GPS-järjestelmän virhelähteitä ovat mm:

• Ratavirheet

• Kellovirheet

• Ilmakehä

• Satelliitti-
  geometria

• Monitiehei-
  jastuminen

• S/A

6.2.5 Virheet ja häirintä

6.2.5.1. Virhelähteet

GPS-paikannukseen syntyy virheitä kaikissa vaiheissa satelliitista vastaanottimeen. Satelliittien radat muuttuvat mm. maapallon vetovoiman ja pyörimisliikkeen vaikutuksesta ja näin syntyy ratavirheitä. Kellovirheitä esiintyy niin satelliitissa kuin vastaanottimessakin. Troposfääri ja ionosfääri vaikuttavat signaalin kulkunopeuteen. Muutos aiheuttaa luonnollisesti paikannusvirhettä. 

Eräs virhelähde on  monitieheijastuminen, jolla tarkoitetaan signaalin heijastumista antennin lähistöllä olevista heijastavista elementeistä, kuten vesi tai ikkuna. Tällöin vastaanotin ei havaitsekaan suoraan satelliitista tulevaa signaalia vaan heijastuneen ja viivästyneen signaalin. 

Lisäksi paikannustarkkuuteen vaikuttaa satelliittigeometria eli seurattavien satelliittien keskinäinen sijainti. Tarkin paikannustulos saavutetaan, kun satelliitit ovat suhteellisen kaukana toisistaan, mutta kuitenkin selvästi horisontin yläpuolella.

Jos GPS-vastaanotinta käytetään esim. tiheässä metsässä tai korkeiden rakennusten katveessa, niin suora näköyhteys satelliittiin saattaa katketa. Joissain tapauksissa on paikantaminen tällöin mahdotonta, tai jäljelle jäävien satelliittien keskinäinen geometria on paikannuksen kannalta huono.

Kuva 1. Huono satelliittigeometria, koska satelliitit ovat liian lähellä toisiaan. Paikannustarkkuus huononee (Dana).

Yllä olevassa kuvassa satelliittien sijainti (satelliittigeometria) on huono  vastaanottajaan nähden, ja  paikannuksen tarkkuus kärsii. Alakuvassa tilanne on päinvastainen. Satelliitit sijaitsevat kaukana toisistaan, ja paikannus on tarkempaa ja varmempaa.

Kuva 2. Hyvä satelliittigeometria. Hyvä paikannustarkkuus (Dana).

Alla olevassa kuvassa on taas esitetty, kuinka hyvällä satelliittigeometrialla ei ole merkitystä, jos mittauskohdassa on paljon katveita muodostavia esteitä. Jälleen paikannuksen tarkkuus kärsii huomattavasti.

Kuva 3. Katveet vaikuttavat huomattavasti paikannustarkkuuteen (Dana).

Häirintä

Anti-Spoofing on menetelmä, jolla P-koodi salataan niin, että sen vastaanotto on mahdotonta. Salatusta P-koodista käytetään myös nimeä Y-koodi. Koodin avain on ainoastaan sotilaskäytössä, eikä sitä ole koskaan julkaistu. 

GPS-järjestelmän valmistuttua myös C-koodi osoittautui Yhdysvaltain puolustusministeriön mielestä "liian tarkaksi" ja siksi käyttöön otettiin joitakin järjestelmän tarkkuutta tarkoituksellisesti huonontavia  menetelmiä.

Selective Availability-menetelmällä heikennetään paikannustarkkuutta. Selective Availability (rajoitettu saatavuus) on GPS:n häirintäsignaali, jolla tahallisesti heikennetään paikannustarkkuutta siviilikäytössä. Käytössä on kaksi eri menetelmää. Generoimalla satelliitin kelloon tai rataelementtiin pientä virhettä saadaan C-koodiin perustuvan paikannuksen tarkkuutta pudotettua huomattavasti.

Kuva 4. SA-häirinnän vaikutus paikannustarkkuuteen

(Markku Poutanen / Geodeettinen laitos)

Vasemmanpuoleisessa kuvassa on SA-häirintä päällä ja  GPS:n paikannustulos vaihtelee  maksimissaan lähes 100 metriä. Oikea puoli taas kuvaa tilannetta SA:n ollessa pois päältä, jolloin tarkkuus on selvästi parempi, ja vaihteluväli on suurimmillaan noin 10 metriä.

• Virheet käytännössä
• Takaisin etusivulle

Kuvien lähde: (Peter H. Dana, The Geographer's Craft Project, Department of Geography, The University of Colorado at Boulder)