U km Troposfer yeryüzünden 50-60km. kadar olan kısımdır. Uydudan gelen sinyal troposfer tabakasında değişmeye uğrar. Troposfer 30 GHz altındaki frekanslar için yayıcı değildir. Bu yüzden kod (P) ve faz (Φ) ölçüleri için gecikme aynıdır. GPS dekullanılan frekanslar. GHz,.5 GHz dir. Bu frekanslar 30 GHz in altında olduğundan farklı bir etkiye uğramazlar. Troposferik etki kuru ve ıslak olarak kısımda incelenir. Yansıma sayısı kuru ve ıslak olarak kısma ayrılır. n = + N d + N w P N d = 77.6 * T e T -5 N w = 3.73 *0 * e : Kısmi su buharı basıncı (mbar) Troposferik hatadan uydu ile alıcı arasındaki mesafenin etkilenme miktarı; - Başucu doğrultusunda -3m., -Ufukla 0 0 lik açının altında 0m. dir.

13 N d ( Kuru kısım parametresi) toplam hatanın %90 ını içerir ve bu miktar yüzey basınç ve sıcaklık ölçüleri yardımıyla /000 de duyarlıkta belirlenebiliyor. Troposferiketkinin tahmininde kullanılan N w ( Islak kısım parametresi ) atmosferde sinyalin geçtiği yola bağlıdır. Yüzey yada yeryüzünde ölçülen basınç, sıcaklık, rölatif nemlilik gibi parametreler ile doğrudan ilişkili değildir. tmosferdeki su buharı bu parametreyi etkilemektedir ve su buharının atmosferdeki dağılımı homojen olmayıp, zaman ve yer içerisinde değişim göstermektedir. N w parametresi değişik fonksiyonlar kullanılarak modellenebilir. Bunlardan bzıları Hopfield, Sastamoinen, Black fonksiyonlarıdır. Bu modeller; sıcaklık, basınç, nemlilik, su buharı basıncı, yükseklik vb. parametreler kullanılarak modellenmiştir. Troposferik gecikme hatası %9-%95 oranında modelleme sonucu azaltılır. Troposferik Gecikme Hatasının Modellenmesi; Hopfield, Sastamoinen, Black fonksiyonları kullanılarak; -Bu modeller için standart atmosferik veriler kullanılabilir(. yol). Örneğin sıcaklık 0 0, hava basıncı 0 mbar gibi, - Yüzey hava verilerinden türetilmiş bölgesel atmosferik veriler kullanılabilir (. yol). 3- GPS ölçü esnasında elde edilen veriler kullanılabilir (3. yol). Genelde. veya 3. yol kullanılır. Bunun nedeni hassas ölçü yapılıyorsa, GPS ölçüsü yapılırken elde edilen verilerin kullanılması uygundur. Eğer bir nirengi ağında ise standart veriler kullanılabilir.

14 Taşıyıcı Dalga Faz Belirsizliği (N) Taşıyıcı Dalga Faz Belirsizliği (N) bir hata değildir. Bunun belirlenmesinde yapılan hatalar ölçüleri etkilemektedir. Faz ölçüleri (Φ) GPS alıcıları içerisinde genellikle -3mm duyarlıkla yapılır. Taşıyıcı Dalga Faz Belirsizliği (N), taşıyıcı dalganın tam katları şeklinde ortaya çıkar. Bu durumda; Kanal (Kod) korelasyonu için; L λ 0 cm. ise(dalga boyunun katları şeklinde) Kodsuz teknik için; L ise 0 cm. (dalga boyunun katları şeklinde) (dalga boyu yarıya iner, frekans iki katına çıkar) N tamsayı faz belirsizliği; faz alımı sürdüğü müddetçe veya GPS sinyalinde herhangi bir kesiklik olmadığı sürece tüm ölçü süresince ( epoklar boyunca) aynı değerdedir. Her bir uydu ve alıcı çifti için farklı bir değer taşıyabilir. ( N, N, N 3, ) gibi ölçü setleri şeklinde olur. N tamsayı faz belirsizliğinin belirlenmesi; Dengeleme sonucunda, tam dalga sayısına karşılık gelerek N değeri bulunabilir. Örneğin; N= şeklinde ilk adımda karşımıza çıkar. Bu tam olmayan kısmın nedeni, dengeleme içindeki bazı etkiler %00 modellenemediği için bilinmeyenlere etki yapmasıdır. Bu nedenle N tam çıkmaz fakat tam sayı olması gerekir. N= ise N= yada N= olabilir. N tamsayı faz belirsizliğinin tam sayıya çevrilip, bulunduktan sonra x,y,z, konum değerleri hesaplanmışsa bu çözüme FIXED (Sabit) çözüm denir. N tamsayı faz belirsizliğinin tam sayıya çevrilmeyip kesirli bir şekilde kullanılarak x,y,z, konum değerleri hesaplanmışsa bu çözüme FLOT (kesirli) çözüm denir. Bu çözümlerden hangisinin daha iyi olduğu sorusunun cevabı; Sabitlenerek yapılan çözüm sonucunda bulunan m 0 değeri daha küçüktür. Bunun nedeni alıcı tamsayı kısmını sayıyor kesirli kısmı ölçüyor. Biz başta bu şekilde kabul ediyoruz. Bu değeri kesirli olarak kabul etseydik bu durumda ölçülerimiz hatalı olurdu. Bu da hassas konum belirlememizi engellerdi. Float(kesirli) ile ± cm, dm ; Fixed(sabit) ile ±mm hassasiyet elde edilir.

15 Sistematik Olmayan Hatalar Faz Kayması (Cycle Slip) : Bu hatanın nerede, ne zaman nasıl oluşacağı belli değildir. ncak belirlenebilir. Faz kayması; ölçülen taşıyıcı dalga fazlarda tam sayı devrindeki süreksizliktir. GPS alıcısının taşıyıcı dalgayı izleme döngüsünde geçici olarak faz alımına ait bağlantının ortadan kalkması ile oluşur. Sinyal kısa bir süre için kesilir. Faz kaymasının sebepleri; -Geçici olarak uydudan gelen sinyalin bina, ağaç ve kişiler gibi engelleyici unsurlar tarafından kesilmesi, (en önemli neden) - Düşük taşıyıcı parazit güç yoğunluğu Taşıyıcı / Parazit = S / N oranının düşük çıkması faz kaymasına neden olur. 3-İzleme bandaralığının ( -.5 GHz + ) izleme sahasının dinamikliğinin aşılması. Bu kullanılan anten tipi ve alıcı özelliğine bağlıdır. Bandaralığını geçince sinyal tamamlanamaz (kesiklik oluşur). 4- Doğrudan sinyal yerine yansımış sinyalin alınması (multipath) 5- Zayıf alıcı tasarımı ve/veya performansı, 6-Geçici olarak alıcıda güç kesilmesi ( çok kısa süre)

16 Çok Yolluluk (Multipath) : U Uydudan gelen sinyalin alıcıya veya daha farklı yoldan ulaşmasına multipath (çok yolluluk) denir. (araba, ev vb. şeylerden yansıyarak) lıcının alttan yansıyan sinyalleri almaması için alıcı içerisine zemin plakası konulabilir. Bu sayede yansıyıp alttan gelen sinyallerin alıcıya ulaşması engellenir. Multipath birkaç saat peryotludur. Baz(kenar) ölçüsü sonuçlarını etkiler. Multipath hatası L ve L taşıyıcıları için farklıdır. Multipath hatası fark alınmış iyonosferikgecikme eşitliğinde kendini gösterir. Bu yüzden fark alınmış iyonosferik gecikme hesaplanarak multipath izlenebilir. 0 km. den küçük kısa kenarlar için fark alınmış iyonosferikgecikme denklemi kullanılıyor ise ihmal edilebilir. Multipath; - Kod psydo uzunluk ölçülerini 0m. etkileyebilir, - Taşıyıcı dalga faz ölçülerini cm. etkileyebilir. Multipathdan kurtulmanın en önemli yolu, yansıtıcı etkisi olan cisimlerin yanında nokta tesis etmemektir. Genelde açık alanlarda nokta tesis edilmelidir.

