GPS – błędy niezależne od zegarka

Rys. Istockphoto.com

GPS, czyli system globalnego pozycjonowania, to jedno z najczęściej używanych przez biegaczy udogodnień. Niestety zbyt często polegamy na nim w 100%, nie biorąc pod uwagę zawodności niewynikającej z błędów producenta. Istnieje sporo czynników, także zewnętrznych, które sprawiają, że zegarek może pokazywać błędne dane.

Tak na przestrzeni lat poprawiała się dokładność. Rys. www.gps.gov

Zegarek z GPS to dla znacznej części biegaczy podstawowe wyposażenie, bez którego w zasadzie biegać się nie da. Niestety wiele osób nie zwraca uwagi na zasadę działania zegarka oraz na to, że ma on pewne ograniczenia, które wcale nie muszą wynikać z nieprawidłowego działania urządzenia, a z niezależnych od zegarka ograniczeń systemu i czynników zewnętrznych. Gdy zegarek zawyży dystans albo zgubi sygnał, mało kto pomyśli, że spowodowały to właśnie warunki, tylko że pewnie ma słaby chip, kiepską antenę albo i jedno, i drugie. Jeśli jednak sięgnąć nieco głębiej niż tylko do tak prostych wyjaśnień, okaże się, że źródeł błędów jest znacznie więcej.

Opóźnienia w jonosferze i troposferze

Sygnał z satelity, przechodząc przez atmosferę, ulega opóźnieniu. Cywilne odbiorniki GPS korzystają ze specjalnych modeli, które wyliczają opóźnienie (skuteczność około 50%), ale nie mogą się równać z odbiornikami wojskowymi, które działają na dwóch częstotliwościach. Porównując sygnały o różnych częstotliwościach, można wyznaczyć opóźnienie. Opóźnienie nie jest stałe i zależy od wielu czynników,  jest on większe w przypadku niżej zawieszonych satelitów. Co więcej opóźnienie zależy od promieniowania słonecznego, więc mniejsze jest nocą. Opóźnienie rośnie także w okolicach geomagnetycznych biegunów i równika. Wpływ ma także częstotliwość nadawanego sygnału. W troposferze opóźnienia mogą być powodowane przez zmianę wilgotności, temperatury czy ciśnienia. W sumie opóźnienia – spowodowane zarówno przez jonosferę, jak i troposferę – mogą dać błąd pomiaru rzędu 7-18 m. W skrajnych przypadkach, np. przy burzach słonecznych, błąd może być znacznie większy.

Fot. Garmin

Sygnały odbite

Nowoczesne odbiorniki mogą do ustalania pozycji wykorzystywać także sygnał odbity, jednak z racji pokonanej dłużej drogi zwiększa się także czas, w jakim sygnał pokonuje odległość z satelity do odbiornika, a to powoduje błędy.

Błąd efemeryd

Nazwa brzmi nieco dziwacznie, ale jest jak najbardziej poważna. Błąd efemeryd polega na różnicy w rzeczywistym położeniu satelity a tym wyliczonym z danych orbitalnych. Błąd jest powodowany przez takie czynniki jak choćby grawitacja Słońca, Księżyca, a nawet wiatr słoneczny.

Rozmieszczenie satelitów i ich widoczność

Większość sobie pewnie zdaje sprawę, że im więcej satelitów jest widzianych przez odbiornik, tym większą może on uzyskać dokładność, ale to, jak satelity są rozmieszczone na niebie, ma również wpływ na błąd pomiaru. Niekorzystny wpływ ma ustawienie satelitów w linii bądź zbicie ich w grupie. Najlepiej, gdy są rozłożone po całym niebie w znacznych odległościach od siebie. Rozmieszczenie satelitów określa się skrótem PDOP i im mniejsza jego wartość, tym dokładność może być wyższa.

Błąd zegara w urządzeniu

Jest to tak naprawdę jeden z mniej ważnych czynników. Co prawda zegary stosowane w odbiornikach nie są tak dokładne jak te atomowe w satelitach, ale mimo wszystko dokładność jest na tyle duża, że zazwyczaj błąd tym spowodowany nie przekracza nawet jednego metra.