What is GPS?What is GPS?What is GPS?What is GPS?

What is a GPS

How does GPS work?How does GPS work?

GPS SegmentsGPS Segments

GPS Position AccuracyGPS Position AccuracyGPS Position Accuracy GPS Position Accuracy

GPS ApplicationsGPS ApplicationsGPS Applications GPS Applications

11

What is GPS?What is GPS?What is GPS?What is GPS?

The Global Positioning System (GPS) is a preciseworldwide radio-navigation system and consists of aworldwide radio navigation system, and consists of aconstellation of satellites and their ground stations,operated and maintained by the US Department ofoperated and maintained by the US Department ofDefense (DoD).

22

33

مبادئ عمل النظام

يعتمد النظام على مبادئ أساسية معروفة جيدا في مجال المساحة األرضية

:مبدأ التقاطع العكسي ) 1حسابينص يمكن أكثر أو نقاط ثالثة إحداثيات معرفة حالة ف أنه عل على أنه في حالة معرفة إحداثيات ثالثة نقاط أو أكثر يمكن حسابينص

إحداثيات أي نقطة مجھولة وذلك بالوقوف عليھا وقياس المسافات إلى تلك النقاط

:مبدأ المسافة بواسطة زمن سرعة اإلشارة ) 2المستقبل إلى القمر من اإلشارة سرعة زمن معرفة على)ريسيفر(يمكن بل ى ر إ ن ر إل ر ن ر ز ن ر(ي ي ى) ري

يتم الحصول على ) ث/ كم 300.000( الضؤاألرض وبضربه بسرعة المسافة

:التصحيح النسبي لألرصاد)3 ي) يحيعد ھذا النظام من النظم النسبية والتي تعتمد على جھازين أو أكثر في نفس مالوقت ومن ثم حساب إحداثيات النقاط المجھولة بالنسبة إلى النقطة المعلومة

44ويمكن بھذه الطريقة الوصول إلى مستويات عالية جدا في الدقة

How Does it Work?How Does it Work?The distance (x) The distance (x)

How Does it Work?How Does it Work?The distance (x) The distance (x) from one satellite from one satellite tells us we're tells us we're tells us we re tells us we re located located

h h somewhere on somewhere on the surface of an the surface of an imaginary sphere imaginary sphere centered on that centered on that satellite with a satellite with a radius of xradius of xradius of x.radius of x.

55

How Does it Work?How Does it Work?How Does it Work?How Does it Work?

f llf llDistance measurements from two satellites Distance measurements from two satellites limits our location to the intersection of two limits our location to the intersection of two spheres, which is a circle.spheres, which is a circle. 66

How Does it Work?How Does it Work?

A third A third measurement measurement measurement measurement narrows our narrows our location to location to location to location to just two just two points.points.

77

How Does it Work?How Does it Work?How Does it Work?How Does it Work?

A fourth A fourth measurement measurement measurement measurement determines determines which point is which point is which point is which point is our true our true l til tilocationlocation

88

999

How Does it Work?How Does it Work?4 satellites are needed for accurate location (3 if only 2D)

How Does it Work?How Does it Work?

4 time measurements correspond with 4 ‘pseudo-ranges’ (distances)4 time measurements correspond with 4 pseudo ranges (distances)

10

GPSكيفية عمل جھاز

ف أ ف فأ أ ف تخيل لو أنك في مكان ما من مدينتك، لو أنك تھت في تخيل لو أنك في مكان ما من مدينتك، لو أنك تھت في أمنطقة تبعد منطقة تبعد فييفييالطريق وسألت أحد ،أين أنا؟ و أجابك بأنك الطريق وسألت أحد ،أين أنا؟ و أجابك بأنك

حطة55 عن حطةل عن االطفاءاالطفاءل االطفاءاالطفاءميل عن محطةميل عن محطة 55

5 milesحيث ستكون حيث ستكون الشك أن ذلك سيكون رائعا لكنه غير كافيالشك أن ذلك سيكون رائعا لكنه غير كافي