17 Faz Merkezi Kayıklığı : GPS desinyalin alındığı noktaya faz merkezliği denir. Bu noktanın bulunduğu yer belirlidir. Bu genelde antenin geometrik merkezidir. Faz merkezliğinin yerini belirleyen parametreler bilinir. ncak çeşitli nedenlerle faz merkezliği kayabilir (antenin düşmesi gibi). Bu durumda yanlış şekilde konum belirlenir ve konum bilgileri etkilenir. Faz merkezliğinin olması gereken yerden farklı yerde olmasına faz merkezliği kayıklığı denir. Bu önemli bir hatadır. Faz merkezliği hatası deformasyon ölçüleri gibi hassasiyet gerektiren işlemlerde belirlenmelidir. Bu hatayı belirlemek için kalibrasyon ölçüleri yapılır. Oluşturulan kalibrasyon ağında uzaklıkları ve konumları belirli pilyelerkullanılır. nteni farklı yönlere çevirerek baz ölçülür. Ölçülen baz her ölçüde aynı ise sorun yoktur. Eğer bazlarda farklılık varsa hata vardır ve bazın değişim miktarı ve yönü belirlenir. Ölçüde bu değişime dikkat edilir. ynı antenler kullanılıyorsa ölçüde GPS alıcıları hep aynı yöne çevrilir. Bu sayede faz merkezi kayıklığı önlenebilir. Gözlem Hataları: Rasgele karakterli ve alıcının elektronik yapısı ile ilgili hatalardır.

18 DOP Görünen uydu dağılım geometrisi ölçütü. Ölçüm esnasında, elektronik olarak izlenen uzaydaki uyduların dağılımının iyi veya kötü olduğunu gösteren ölçüt (parametre)dir. DOP uniyi veya kötü olması; U U U 3 U 4 U U U 3 U4 DOP iyi DOP kötü Uydular yayılmış şekilde ise yani ışınlar arasındaki açı geniş açı ise DOP parametresi iyi olur. Uydular herhangi bir bölgede kümeleşmiş ise DOP kötü olur. DOP < 6 ise iyi denilebilir DOP > 6 ise Kötüdür, DOP.5 ile arasında ise çok iyidir. DOP, konum duyarlığı ile ilgili bir parametredir. Dopbüyük ise konum duyarlığı düşük olur veya ölçülerin duyarlığı düşer. σ k = DOP* σ 0

19 ; DOP DOP un hesabı için; DOP durumunu ölçüye çıkmadan önce hesaplayabiliriz. Buna göre ölçü yapılacak zamanı belirleyebiliriz. DOP un iyi yada kötü olmasına göre ölçü zamanı belirlenebilir. ( t) X ρ0( t) ( t) X ρ ( t) X X = 0... n X ( t) X n ρ0( t) 0 Y Y ( t) ρ0( t) ( t) ρ ( t) Y Y... n Y ( t) Y n ρ t Z Z ( t) Z ρ0( t) ( t) Z ρ ( t) ( ) 0 0 Z n... ( t) Z n ρ t c c... c 0 ( ) lmanak yardımıyla uydunun koordinatları bulunabilir. lıcı noktasında yaklaşık koordinatlar biliniyor ise uydu ve alıcı arasındaki yaklaşık uzunluk değeri ρ 0 bulunabilir u veya ρ 0 yerine direk [ P = ρ + cδt δt + tm.] yazılabilir. Kofaktör matrisi Q xx = T ( ) Q xx q = xx q q ( ) xy yy q q q xz yz zz q q q q xt yt zt tt

20 ; DOP Kofaktör matrisinin elemanları yardımıyla, çeşitli DOP parametreleri hesaplanabilir. Geometrik DOP Konumsal DOP (Ölçü yapılırken bakılır) Yatay DOP Düşey DOP Zamansal DOP GDOP = q + q + q + q xx HDOP = q xx + q yy VDOP = TDOP = q tt q zz yy zz tt PDOP = q + q + q xx yy zz

21 GPS İLE KONUM BELİRLEMEDE BZI YÖNTEMLER GPS tekullanılan yöntemler statik ve kinematik olmak üzere bölümde incelenir. Statik Yöntemler Statik Ölçü Yöntemi, Hızlı Statik Ölçü Yöntemi, Tekrarlı Ölçü Yöntemi, Kinematik Yöntemler Durgit Ölçü Yöntemi, Kinematik Ölçü Yöntemi, DGPS (Diferansiyel GPS) RTK (Gerçek Zamanlı GPS)

22 Statik Ölçü Yöntemi Klasik ölçü yöntemidir. GPS kullanılmaya başlandığından beri kullanılan bir yöntemdir. Genelde jeodezikağların ölçümünde yüksek duyarlık gerektiren çalışmalarda kullanılır. Duyarlığı 5mm +ppm (yatayda), 0 mm+ppm (düşeyde) şeklindedir. Uzun kenarların ölçümünde kullanılır. Uzun kenar > 5 km. Ölçü süresi 30 dakika ve üzeridir. Bu süre uydu sayısına, ölçüden beklenen hassasiyete ve bazın uzunluğuna göre daha fazla olabilir. (min 30 dak) Veri toplama veri kayıt aralığı min. 0 sn ve üzeridir. Örneğin : 45 0; 45 0; 45 30;. Gibi Ölçüm işleminde alıcılar en az noktada kurulmalıdır. Bu nokta arasında ölçü yapılarak aradaki baz vektörü belirlenir. ve B noktalarında eş zamanlı ölçü yapılmalıdır. 3 Statik GPS Ölçü Yönteminin Uygulama lanları : En fazla jeodezik ağların (kontrol ağlarının) ölçülmesi, Ulusal ve kıtalar arası mesafelerin ölçülmesi, Tektonik hareketlerin izlenmesi, Baraj ve mühendislik yapılarının (köprü, yol ) deformasyon ölçülerinde kullanılır. vantajları : Yersel yöntemlerle yapılan ölçülere göre çok avantajları vardır. Hız, duyarlık, ekonomi gibi avantajları var, Doğrultu (açı) ölçmelerinin; doğrultu ağlarının yerini almaktadır. Doğrultu ölçmeye gerek olmamaktadır

23 Hızlı Statik Ölçü Yöntemi Hızlı statik ölçü yöntemi; statik ölçü yöntemiyle aynıdır. Tek farkı daha kısa sürede statik ölçü yöntemindeki duyarlığa erişmektir. Yani daha kısa sürede statik yöntemin duyarlığına yakın duyarlık elde edilmektedir. Duyarlığı 5mm +ppm (yatayda), 0 mm+ppm (düşeyde) şeklindedir. Kısa kenarların ölçümünde kullanılır. Kısa kenar < 5 km. Ölçü süresi 30 dakikadan daha azdır. Bu süre uydu sayısına, uydu geometrisine, ölçüden beklenen hassasiyete ve bazın uzunluğuna göre daha kısa olabilir. Veri toplama veri kayıt aralığı 0 sn denküçüktür. Genelde 5sn. Daha kısa sürede sonuca giden bir yöntemdir. Bunun nedeni tamsayı faz belirsizliğinin (N) belirlenmesinde kullanılan algoritmanın farklı olması nedeniyle ölçü süresinin kısalmasıdır. ncak bu yöntem kısa kenar < 5 km. ölçülerinde kullanılır. 3 Hızlı Statik GPS Ölçü Yönteminin Uygulama lanları : jeodezik kontrol ve sıklaştırma ağlarında (baz uzunluğu <5km. olanlar için), Poligon yönteminde, Fotogrametrik yer kontrol noktalarının koordinatlandırılmasında, Mühendislik ölçmelerinde nokta tesisinde, Sınır ve detayların ölçülmesinde kullanılır. vantajı : Bazların kısa olması durumunda statik yönteme göre daha hızlı yöntemdir

