DGPS. Що це таке, з чим його їдять, як послухати та декодувати ці сигнали.

 

    GPS (Global Positioning System) є супутниковою навігаційною системою, що дозволяє визначити своє місцезнаходження на Землі з використанням сигналів, які передають супутники. Вона працює за принципом триангуляції, коли приймач отримує сигнали від кількох супутників, визначаючи відстань до кожного з них за часом, протягом якого сигнал йде від супутника до приймача. Однак сигнал може бути спотворений через різні фактори:

Атмосферні явища (наприклад, процеси, що відбуваються в іоносфері та тропосфері).

Точність годинників на супутниках (хоча вони дуже точні, все ж є невеликі похибки).

Множинні відбиття сигналу від будівель чи земної поверхні (ефект "multipath" або мультиплексування).

Погана геометрія супутників (коли супутники знаходяться близько один до одного на небі).

Похибки орбіти супутників

 

    Все це призводить до неточності визначення місцезнаходження, що може коливатися від декількох метрів до десятків метрів у залежності від умов (або як карта ляже).

    Для усунення та коригування цих похибок була розроблена технологія DGPS, яка покращує точність традиційної GPS-системи, забезпечуючи набагато точніші вимірювання координат завдяки використанню корекційних сигналів від стаціонарних базових станцій. DGPS може покращити точність GPS на кілька порядків — з рівня декількох метрів до сантиметрів або навіть міліметрів, залежно від умов і методу корекції.

    Тобто основа цієї системи - базова наземна станція, або як її ще називають контрольно - коригувальна станція (ККС). Вона знаходяться в певній точці земної кулі. Координати цієї станції відомі з дуже великою точністю. Вона отримує  сигнали від супутників GPS і порівнює їх з власними відомими координатами. Оскільки її місце розташування вже відоме, вона може визначити величину похибки (диференційна похибка або дифпохибка) GPS-сигналу у своєму регіоні.   Ця похибка передаеться по радіо в діапазоні довгих хвиль (від 283.5 КГц до 325 КГц). Модуляція MSK, швидкість передачі або 100 або 200 бод. Дальність дїї таких ККС - від 50 до 300 км.  

Методи корекції сигналів:

RTK (Real-Time Kinematic) — це метод, який забезпечує найбільшу точність, до кількох сантиметрів або навіть міліметрів. RTK використовує фазову корекцію сигналів GPS, що дозволяє зменшити похибки в реальному часі.

Post-Processing (PPK) — цей метод застосовується після збору даних і дозволяє обробити сигнал та отримати точність до сантиметрів, але не в реальному часі.

Типи систем DGPS:

1. Морська DGPS: Використовується в морському судноплавстві для забезпечення точності навігації.
2. Наземна DGPS: Застосовується в сільському господарстві, на транспорті та в інших галузях, де важлива точність на землі.
3. Мобільні DGPS-системи: Використовуються на транспортних засобах, таких як автомобілі чи літаки, для навігації в реальному часі.

Як виглядає наземна станція ? 

    Мені вдалося віднайти в інтернеті декілька фото. Загальний вигляд станції такий. Непримітна цегляна хатинка. Чимось нагадує привідний маяк (NDB). Конструкція та розміри антени підказують, що частота передачі складає десь 300 КГц (на око).  

  З лівого боку на щоглі, заввишки метра чотири розташована купа GPS антен. 

       В середині приміщення знаходиться серверна стійка з обладнанням. На верху стійки знаходиться комп'ютер Advantech IPC-610 Industrial PC а внизу чотири GPS приймачі Trimble 4000RL IIR Precision GPS Receiver. В іншій частині хатинки знаходиться радіопередавач. Фото передавача нажаль не було.

     Що ж, спробуємо разом прийняти ці сигнали, декодувати їх, та поглянути що там передається. 

    Для цього буде потрібно приймач, щоб зміг прийняти передачу у верхній боковій смузі та програму - декодер.

     Для наглядності я буду використовувати свій KiwiSDR та MultiPSK. Станом на березень 2020 року на території України для морської навігації було три маяки.

    Мені вдалося прийняти сигнали лише Одеського маяка. Зрозуміло, що російські нелюди знищили маяк на острові Зміїний, та функціонування Єнікальського маяка, що у Криму під питанням. Декілька днів я моніторив цю частоту. Нічого не вдалося мені прийняти.

    Список частот маяків ТУТ.  PDF файл з морськими маяками по країнах  тут.

    А тепер як я це роблю і що в мене виходить. Щоб програма - декодер найкраще декодувала сигнал, приймач налаштовую на 1 КГц нижче від робочої частоти (це при умові приймання сигналу в USB). Так як частота передачі Одеського маяка складає 297.0 Кгц, приймач налаштовую на 296.0 КГц.

 

    В MultiPSK вибираю режим прийому DGPS (програма має бути активована до професійної версії). Далі перевірте, щоб фіолетовий курсор на водоспаді знаходився по центру сонограми. За мить почнуть декодуватися пакети.

    

 Одне з повідомлень.

11/11/2024 19:20:34
Message type        : 1 (Differential GPS corrections)
Station number      : 86 (Odesskiy UKR 297.0 kHz TXID 086 200bps)
Z-count             : 2082 ( 20 mn 49.2 s )
Sequence count      : 2
Number of words     : 17
Health              : 2 (UDRE scale factor=0.5)
Sat. ID|SF|UDRE|Pseudorange corr.  |Range rate corr.|IOD|CRC
25     |0 |<=1m|      -4.84 m      |   0.000 m/s    |77 |OK
31     |0 |<=1m|      -8.84 m      |   0.000 m/s    |58 |OK
20     |0 |<=1m|      -9.24 m      |   0.000 m/s    |57 |OK
26     |0 |<=1m|     -14.60 m      |   0.000 m/s    |31 |OK
18     |0 |<=1m|     -10.30 m      |   0.000 m/s    |203|OK
11     |0 |<=1m|      -9.02 m      |   0.000 m/s    |233|OK
29     |0 |<=1m|      -5.18 m      |   0.000 m/s    |29 |OK
28     |0 |<=1m|      -7.40 m      |   0.000 m/s    |6  |OK
12     |0 |<=1m|      -9.02 m      |   0.000 m/s    |59 |OK
5      |0 |<=1m|      -9.66 m      |   0.000 m/s    |4  |OK
    

    Як видно для супутника GPS з ідентифікатором 25 корекція відстані складає 4 метри 84 сантиметри, тобто супутник видає більші значення відстаней для цієї локації, а для 26 похибка взагалі складає 14 метрів 60 сантиметрів.

    Хто полюбляє DX-інг, можуть пополювати за далекими маяками, благо діапазон всього складає якихось там 41.5 КГц.

 

До зустрічі !

73 ! de UT2YR