ميل من محطة ميل من محطة 55في ھذه الحالة أنت موجود في منطقة في ھذه الحالة أنت موجود في منطقة

5 miles

ي يي ياالطفاءاالطفاء

1111

جھاز عمل GPSكيفية ز ل جھ ي GPSي

سألت شخص آخر فأخبرك أنك على بعد سألت شخص آخر فأخبرك أنك على بعد بأميال من المكتبةأميال من المكتبة77 ن بي ن ي

بعد عل أنك ف تع بعدأنت عل أنك ف تع من55أنت منأميال أميال أميال من أميال من 55أنت تعرف أنك على بعد أنت تعرف أنك على بعد أميال من أميال من 77و على بعد و على بعد االطفاءاالطفاءمحطة محطة ة كت ةال كت المكتبةالمكتبةال

1212

جھاز عمل GPSكيفية GPSكيفية عمل جھاز

ب 44شخص ثالث يخبرك أنك على بعد شخص ثالث يخبرك أنك على بعد ى بر ي بص ى بر ي صأميال من البيتأميال من البيت

األخرى الدوائر ستقطع الدائرة األخرىھذه الدوائر ستقطع الدائرة ھذه الدائرة ستقطع الدوائر األخرى ھذه الدائرة ستقطع الدوائر األخرى ھذهفي نقطة واحدةفي نقطة واحدة

أنت تعرف اآلن أين أنت بالضبط حيث أنت تعرف اآلن أين أنت بالضبط حيث ل ة ل ثل ل لذ ة ل ثل ل ھذا المكان يمثل المدرسة التي تريدھاھذا المكان يمثل المدرسة التي تريدھاذ

1313

The GPS SegmentsThe GPS SegmentsThe GPS SegmentsThe GPS Segments

SpaceSpaceSpaceSpaceUserUser

Colorado Springs

ControlControl 1414

GPS Position AccuracyGPS Position AccuracyGPS Position Accuracy GPS Position Accuracy

Many factors can affect the accuracy of GPS Many factors can affect the accuracy of GPS data. Accuracy can range from data. Accuracy can range from 1 1 centimeter to centimeter to data. Accuracy can range from data. Accuracy can range from 1 1 centimeter to centimeter to

over over 40 40 metersmeters

Significant Parameters:

S t llit Cl k E•Number of visible

Significant Parameters:

•Satellite Clock Errors•Ephemeris Errors•Atmospheric Effects

satellites•Satellite GeometryO i i

p•Receiver Errors•Operator knowledge and awareness

•Occupation time•Multipath

1515

Environmental FactorsEnvironmental FactorsEnvironmental FactorsEnvironmental FactorsG ll GPS i ff t d b thG ll GPS i ff t d b th•• Generally, GPS is unaffected by weather Generally, GPS is unaffected by weather

•• Heavy rain can weaken the signalHeavy rain can weaken the signal

•• Wet foliage impacts more than dry foliageWet foliage impacts more than dry foliage

••Humidity and Temperature Humidity and Temperature –– no effectno effect

•• Wind may have positive effect under forest canopyWind may have positive effect under forest canopy

16

What are the sources of error?What are the sources of error?What are the sources of error?What are the sources of error?

Errors (approximate)

Ionosphere 4.0 metresClock 2.1 m. mEphemeris 2.1 mTroposphere 0 7 mTroposphere 0.7 mReceiver 0.5 mMultipath 1 0 mMultipath 1.0 mTotal 10.4 m

17

Dilution of PrecisionDilution of PrecisionDilution of PrecisionDilution of Precision

•• DOP is an indicator of the quality of the geometry of the satellitesDOP is an indicator of the quality of the geometry of the satellitesq y g yq y g y