24 Tekrarlı Ölçü Yöntemi (Psoydo Kinematik Ölçü Yöntemi) Çok fazla kullanılan bir yöntem değildir. GPS in ilk uygulanmaya başladığı dönemlerde kullanılan bir yöntemdir. Fazla kullanılmamasının nedeni, GPS ilk kullanılmaya başlandığında uydu sayısı az olduğu için bu yöntem kullanılıyordu. Uydu sayısı artınca kullanılmaya gerek görülmemiştir. Bu yöntem -4 saatlik bir ölçü süresinin başlangıç ve sonunda değişen uydu geometrisinden faydalanmak için; bir noktanın birkaç dakika süre ile ( en fazla 0 dak.) defa ölçülmesi ilkesine dayanır. maç; değişen uydu geometrisini kullanmak ve uydu sayısını fazlalaştırmak, kümeleşme bozmak yani DOP u iyileştirmektir. Bu yöntem ölçü noktaları etrafında engel olmadığı durumda ( düz, açık arazi) uygulanır. Bir noktadan diğer noktaya yer değiştirirken alıcı uyduları izlemeye devam etmesi gerekmez. lıcı kapatılarak diğer noktaya gidilir. Bu yöntemde cycleslip (faz kayması) na dikkat edilmelidir. ( ölçü süresi az olduğu için). Duyarlık 5-0mm + ppm.. Ölçü. Ölçü Tekrarlı ölçü yöntemi merkezsel baz yöntemi ve poligon yöntemi olarak iki şekilde yapılır. Merkezsel Baz Yöntemi : Bir alıcı konumu bilinen bir nokta (referans noktası) üzerinde iken diğer alıcı herhangi bir noktadan başlar ve diğer noktaları gezer. Eğer noktanın konumu biliniyorsa ölçü süresi daha az olur. Her noktada yaklaşık birkaç dakikalık (max. 0 dak.) ölçü yapılır ve -4 saat içinde işlem tekrar edilir. -4 saat içerisinde ölçü tamamlanır. 4 saatten sonra bağımlı uydu kalmaz.. ölçüde. ölçüde izlenen yol tekrarlanır. lıcının noktalardaki ölçüm dışında açık olması gerekmez.. ölçü yapılır. rdından aynı şekilde. ölçü yapılır. -4 saat içerisinde tamamlanması gereklidir çünkü aynı uydudan tekrar ölçü alınabilmelidir. Poligon Yöntemi : alıcı kullanılıyor. Bu yöntemde sabit alıcı yoktur. noktada ölçü yapıldıktan sonra alıcılar atlamalı olarak değiştirilerek ölçü yapılır. -4 saat içinde noktalar defa ölçülmelidir. Yazılımla ölçüler birleştirilerek baz uzunluğu belirlenir. Tekrarlı Ölçü Yönteminin Uygulama lanları : jeodezik kontrol ve sıklaştırma ağlarında, Poligon yönteminde, Fotogrametrik yer kontrol noktalarının koordinatlandırılmasında, Mühendislik ölçmelerinde nokta tesisinde, Sınır ve detayların ölçülmesinde kullanılır. vantajı : Uydu sayısı ve DOP durumu diğer noktalara göre daha iyidir..alıcı.ölçü.alıcı Referans Noktası 3.ölçü 4

25 KİNEMTİK YÖNTEMLER Kinematik Ölçü Yöntemi Bu yöntemde tek tek noktaların ölçülmesi yerine hareketli alıcının yolunun belirlenmesine çalışılır. Yani öncesinden nokta belirlemeksizin bir güzergah boyunca ölçü yapılır. Bu yöntem iki şekilde uygulanır. Statik başlayan kinematik yöntem, Hareketli başlayan kinematik yöntem. Statik başlayan kinematik yöntem:. noktada hızlı statik ölçü yapılarak N belirlenir. Daha sonra deki G kinematik (hareketli) bir şekilde ölçü yapmaya başlar. Her epoktabir ölçü yapılır. Bu şekilde bir güzergah boyunca ölçü toplanır ve gidilen yol belirlenir. Duyarlığı -cm+ppm dir Herhangi bir noktada sinyal kesilirse, bir önceki nokta bilinmediği için tekrar başa dönülür. Bu yöntemin dezavantajıdır. Hareketli başlayan kinematik yöntem ( On the fly) Bu yöntemde bir alıcı referans noktasına kurulur. Diğer alıcı hareket halindeyken kullanılan algoritma sayesinde N tamsayı faz belirsizliği belirlenir (-3 epok). Daha sonra bu noktadan itibaren anlık konum belirlenebilir. Bu noktadan önceki noktalarında koordinatları belirlenebilir. Bu yöntemin avantajı ölçülen güzergah boyunca herhangi bir kesiklik olmamasıdır. Uydu sayısı min 4 olmalıdır. Herhangi bir hat boyunca ölçü yapmak istiyorsak ( sınır belirlemesi gibi) bu yöntem kullanılır.

