DOP - satellittgeometri

Øverst: Stedlinjer fra satellitter med innbyrdes spiss vikel vil gi høy DOP-verdi. Nederst: Stedlinjer fra satellitter fordelt med ideell vinkel på himmelkula gir lav DOP-verdi. Det røde område illustrerer usikkerheten i posisjonen. I praksis vil posisjon være bestemt av mer enn tre satellitter.
Illustrasjon av HDOP
Lisens: CC BY SA 3.0
En maritim GNSS-mottager vil typisk presentere brukte satellitter fordelt på himmelkula over skipet på denne måten. Nederst presenteres HDOP i øyeblikket (0,7). I dette tilfelle bruker mottageren 8 GPS-satellitter og 8 GLONASS-satellitter.
Presentasjon av HDOP på mottager
Lisens: CC BY SA 3.0
Øverst: Antall GNSS-satellitter synlig i løpet av en 16-timers periode (2020). Midten: Variasjon i DOP-verdier over perioden basert på bruk av alle tilgjengelige satellitter. Nederst: Variasjon i DOP-verdier over perioden basert på bruk av kun GPS-satellitter (konstellasjon med 31 satellitter). Beregningen er basert på en posisjon i Nordsjøen uten hindringer som kan blokkere signal fra satellitter som er 10° over horrisonten (Trimble Planning Software).
Variasjon i DOP over tid
Lisens: CC BY SA 3.0

DOP er et måltall for nøyaktigheten på satellittbasert posisjonsbestemmelse, som følge av geometrien mellom satellittene. Ugunstig vinkel mellom satellittene vil gi en høy DOP-verdi og derfor unøyaktig posisjon. De fleste GNSS-mottagere vil vise DOP-verdier som en tallverdi for å synliggjøre systemets nøyaktighet i øyeblikket.

Faktaboks

etymologi:
Eng.: DOP = Dilution of Precision (norsk: forringelse av presisjon / nøyaktighet)
også kjent som:
GDOP, PDOP, HDOP, VDOP, TDOP

Generelt

I satellittnavigasjon bestemmes normalt posisjonen ut fra avstanden til minimum tre / fire navigasjonssatellitter. Hver avstand, som måles svært nøyaktig, vil danne en stedlinje på jordoverflaten. Er det en spiss vinkel mellom satellittene vil stedlinjene også ha innbyrdes spiss vinkel. Dette vil i sin tur medføre at en liten feil på avstandsmålingen, fører til en stor usikkerhet i selve posisjonen. DOP-faktoren er da forholdet mellom nøyaktigheten på avstandsmålingen og nøyaktigheten på posisjonen. DOP-verdien bør følgelig være så lav som mulig, helst i nærheten av 1,0. Ideelt sett bør satellittene ha en god spredning på himmelkula over mottagerposisjon for å gi lav DOP. Siden satellittene kontinuerlig beveger seg i sine baner på himmelkula vil DOP-verdien variere over tid, men vil kunne predikteres hvis man kjenner satellittenes baner. DOP-verdier mindre enn 5 vurderes normalt som bra.

Posisjonsfeil som funksjon av geometrien

Det finnes normalt fire forskjellige DOP-verdier. GDOP (Geometrical DOP) tredimensjonal nøyaktighet pluss tid, PDOP (Position DOP) for tredimensjonal nøyaktighet, HDOP (Horizontal DOP) for horisontal nøyaktighet, VDOP (Vertical DOP) for vertikal nøyaktighet og TDOP (Time DOP) for nøyaktigheten i tidsbestemmelsen. DOP-verdiens praktiske anvendelse kan belyses med et eksempel: Tenkt at selve avstandsmålingene til satellittene gjøres med en nøyaktighet på 10 meter, og mottageren viser HDOP på 2,5 og VDOP på 3,7.

  • Horisontal posisjonsnøyaktighet blir da: 10 meter x 2,5 = 25 meter
  • Vertikal posisjonsnøyaktighet blir da: 10 meter x 3,7 = 37 meter

Et høyt antall satellitter vil også bidra til å redusere DOP-verdien. De forskjellige GNSS-systemer er designet med optimale satellittbaner i forhold til å gi best mulig DOP-verdi, uansett hvor man befinner seg på jorden. Slik eksempelvis GPS-systemet er oppbygget vil en gjennomsnittlig HDOP verdi ligge omkring 1,5 og VDOP på litt over 2,0, litt avhengig av sted på jorden og hvor mange satellitter som er operative i øyeblikket. Er man i tette bymiljø eller i områder hvor fjell skjermer for satellittsignalet vil DOP-verdien kunne øke betraktelig.

De mest moderne GNSS-mottagere som kan motta signaler fra flere systemer (GPS, GLONASS, Galileo og BeiDou) vil normalt kunne se mellom 30 og 40 satellitter samtidig. I slike tilfeller vil man sågar kunne erfare DOP-verdier under én.

Historikk

Konseptet med presentasjon av geometrisk forringelse (GDOP) ble først introdusert på det landbaserte navigasjonssystemet Loran-C. I et landbasert nett av sendestasjoner vil geometrien være fast på et gitt punkt, og det vil være mulig å utarbeide kart som viser variasjon i DOP-verdi eller nøyaktighet. DOP-konseptet ble mer aktuelt ved introduksjon av GPS på slutten av 1980-tallet, da sendestasjonene (satellittene) der vil være i bevegelse på himmelkula. Nøyaktigheten vil dermed variere over tid på døgnet og DOP-verdien vil være særdeles nyttig for å evaluere systemets nøyaktighet.

Les mer i Store norske leksikon

Eksterne linker

Litteratur

  • Forssell, Børje (1991). Radionavigation Systems. Prentice Hall.
  • Kjerstad, Norvald (2019). Elektroniske og akustiske navigasjonssystemer. Fagbokforlaget.
  • Misra, Pratap; Enge, Per (2011). Global Positioning System. Ganga-Jamuna Press, MA, USA.

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg