Radioamatérský občasník
cz OK1KMR & OK1CJB Jaroslav Janata Czech Republic QTH: Říčany Loc: JN79hx EPC: #1217 swl-@-ok1cjb.cz SWL: OK1-15 512 cz
 
DGPS - diferenciální GPS
OK1UNL
08.03.2015
01160
 

GPS, neboli satelitní navigaci, zná snad každý, setkáváme s různými systémy ve světě. Americká GPS, původně vyvíjená pro potřeby US armády, evropský klon Galileo, ruský Glonass nebo čínský Beidou. DGPS je Diferenciální GPS, kde jsou chyby měření GPS korigovány. S chybami měření se potýká každý GPS systém, svoji roli hraje počet satelitů i jejich dráhy a řada dalších faktorů. ( údaje se z různých zdrojů poměrně liší).

  vliv max.chyba   V nepříznivém případě může být chyba i 10,4m. To je velký problém, např. v letecké dopravě či říční plavbě. Uvědomme si, dnes musí být říční loď schopna přesné plavby do plavební komory, letadlo nesmí vybočit z úzké VPD (vzletová a přistávací dráha) a potřeba přesné navigace je stále více zapotřebí.
Řešením pro minimalizaci navigační chyby je vyslání korekčního signálu. Předpokladem je existence alespoň jednoho přijímače GPS signálu, navíc o známých souřadnicích (tzv. referenční stanice). Tato referenční stanice vyhodnocuje odchylky měření v systému GPS od skutečného stavu své polohy a vypočítává korekce. Permanentní referenční stanice (např. CZEPOS, EUREF-IP) mají vlastní polohu vypočtenou dlouhodobým měřením Při vyšším počtu propojených referenčních stanic s malými vzdálenostmi od sebe (desítky kilometrů), je možno připravit síťové řešení výpočtu korekcí a interpolovat výsledky na virtuální referenční stanici v blízkosti uživatele.
Moderní referenční stanice je schopna poskytnout korekce k více družicovým polohovým systémům zároveň (např. GPS a GLONASS).
1 Model ionosféry  4,0 m
2 Hodiny satelitu  2,1 m
3 Model troposféry  0,7 m
4 Přijímač (šum)  0,5 m
5 Odchylka polohy družice  2,1 m
6 Vícecestné šíření signálu  1,0 m
  CELKEM  10,4 m
Zjištěné korekce se odesílají uživatelům typicky casterem NTRIP a protokolem RTCM. Přenos se děje za pomoci sítě Internetu, datového přenosu v mobilních sítích GSM, dlouhovlnného vysílání, případně signálu RDS. Pokud mají uživatelé přijímač uzpůsobený k příjmu korekcí DGPS a jsou dostatečně blízko referenční stanici, mohou svá měření zpřesnit.
Pokud není možný příjem korekcí on-line, je možné u profesionálních přijímačů data ukládat do speciálního formátu (např. RINEX) a provést tzv. postprocesní korekce až ve chvíli, kdy budou dostupná archivní data stejného formátu z referenční stanice. Jak vypadá schéma takové korigované navigace můžeme vidět na obrázku staženém kdesi z webu Kanadské pobřežní stáže. MF/LF vysílač (transmitter) vysílá korekční data ve formátu RTCM SC-104. A to nás právě zajímá.

Korekční data jsou vysílána ve formě zpráv, kterých existuje 63 typů, ne všechny se používají. Podrobný popis všech typů je nad rámec tohoto článku. Kvalitním zdrojem informací, kde jsou popsány nejběžnější typy zpráv, najdete v knize Dipl. Ing.Rolanda Proesche „ Technical Handbook for Radio Monitoring HF“. Z internetu (amazon) jsem stáhl její část, kde je právě popis DGPS na str. 219-224. / příloha 1/ Užitečné informace najdete v manuálu programu MultiPSK autora F6CTE. (link 1). Modulovaný signál obsahuje DGPS informaci a identifikaci stanice v souladu s komunikačním standardem
RTCM SC104 Vysílané zprávy jsou zejména typu 1, 3, 5, 6, 7, 9, 16.
DGPS data jsou vysílána ve frames (v datových rámcích). První dvě slova každého datového rámce obsahují identifikaci stanice, typ zprávy a sekvenci korekčních dat.Modulační rychlost (Baud rate per second) je 100 nebo 200Bps.
Dlouhovlnné DGPS vysílače, najdeme společně s majáky NDB v pásmu 283,5 – 325kHz. Jedná se o celosvětovou síť. Aktuální „callbook“ DGPS vysílačů sestavil známý DXer Alan G4TMV. / příloha 2 / Sledování těchto automatických stanic, které pracují v „majákovém režimu“ je zajímavým druhem dlouhovlnného DXingu právě v zimním období, kdy umožňuje sledovat podmínky šíření.
V ČR je pouze jedna stanice DGPS a to v obci Obříství na Labi (nr. Mělník). Jedná se jediný dlouhovlnný vysílač postavený a zprovozněný od r. 1989. Tuto automatickou stanici provozuje Povodí Labe -Ředitelství vodních cest.

Základní parametry: / viz příloha 3 / Kmitočet: 295kHz, ID stanice: 850 (851), modulační rychlost:100Bps, VF výkon: 200W. Stanice ID 850 na monitoru:

Programy pro příjem DGPS

Z programů, které jsou k dispozici bych uvedl následující dva:
  1. MultiPSK: Ovšem v bezlicenční verzi je funkční pouze 5 minut od spuštění programu. Umožňuje jak automatické tak manuální přepnutí rychlostí datového přenosu 100 nebo 200Bps.Funkční pouze při dostatečně silném signálu. Program dekóduje pouze základní informace, button „Basic display“ nebo lze zvolit button „Mes 3,7,16“ tzv. raritní zprávy. Ladění na stanici je následovné: kmitočet stanice např. 295kHz – 1kHz = 294kHz Nastavíme na stupnici přijímače 294kHz, shift 1kHz lze změnit. Nastavíme provoz USB. MultiPSK je schopen vykreslit pozici stanice do mapy. Praktický příjem je vidět na horním obrázku.
  2. Spectrum Lab DL4YHF: / link 2,3 / „Spectrum Lab“ jsem na rozdíl od MultiPSK nezkoušel. Není však důvod pochybovat, že je nefunkční. Je to freeware (zdarma) vysoce sofistikovaný program, jehož nastavení vyžaduje trochu času.
Na finále je nutné uvést, že s transceivery typu FT-8x7 mnoho štěstí neuděláte při příjmu NDB či DGPS. Na dlouhovlnných pásmech jsou radioamatérské transceivery poměrně „tupé“. Jistým řešením je LF konvertor. Já používám komunikační RX ICOM R-75. Problém může být i v balunu antény ( pokud jej používáte), v nevhodnosti materiálu jádra pro tyto nízké kmitočty.

Odkazy

Link 1: f6cte.free.fr
Link 2: www.qsl.net/dl4yhf
Link 3: www.qsl.net/dl4yhf/

Přílohy

1/ Dipl. Ing.Rolanda Proesch „ Technical Handbook for Radio Monitoring HF
2/ Alan Gale „World DGPS database
3/ Povodí Labe – ŘVC „Vysílač korekčních signálů DGPS v rámci RIS