26 KİNEMTİK YÖNTEMLER Durgit(Stop and Go) Ölçü Yöntemi Kinematikte bir noktadan diğer noktaya giderken yani hareket halinde iken ölçü yapılmaktadır. Ölçü noktalarının işaretlenmiş olması gerekir. Genelde alıcı kullanılmaktadır. Bir tane referans noktası vardır. Bu noktaya referans alıcı kurulur ve diğer referans noktasına yakın koordinatı belirlenecek. noktaya gezici alıcı kurulur. Genelde referans ve gezici alıcının bulunduğu nokta arasındaki uzunluklar kısadır. ( baz uzunluğu <5 km.) maç referans noktası ile diğer nokta arasındaki uzunluğun ölçülmesidir (Tam sayı faz belirsizliğinin belirlenmesidir.) Hızlı statik yöntemle referans ve yeni nokta arasındaki bazın uzunluğu belirlenir. Referans lıcı R Gezici lıcı G 3 4 Bu arada sinyal kesiliyor. Bu durumda 3 nolu noktaya geri dönülür. Burada kısa bir süre ölçü yapılır ve başka yoldan 4 nolu noktaya gidilir. 4 4 nolu noktada ölçü süresi uzatılarak 4 Referans lıcı R 3 Gezici lıcı G ölçü süresi 5-0 dakika,. ve diğer noktalarda ölçü süresi daha az, Veri toplama aralığı 5sn <, iki nokta arasındaki ölçü bittiğinde alıcı kapatılmadan diğer noktaya gidilir. Uydu sayısı min. 4 tür ancak kinematikte tercih edilen uydu sayısı 5 ve üzeridir. 5 ve üzeri uydu sayısı ile daha kısa sürede daha hassas sonuçlar alınabilir. Gezici alıcı sehpaya kurulmaz, düzeçli bir jalon üzerine monte edilir.. ölçü süresinin daha kısa olmasının nedeni,. ölçüde tamsayı faz belirsizliği belirlenir. let kapatılmadığı için ölçü süresince N tamsayı faz belirsizliği aynı olacağından tekrar N belirlenmez ve ölçü daha kısa sürede yapılır. Referans lıcı R Referans lıcı R Gezici lıcı G Gezici lıcı G (hızlı statik ölçü) ölçü yapılır. Buyöntem yürüyerek yada araçla yapılır.

27 Bu sinyalin kesildiğini fark etmeden diğer noktalarda da ölçü yapıldıysa ( 4, 5, 7, 8) 3 nolu noktaya veya nolunoktaya son ölçü yapılırsa değerlendirme sırasında bu kesiklikten kaynaklanan hata önlenebilir. R G R G Durgit Yönteminin Çalışma Prensibi: (Özet) Bu yöntemde bir alıcı (Referans alıcısı) konumu bilinen nokta üzerinde sabit ve sürekli olarak ölçü yapıyor. (Noktanın konumu belli ise ölçü süresi azalır). Gezici alıcı ise önce referans noktasına yakın, koordinatı bilinmeyen herhangi bir noktaya kurulur. Hızlı statik yöntemde olduğu gibi ölçü yapılır. Bu işlemin nedeni; N( tamsayı faz belirsizliği) ninbelirlenmesidir. Daha sonra G ağdaki diğer noktaları gezerek birkaç dakikalık veya üzeri ölçüleri toplar. G bir noktadan diğer noktaya giderken kapatılmaz. Bu şekilde N için tekrar ölçü yapılmasına gerek kalmaz. Eğer sinyalde bir kesiklik olursa yada uydu sayısı 4 ün altına düşerse geri dönülerek en son konumu bilinen noktadan itibaren işlemlere devam edilir veya bir sonraki noktada ölçü süresi artırılarak hızlı statik yöntem ölçüsü yapılır. Bu yöntem ölçü noktaları birbirine yakın ve aralarında engel yoksa iyi sonuçlar verir. Detay alımında hızlı GPS yöntemlerinden biridir. Duyarlığı -cm+ppm dir Veri toplama aralığı 5sn veya daha azdır. (5 sn < ) En uygun uydu sayısı 5 veya daha fazladır. Durgit Yönteminin Uygulama lanları : Detay ve mühendislik ölçmeleri, Yol boru hattı, sınır ölçmeleri, sayısal arazi modeli belirleme ( 3 boyutlu arazi modeli) gibi uygulamalarda kullanılır.