PDOP 8 0 t bl PDOP 4 0 ll tPDOP < 8.0 acceptable PDOP < 4.0 : excellent

High DOP (poor) Low DOP (good) 18

Multipath: GPS is line of sightMultipath: GPS is line of sight

1919

2020

2121

Applications of GPSApplications of GPSApplications of GPSApplications of GPS InIn--vehicle Navigation (car boat vehicle Navigation (car boat InIn--vehicle Navigation (car, boat, vehicle Navigation (car, boat,

airplane)airplane) Asset ManagementAsset Management ConstructionConstruction ConstructionConstruction Geologic Research & MiningGeologic Research & Mining Military Navigation and OperationsMilitary Navigation and Operations Mapping & SurveyingMapping & Surveying Mapping & SurveyingMapping & Surveying Precision AgriculturePrecision Agriculture Public Health Public Health Public SafetyPublic Safety Public SafetyPublic Safety Wireless CommunicationsWireless Communications 2222

Other Satellite SystemsOther Satellite Systems

Galileo Positioning System E S A (ESA) lt ti• European Space Agency (ESA) alternative

• 30 satellites on 3 orbital planes27 countries involved• 27 countries involved

• Major delays plaguing system• Fully operational by 2014• Fully operational by 2014• Compatible with GPS (U.S.)• Clocks 10 times more accurate than GPS clocks• Clocks 10 times more accurate than GPS clocks

GLONASSGLONASS- Russia’s counterpart is the US Global Positioning System (GPS)- 21 satellites on 3 orbital pathsp- Magellan and Trimble sell units that can utilize GLONASS signals- Moving towards compatibility with US and EU systems

23

GPSمزايا وأقسام جھاز

: GPSمزايا النظام في ♣ال يحتاج إلى وجود رؤية متبادلة بين النقاط الموجودة في األعمال المساحيةيوفر معلومات طول الوقت دون توقف وفي أي مكان على سطح األرض

ال يتأثر بالظروف المناخية المختلفةأذو كفاءة عالية في توفير المعلومات كث لة ا أ ا ا ا ال يحتاج استخدامه أيدي عاملة كثيرة التحديد المكان والزمان بدقة كبيرة

ا قت تة تفا ا أ الغ ذا ل تخ ت الت زة األ ف توفر األجھزة التي تستخدم لھذا الغرض وبأسعار متفاوتة حسب دقتھات

2424

:يمكن الحصول على معلومات ھامة كالتالي GPSمن خالل

) خطوط الطول ودوائر العرض ( اإلحداثيات الجغرافية للموقع •رارتفاع الموقع عن مستوى سطح البحر• ب ح وى ن ع و ع راتجاه سرعة المركبات والسفن والطائرات التي يتم تتبعھا بواسطة ھذا •

مالنظامالمسار الخطي للمركبات والطائرات والسفن إلى الھدف المحدد لھا •تقدير وقت الوصول إلى الھدف •التعرجات في المسار •نوع القمر االصطناعي ووقت عمله وتاريخه •

2525

What to look for and recordWhat to look for and recordعن ماذا تبحث وماذا تسجل ؟عن ماذا تبحث وماذا تسجل ؟

ElevationElevationقياس االرتفاعقياس االرتفاع SatellitesSatellites

ة ةاشا ةاشا نا ال ا ةاألق نا ال ا األقعع

األقمار الصناعيةاألقمار الصناعيةاشارةاشارة

LatitudeLatitudeدوائر العرضدوائر العرض LongitudeLongitudeرض ر رضو ر و gg

2626خطوط الطولخطوط الطول

الرئيسية العرض الرئيسيةصفحات العرض Mainصفحات Display Pages Main Display Pagesصفحات العرض الرئيسيةصفحات العرض الرئيسية

صفحة المعلومات صفحة الخريطة صفحة البوصلة

صفحة الطريق السريعصفحة الطريق 2727

الرئيسية العرض الرئيسيةصفحات العرض Mainصفحات Display Pages Main Display Pagesصفحات العرض الرئيسيةصفحات العرض الرئيسية

2828

2929