DOP چیست؟
میزان رقیق شدگی دقت (DOP) که مخفف عبارت Dilution of precision است یا میزان رقیق شدگی دقت هندسی (GDOP) که مخفف geometric dilution of precision می باشد.

 عبارتی است که در ناوبری ماهواره ای و علوم هندسی زمین برای تخمین پراکنش خطا به عنوان تاثیر ریاضی هندسه ماهواره های ناوبری بر صحت مشاهدات موقعیت یابی در نظر گرفته شده است. مفاهیم اولیه میزان رقیق شدگی دقت (DOP) بر گرفته از سیستم ناوبری لورن-سی (Loran-C)  می باشد (لورن-سی یک سیستم ناوبری رادیویی هایپربولیک فرکانس پایین است که براساس تقاطع سیگنال رادیو بیکن های مستقر در ایستگاه ها، گیرنده سیگنال تعیین موقعیت می گردد). ایده میزان رقیق شدگی دقت هندسی (GDOP) بیانگر نحوه اثر گذاری مشاهدات بر موقعیت نهایی ایستگاه اندزه گیری است.
 

اما DOP چگونه کار می کند؟

گیرنده های جی پی اس (GPS) و جی ان اس اس (GNSS) با استفاده از موقعیت ماهواره ها موقعیت کاربر را با استفاده از مثلث بندی به دست می آورند. این موقعیت یابی با استفاده از مثلث بندی در راستای افقی بسیار دقیق است اما در راستای عمودی از دقت کمتری برخورداری است. موقعیت یابی با استفاده از دکل های بی تی اس (BTS) مخابراتی مثال ساده ای از این نوع مثلث بندی می باشد. پراکندگی هندسی ماهواره ها به صورت گروهی در آسمان بالای گیرنده بر میزان رقیق شدگی دقت (DOP) اثر گذار است. هرچه ماهواره ها در یک منطقه به هم نزدیک تر باشند هندسه پراکندگی آن ها ضعیف تر است (عدد بر میزان رقیق شدگی دقت بزرگ تر است) و برعکس هرچه ماهواره ها در یک منطقه به هم دور تر باشند هندسه پراکندگی آن ها قوی تر می باشد (عدد بر میزان رقیق شدگی دقت کوچک تر است). درنهایت پراکندگی صحیح ماهواره ها موجب بهبود میزان رقیق شدگی دقت سه بعدی (موقعیت یابی) یا همان (PDOP) می شود.

انواع DOP:

میزان رقیق شدگی دقت (DOP) در عناوین مختلفی مطرح می شود.

• میزان رقیق شدگی دقت افقی (HDOP)
• میزان رقیق شدگی دقت عمودی (VDOP)
• میزان رقیق شدگی دقت سه بعدی یا موقعیت یابی (PDOP)
• میزان رقیق شدگی دقت زمانی (TDOP)
• میزان رقیق شدگی دقت هندسی (GDOP)

 این مقادیر به صورت ریاضی از موقعیت و وضعیت ماهواره های موجود در آسمان دید گیرنده تبعیت می کنند. گیرنده های جی ان اس اس (GNSS) امروزی مانند Xima S10 و Xima S10 L از برند هیرو (Hiro) امکان نمایش این مقادیر را برای کاربر فراهم کرده اند. برای درک بهتر میزان رقیق شدگی دقت (DOP) یک مثال تصویری می زنیم:



در تصویر بالا در حالت A شخصی از دو ایستگاه مختلف (فرض کنیم دو ماهواره مختلف)، موقعیت نقطه مجهولی را اندازه گیری کرده است. در حالت B محدوده خطای هر ایستگاه (ماهواره) در تخمین موقعیت نیز ترسیم شده است. محل نقطه مجهول در قسمت سبز رنگ مشخص می باشد. در حالت C دو ایستگاه اندازه گیری در یک راستا قرار گرفته اند و هندسه تعیین موقعیت ضعیف تری نسبت به حالت B دارند. همان طور که در حالت C مشاهده می شود با ترسیم محدوده خطا های دو ایستگاه، محل تخمینی برای موقعیت نقطه مجهول رشد می کند و این به منزله رشد رقیق شدگی دقت (DOP) می باشد.

تحلیل مقدار عددی DOP :
هرچه ماهواره ها در یک منطقه به هم نزدیک تر باشند هندسه پراکندگی آن ها ضعیف تر است (عدد بر میزان رقیق شدگی دقت بزرگ تر است) و برعکس هرچه ماهواره ها در یک منطقه به هم دور تر باشند هندسه پراکندگی آن ها قوی تر می باشد (عدد بر میزان رقیق شدگی دقت کوچک تر است). اما این اعداد می بایست در چه محدوده ای باشند؟