28 DGPS (Diferansiyel GPS) Ölçü Yöntemi DGPS ve RTK in ölçü yöntemi aynıdır. DGPS in donanımı en az referans, gezici alıcıdır. Referans noktasının genellikle konumu bellidir. (cm. duyarlığında) Radyonun görevi; sinyal gönderip almaktır. Referans noktasındaki GPS alıcısındaki radyo vericidir genellikle dahilidir. Bazen harici olabilir yani GPS e ayrıca bağlanır. Gezici alıcı genelde jalonşeklinde veya sırt çantasında olur. G dada radyo anteni ve radyo alıcısı vardır. R ve G da ayrıca data kontrol ünitesi vardır. Bunun nedeni, her an verileri kontrol etmek içindir. R da başlangıçtaki ayarlamalar için data kontrol ünitesi olmalıdır, G da konumu okumak için mutlaka data kontrol ünitesi olmalıdır. Donanımın GPS den farklılığı radyo alıcısı ve vericisi, data kontrol ünitesidir. Bu özellikler DGPS de ve RTK de aynıdır. GPS nteni Radyo nteni DGPS de alıcı ve antene ek olarak, radyo anteni ve radyo bulunur. Radyo GPS lıcısı Referans Noktası R daki donanım; Verici (radyo vericisi), Data Kontrol Ünitesi Harici radyo Data kontrol ünitesi

29 DGPS in Çalışma Prensibi İlk olarak data kontrol ünitesi yardımıyla, alıcıya referans noktasının bilinen koordinatları girilir. Referans noktasının koordinatı bilindiği için uydu-alıcı arasındaki uzaklık hesaplanabilir. R daölçü ile hesap arasındaki fark bulunur. Bu sayede herhangi bir t anındaki ölçünün hatası bulunabilir. Bu sırada ölçü noktasındaki G daaynı uydular görünmektedir. Referans noktasındaki radyo vericisi yardımıyla getirilecek düzeltmeler (ΔP (t)); G dakianten tarafından alınır ve t anında yani aynı anda (eş zamanlı) yapılan ölçüye bu düzeltme eklenerek G nın bulunduğu noktanın koordinatları belirlenebilir. P B (t) + ΔP (t) = P B (konum) Ölçü + düzeltmesi = konum DGPS de baz uzunluğu 500 km.ye kadar olabilir. RTK GPS de baz uzunluğu 50 km.ye kadar olabilir. DGPS sistemi kod ölçüsü kullandığı için duyarlık m ve metrenin altında (50 cm-m) arasındadır. DGPS; araç takibinde, CBS projelerinde, sınır belirlemede kullanılır. P 4B P P 3 P 4 P B P B P 3B P B G Referans Noktası

30 RTK (Gerçek Zaman Kinematik) Ölçü Yöntemi DGPS den farkı; kod ölçülerinin yanında faz ölçülerini de kullanmasıdır. RTK GPS in faz ölçüleri kullanıldığında duyarlığı -3cm dir. Bu yöntemde kod ve faz ölçülerine ait düzeltmeler G ya gönderilir. RTK ölçü yöntemi anında konum belirler, tamsayı faz belirsizliğinin çözülmesi gerekliliği sebebiyle ve radyo iletişimi dolayısıyla noktalar arasındaki bazlar kısadır. ( tamsayı faz belirsizliği fixed (sabit) olarak çözülür.) DGPS den farkı N tamsayı faz belirsizliğinin çözülmesi ve faz ölçülerinin de kullanılmasıdır. Bu yöntemde anlık konum belirlendiği için aplikasyonda kullanılabilir. Eğer aplikasyon noktalarının koordinatları data kontrol ünitesine girilirse noktanın yeri kolaylıkla bulunur. İmar adalarının aplikasyonunda kolaylıkla kullanılır. Birkaç tane gezici alıcı kullanılabilir. Bu şekilde işlem süresi azalır. Birden fazla R kullanılıyorsa G ların başlangıç ayarlamaları hangisinden ölçü alınıyorsa o R ya göre yapılır R G Referans Noktası G G

