Global Positioning System

6.2.4 Signaali

GPS -satelliitti lähettää kahta eri kantoaaltoa taajuuksilla L1 = 1575.42 MHz ja L2 = 1227.6 MHz.

Molempiin kantoaaltoihin on moduloitu sotilaskäyttöön tarkoitettu P-koodi taajuudeltaan 10.23 MHz ja sen lisäksi L1:een on moduloitu myös julkinen C/A-koodi, jonka taajuus on 1.023 MHz. Em. lisäksi kantoaaltoon moduloidaan myös itse navigointiviesti, jonka taajuus on 50Hz.

GPS sisältää kaksi erilaista palvelua. Toinen on Standard Positioning Service (SPS), joka on tarkoitettu kaikille GPS:n käyttäjille. Se perustuu L1-taajuuteen, joka sisältää julkisen C/A-koodin.

Toinen palvelu on Precise Positioning Service. Se on tarkoitettu sotilaskäyttöön ja se käyttää hyväkseen sekä L1- että L2-taajuutta. Näin ollen sotilaskäytössä päästään hieman parempiin paikannustarkkuuksiin. Sotilaskäyttöön tarkoitetun P-koodin häiritseminen on myös vaikeampaa.

Kuva1. Siviilikäyttöön tarkoitettu C-koodi

C-koodi sisältää 1023 bittiä ja toistuu 1000 kertaa sekunnissa. Mikäli vastaanotin kykenee erottamaan itse tuottamansa ja vastaanottamansa koodin välillä yhden bitin vaihe-eron, on sen paras mahdollinen tarkkuus yhden bitin edustama matka eli n. 30 cm. 

Navigointiviesti eli satelliittiviesti sisältää kolmea erilaista informaatiota, mutta se on jaettu viiteen lohkoon. Ensimmäinen lohko sisältää mm. GPS-viikon numeron, satelliitin kellon korjaustermit, datan iän ja tiedon satelliitin tilasta. Toisessa ja kolmannessa lohkossa ovat satelliitin ratatiedot. Lohkot neljä ja viisi sisältävät C-ja P-koodit vlittävän Pseudo Random Noise-coden (lyhemmin PRN), koordinoidun yleisajan, GPS-ajan ja kaikkien satelliittien A/S-tilan. PRN-koodissa on myös satelliitin tunnus, joita on kaikkiaan 37 kappaletta. Niistä viisi on varattu maa-asemille ja 32 satelliiteille.

Kuva 2. GPS-signaalin rakenne

Yllä olevassa kuvassa on malli siitä miten navigointiviesti lisätään kantoaaltoon. Ensiksi navigointiviesti moduloidaan sekä C/A- että P-koodeihin. Sitten C/A-koodi lisätään L1-taajuuteen ja P-koodi sekä L1- että L2- taajuuksiin.

Alla olevassa kuvassa on esimerkki kantoaallosta ja siihen moduloidusta koodista. Punainen on kantoaalto ja musta on joko C/A tai P koodi. Moduloitu kantoaalto on vihreä, jossa vaihe kääntyy 180 astetta aina, kun koodin tila muuttuu. 

Kuva 3. Kantoaaltoon moduloitu binäärikoodi (Poutanen 1998)

• Virheet ja häirintä

• Takaisin etusivulle

GPS-harjoitus 1

Tarvitset harjoitukseen huokean GPS-laitteen, PC-kaapelin, sekä paikkakuntasi peruskartan asemoituna paikkatietojärjestelmään.

Tutustu GPS-laitteesi käyttöliittymään sen verran, että saat nollattua sen jälkilokin (Track log). Käy sen jälkeen kävelemässä laitteen kanssa noin 1-2 km lenkki kartalla selvästi havaittavaa polkua tms. pitkin. Merkitse kartalta selvästi erottuvia pisteitä Waypointeksi ollessasi näillä pisteillä.

Pura pisteet (Waypoints) ja Track Log internetistä löytyvällä GPS Utility-ilmaisohjelmalla PC:lle. Siirrä ne edelleen paikkatietojärjestelmääsi peruskartan päälle jotian siirtoformaattia käyttäen (Save As).  Oliko polku paikallaan? 

Garmin eTrex-laitteen jälki (track) tulostettuna espanjalaisen peruskartan (UTM/WGS84) päälle.

Järjestelmässä on eri koodi siviilikäyttöön ja sotilaskäyttöön

Siviilikoodissa 1 bitti edustaa n. 30 cm matkaa

.

Kantoaaltoon moduloidaan siviilikoodi, sotilaskoodi sekä satelliittiviesti