• عدد 1 برای میزان رقیق شدگی (DOP) به منزله حالت ایده آل می باشد. نشان دهنده بالاترین میزان اعتماد برای کاربری ها مختلف به دقت موقعیت یابی در تمامی زمان هاست.
• عدد 1- 2 برای میزان رقیق شدگی (DOP) به منزله حالت عالی می باشد. در این رتبه از اعتمادپذیری، پتانسیل مشاهدات اندازه گیری شده برای تقریبا تمام کاربری ها مناسب و دقیق است.
• عدد 2 – 5 برای میزان رقیق شدگی (DOP) به منزله حالت خوب می باشد. بیان گر حداقل میزان اعتماد پذیری برای تصمیمات دقیق است. این مقدار برای ناوبری های مسیر یابی برای کابران قابل اعتماد است.
• عدد 5 – 10 برای میزان رقیق شدگی (DOP) به منزله حالت متوسط رو به بالا می باشد. پتانسیل مشاهدات برای محاسبات قابل استفاده است اما کیفیت فیکس (Fix) همچنان امکان بهینه سازی دارد. در این حالت پیشنهاد می گردد به دنبال آسمان بازتری باشیم.
• عدد 10- 20 برای میزان رقیق شدگی (DOP) به منزله حالت متوسط رو به پایین می باشد. بیان گر سطح پایین اعتماد پذیری است. پتانسیل مشاهدات می بایست حذف گردند و یا با علم به دقت پایین به عنوان پارامتر های موقعیت یابی استفاده گردند.
• عدد بزرگ تر از 20 برای میزان رقیق شدگی (DOP) به منزله حالت ضعیف می باشد. در این حالت مشاهدات بی دقت هستند. برای مثال برای یک گیرنده با دقت شش متر مشاهدات موقعیتی با دقت 300 متر خروجی می دهند. پس می بایست از مشاهدات صرف نظر کرد.
• برای گیرنده های جی ان اس اس (GNSS) نقشه برداری در حالت برداشت تعیین موقعیت آنی (RTK)، عدد میزان رقیق شدگی (DOP) نباید از 9 بزرگتر باشد.
  
  

  برای درک اینکه DOP  چگونه محاسبه می شود، نیاز به درک آمار دارید. در واقع DOP نشان دهنده موقعیتهای خوب از ترکیب ماهواره های GPS است.

  با DOP بالا، موقعیت دقیق را انتظار نداشته باشید؛ اما هنوز هم می توان خوب باشد.

  با DOP کم، احتمالا موقعیت یابی نزدیک است، اما به یاد داشته باشید که این یک برآورد است، نه یک تضمین.

  
  سیگنال چیست؟

  ماهواره های GPS دو سیگنال رادیویی کم قدرت را به نام L1 و L2 ارسال می کنند. GPS غیر نظامی از فرکانس L1 1575.42 مگاهرتز در گروه UHF استفاده می کند. سیگنالها از طریق خط دیداری حرکت می کنند، به این معنی که آنها از طریق ابرها، شیشه و پلاستیک عبور می کنند اما از طریق اکثر اجسام سخت مانند ساختمان ها و کوه ها عبور نمی کنند.

  یک سیگنال GPS حاوی سه بیت اطلاعات مختلف - یک کد مستطیل شکل، داده های کوتاه مدت و داده های آلمانیا است. کد شبه تصادفی به سادگی یک کد که مشخص می کند که ماهواره اطلاعات را انتقال می دهد.هر ماهواره دادههایی را ارسال میکند که اطلاعات مدار را برای آن ماهواره و هر ماهواره دیگر در سیستم نشان میدهد.

  اطلاعات هلیکوپیک، که به طور مداوم توسط هر ماهواره ارسال می شود، شامل اطلاعات مهمی در مورد وضعیت ماهواره (سالم یا ناسالم)، تاریخ و زمان فعلی است. این قسمت از سیگنال برای تعیین یک موقعیت ضروری است.

  منابع خطاهای سیگنال GPS

  فاکتورهایی که می توانند ارسال سیگنال GPS را کاهش داده و در نتیجه بر روی دقت تاثیر می گذارند عبارتند از:

  * یونوسفر و تروپوسفر تاخیر - سیگنال ماهواره ای از طریق اتمسفر از بین می رود. سیستم GPS با استفاده از یک مدل داخلی ساخته شده است که مقدار متوسط تاخیر را به صورت جزئی برای این نوع خطا محاسبه می کند.

  * سیگنال چندگانه - این اتفاق زمانی رخ می دهد که سیگنال GPS از اشیاء مانند ساختمان های بلند یا سطوح سنگی بزرگ قبل از رسیدن به گیرنده منعکس شود که باعث افزایش زمان سفر سیگنال می شود و 100 البته خطا در تعیین موقعیت.

  *خطاهای ساعت گیرنده - ساعت داخلی گیرنده سیگنال دقیق نیست، بنابراین ممکن است اشتباهات زمان بندی بسیار جژئی ایجاد شود.

  * اشتباهات مدار- البته به عنوان اشتباه فصلی هم شناخته می شود، این اشتباهات از محل گزارش شده ماهواره ای است.

  * تعداد ماهواره ها قابل مشاهده – زمانی که گیرنده GPS ماهواره های بیشتری را ببیند دقت بیشتری خواهد داشت. ساختمان ها، زمین، تداخل الکترونیکی، یا ... می توانند دریافت سیگنال را متوقف کنند و باعث تعیین موقعیت شوند. گیرند های GPS عموما در داخل خانه، زیر آب یا زیر زمین کار نخواهند کرد.

  * هندسه ماهواره ای / سایه زنی - به موقعیت نسبی ماهواره ها در زمان معین اشاره می کند. هندسه ایده آل ماهواره ها زمانی به وجود می آید که ماهواره ها در زوایای گسترده نسبت به یکدیگر قرار داشته باشند و هندسه ضعیف زمانی حاصل می شود که ماهواره ها در یک خط یا در یک گروه تنگ قرار گرفته باشند.

  * تضعیف عمدی سیگنال ماهواره - دسترسی انتخابی (SA) یک تضعیف عمدی سیگنال است که توسط وزارت دفاع ایالات متحده تحمیل شده است. SA برای جلوگیری از استفاده سیگنال های بسیار دقیق GPS طراحی شده است. در ماه مه 2000 دولت SA را لغو کرد، که به طور قابل توجهی دقت گیرنده های GPS غیر نظامی را بهبود بخشید.

  
  پایان