Kesalahan terbesar lainnya dalam penentuan posisi GPS disebabkan oleh atmosfer.
Perjalanan sinyal GPS yang relatif tanpa hambatan melalui ruang hampa virtual ruang berubah saat melewati atmosfer bumi. Melalui kedua pembiasan
dan difraksi, atmosfer mengubah kecepatan nyata dan, pada tingkat lebih rendah, arah isyarat
kedua
Penundaan Grup dan Fase
Ionosfer adalah bagian pertama dari atmosfer yang ditemui oleh sinyal GPS. Membentang dari sekitar 50 km hingga 1000 km di atas permukaan bumi. Itu
ionosfer memiliki lapisan yang kadang-kadang dikenal sebagai mesosfer dan termosfer yang sendiri terdiri dari daerah C, D, E, dan F (Gambar 2.2). Daerah C
dan D hanya ada pada siang hari, periode ketika daerah E dan F adalah
dibagi lagi menjadi F1 dan F2. Terjauh adalah daerah yang dikenal sebagai eksosfer.
Semua pembagian ini didasarkan pada kerapatan elektron, yang menurun seiring bertambahnya
lebih jauh dari bumi. Di sini mereka semua akan digabungkan di bawah istilah umum, the ionosfir. Bepergian melalui bagian atmosfer ini yang paling merepotkan
efek pada sinyal GPS dikenal sebagai penundaan grup dan penundaan fase. Mereka keduanya mengubah rentang yang diukur. Besarnya penundaan ini ditentukan oleh kepadatan dan stratifikasi ionosfer pada saat sinyal lewat
melalui itu.
Ketiga
Isi Elektron Total
Seperti disebutkan, kerapatan elektron ionosfer berubah dengan jumlah dan
dispersi elektron bebas yang dilepaskan ketika molekul gas terionisasi oleh sinar matahari radiasi ultraviolet. Kepadatan ini sering digambarkan sebagai kandungan elektron total atau TEC,
ukuran jumlah elektron bebas dalam kolom melalui ionosfer dengan luas penampang 1 meter persegi.
Ke empat
Ionosfer dan Matahari
Penundaan ionosfer berubah secara perlahan saat melewati siklus harian. Hal ini biasanya setidaknya antara tengah malam dan dini hari dan sebagian besar sekitar tengah hari setempat atau sedikit
setelah. Selama siang hari di lintang tengah, penundaan ionosfer dapat meningkat
menjadi sebanyak lima kali lebih besar daripada di malam hari, tetapi tingkat pertumbuhan itu adalah
jarang lebih dari 8 cm per menit. Hal ini juga hampir empat kali lebih besar pada bulan November,
ketika bumi mendekati perihelionnya, pendekatannya yang paling dekat dengan matahari, daripada itu
pada bulan Juli di dekat aphelion bumi, titik terjauhnya dari matahari. Efek dari
ionosfer pada sinyal GPS biasanya mencapai puncaknya pada bulan Maret, sekitar waktu titik balik musim semi
kelima
Gradien Ionosfer
Ionosfer tidak homogen. Itu berubah dari lapisan ke lapisan dalam area tertentu. Perilakunya di satu wilayah di bumi mungkin berbeda dengan perilakunya
di lain. Misalnya, gangguan ionosfer bisa sangat keras di
daerah kutub. Tetapi nilai TEC tertinggi dan variasi terluas di horizontal
gradien terjadi di pita sekitar 60 ° dari garis lintang geomagnetik. Pita itu terletak 30°
utara dan 30° selatan ekuator magnet bumi.
Baru diedit ………..
Ketinggian Satelit dan Efek Ionosfer Tingkat keparahan efek ionosfer bervariasi dengan jumlah waktu yang dihabiskan sinyal GPS untuk bergerak melalui lapisan. Sinyal yang berasal dari satelit di dekat cakrawala pengamat harus melewati ionosfer dalam jumlah yang lebih besar untuk mencapai penerima daripada sinyal dari satelit di dekat puncak pengamat. Semakin lama sinyal berada di ionosfer, semakin besar efek
ionosfer, dan semakin besar pula dampak gradien horizontal di dalam lapisan.