31 -) Sanal Referans İstasyonu Yöntemi (VRS/VBS):Sanal referans istasyonu tekniği GNSS ölçülerinde uzun süredir kullanılan bir kavramdır. VRS, üzerine alet kurulmamış hayali bir istasyon olup, gezen alıcıdan yalnızca birkaç metre uzaklıktadır. VRS noktasına ilişkin gözlem verileri, çevredeki referans istasyonlarının verilerinden yararlanılarak ve sanki VRS noktasında alet kurularak gözlem yapılmış gibi oluşturulur. Buradaki temel prensip, gezen alıcı için geçerli düzeltme parametrelerinin çalışma bölgesi çevresindeki birden çok referans istasyonu verisinden enterpoleile hesaplanmasıdır. Böylece gezen alıcının RTK ölçülerindeki bazı sistematik etkiler (iyonosfer, troposfer, anten faz merkezi, vb) en aza indirilmiş olmaktadır. VRS sisteminde işlem adımları şu şekilde özetlenebilir; -TUSG istasyonlarından veriler hesap ve kontrol merkezine sn aralıklarla aktarılır. -Gezen alıcı kendi yaklaşık konumunu (NME) formatında kontrol ve hesap merkezine gönderir. -Hesap ve kontrol merkezinde gezen alıcının hangi üçgen içerisinde olduğu belirlenir ve gezen alıcının yaklaşık koordinatları kullanılarak VRS verisi hesaplanır. -VRS verileri RTCM formatında gezen alıcıya gönderilir. -Gezen alıcıda standart RTK çözümü yapılarak konum belirlenir. -Gezen alıcı VRS verilerinden yararlanarak hesapladığı yeni konumunu tekrar kontrol ve hesap merkezine gönderir. CORS-TR ağının VRS sistemi ile kullanımına ilişkin bir tasarım;

32 -) lan Düzeltme Parametreleri Yöntemi (FKP): FKP, birkaç yıl önce lman firması SPOS tarından gündeme getirilmiş bir yöntemdir. Bu tekniğin temel prensibi VRS ile aynı olup, referans istasyonlarındaki bilgilerin gezen alıcılara aktarılmasıdır. ncak gezen alıcının yaklaşık konumunun bilinmesine gerek yoktur. FKP sisteminin özellikleri şu şekilde özetlenebilir; -Referans istasyonu verileri hesap merkezinde toplanır ve analiz edilir. -Hesap merkezinden gezen alıcıya tek yönlü iletişim vardır. -Yayınlana veriler referans istasyonu verileri ile ağa ilişkin olarak modellenmiş iyonosferik düzeltme katsayılarıdır. -Gezen alıcılar faz başlangıç belirsizliklerinin çözüm süresini kısaltmak ve doğruluğu artırmak için referans istasyonu verilerini ve iyonosferik düzeltmeleri kullanarak RTK icra ederler. -Bu yöntemle elde edilen düzeltmeler gezen alıcıda isteğe bağlı olarak enterpolasyonve/veya VRS amaçlı kullanılabilir. -Tek yönlü iletişim yeterlidir. -Yeni bir veri formatı gerektirir ve bu yöntemle aktarılan veri hacmi tek bir istasyon verisine göre oldukça fazladır. -Kullanıcı sayısında sınırlama yoktur.

33 3-) na-yardımcı Referans İstasyonları Yöntemi (MC): Bu yöntemin temel prensibi GNSS ağına ve gözlemlere ilişkin azami hata bilgisinin paket halinde gezen alıcılara gönderilmesidir. Böylece, ağa ilişkin ne kadar çok bilgi gelirse gezen alıcının kendi konumunu doğru olarak belirleme o kadar artacaktır. MC yönteminde, bir merkez referans istasyonu ve onun RTCM V3. Mesaj 004 formatında tüm ham ölçü verileri ile diğer referans istasyonlarının azaltılmış verileri birlikte kullanılmaktadır. Bu yöntem ağ düzeltmelerinin yayınlanması konusunda son kullanıcıya önemli katlılar sağlamaktadır ve bu alanda ilk uluslararası standarttır.