Besaran Penundaan Ionosfer Kesalahan yang ditimbulkan oleh ionosfer bisa sangat kecil, tetapi bisa jadi besar ketika satelit berada di dekat cakrawala pengamat,
ekuinoks musim semi sudah dekat, dan aktivitas bintik matahari mencapai maksimum.
Ini bervariasi dengan aktivitas magnet, lokasi, waktu, dan bahkan arah pengamatan.
Mempengaruhi Kode dan Pembawa Secara Berbeda
Untungnya, ionosfer memiliki sifat yang dapat digunakan untuk meminimalkan efeknya pada sinyal GPS. Ini adalah dispersif, yang berarti bahwa penundaan waktu nyata yang disumbangkan oleh ionosfer tergantung pada frekuensi sinyal. Salah satu hasil dari sifat dispersif ini adalah bahwa selama perjalanan sinyal melalui ionosfer, kode, modulasi pada gelombang pembawa, dipengaruhi secara berbeda dari
gelombang pembawa itu sendiri. Semua modulasi pada gelombang pembawa, kode P, kode C/A dan pesan Navigasi, tampak diperlambat. Mereka terpengaruh oleh
penundaan grup. Tapi gelombang pembawa itu sendiri tampaknya mempercepat di ionosfer. Hal ini dipengaruhi oleh penundaan fase. Mungkin tampak aneh untuk menyebut peningkatan kecepatan sebagai penundaan, tetapi, diatur oleh sifat konten elektron yang sama dengan penundaan grup, penundaan fase hanya meningkat secara negatif. Harap dicatat bahwa tanda aljabar dion adalah negatif dalam persamaan fase pembawa dan positif dalam persamaan pseudorange.
Frekuensi yang Berbeda Dipengaruhi Secara Berbeda
Konsekuensi lain dari sifat dispersif ionosfer adalah bahwa waktu tunda yang nyata untuk gelombang pembawa frekuensi yang lebih tinggi lebih kecil daripada untuk gelombang frekuensi yang lebih rendah. Artinya L1, 1575,42 MHz, tidak terpengaruh sebanyak L2, 1227,60 MHz. Fakta ini memberikan salah satu keuntungan terbesar dari penerima frekuensi ganda dibandingkan penerima frekuensi tunggal karena
pemisahan 28% antara frekuensi L1 dan L2 dari 347,82 MHz cukup besar untuk memfasilitasi estimasi penundaan grup ionosfer. Oleh karena itu, dengan melacak kedua pembawa, penerima frekuensi ganda memiliki fasilitas pemodelan dan penghapusan tidak semua kecuali sebagian besar bias ionosfer. Ketergantungan frekuensi efek ionosfer dijelaskan oleh ekspresi berikut (Klobuchar 1983 dalam Brunner dan Welch, 1993):
Rumus ……….
Dimana :
v = penundaan ionosfer
c = kecepatan cahaya dalam meter per detik f = frekuensi sinyal dalam Hz
TEC = jumlah elektron bebas per meter kubik
Seperti yang diilustrasikan rumus, waktu tunda berbanding terbalik dengan kuadrat dari frekuensi. Dengan kata lain, semakin tinggi frekuensinya, semakin sedikit penundaannya. Karenanya
kemampuan penerima frekuensi ganda untuk membedakan efek pada L1 dari pada itu L2. Model frekuensi ganda seperti itu dapat digunakan untuk mengurangi bias
ionosfer. Tetap saja, itu
jauh dari sempurna dan tidak dapat memastikan eliminasi efeknya.
Koreksi Siaran
Seperti disebutkan dalam Bab 1, koreksi ionosfer juga tersedia untuk single penerima frekuensi di subframe 4 dari pesan Navigasi. Namun, siaran ini
koreksi seharusnya tidak diharapkan untuk menghapus lebih dari sekitar tiga perempat dariefek ionosfer. Penting untuk dicatat seperti yang disebutkan sebelumnya bahwa di mana ada garis dasar pendek antara penerima GPS, efek ionosfer bisa kecil, tetapi sebagai baseline tumbuh begitu juga efeknya.
