Satelitní diferenciální korekční systém omnistar

Diferenciální korekce je metoda, která výrazně zvyšuje přesnost shromážděných GPS dat. V tomto případě se používá přijímač umístěný v bodě se známými souřadnicemi (základnová stanice) a druhý přijímač sbírá data v bodech s neznámými souřadnicemi (mobilní přijímač).

Data přijatá v bodě se známými souřadnicemi se používají k určení chyb obsažených v satelitním signálu. Poté jsou informace ze základnové stanice společně zpracovány s daty z mobilního přijímače s přihlédnutím k chybám obsaženým v satelitním signálu, což umožňuje eliminovat chyby v souřadnicích přijatých na mobilním přijímači. Musíte znát souřadnice své základnové stanice co nejpřesněji, protože přesnost získaná jako výsledek diferenciální korekce přímo závisí na přesnosti souřadnic základnové stanice.

Obrázek 19. Schéma fungování satelitního diferenciálního korekčního systému

Existují dva způsoby provádění rozdílové korekce, v reálném čase a s daty serveru. Níže se na ně podíváme podrobněji.

Diferenční korekce v reálném čase

V diferenciálním systému GPS v reálném čase základnová stanice vypočítává a vysílá (pomocí rádia) chyby pro každý satelit, když shromažďuje data. Tyto korekce přijaté mobilním přijímačem se používají k objasnění určené polohy. Výsledkem je, že na obrazovce přijímače můžeme vidět diferenciálně opravené souřadnice.

To se může hodit, když potřebujete vědět, kde se přímo v terénu nacházíte. Tyto upravené polohy lze uložit do souboru na úložném zařízení. Opravy přenášené v reálném čase obvykle používají formát v souladu s doporučeními RTCM SC-104. Všechny současné mapovací produkty Trimble mohou provádět diferenciální korekci v reálném čase.

Korekce rozdílu pomocí dat serveru

S diferenciálním GPS pomocí serverových dat zapisuje základnová stanice chyby pro každý satelit přímo do počítačového souboru. Mobilní přijímač také zaznamenává svá data do počítačového souboru. Po návratu z terénu jsou tyto dva soubory společně zpracovány pomocí speciálního softwaru, aby se vytvořil rozdílově opravený datový soubor roveru. Všechny mapovací systémy Trimble GPS obsahují software pro provádění tohoto typu diferenciální korekce.

Jednou ze skvělých vlastností mapovacích systémů Trimble je schopnost používat diferenciální korekci v reálném čase. Pokud během provozu v reálném čase dojde k přerušení rádiového spojení, přijímač bude nadále zaznamenávat neopravená data, která lze dále zpracovávat pomocí souborového diferenciálního GPS.

Satelitní diferenciální korekční systém

Satelitní diferenciální korekční systém (SBAS - Space Based Augmentation System). Satelitní asistenční systémy podporují zvýšenou přesnost signálu pomocí zpráv satelitního vysílání. Takové systémy se obvykle skládají z několika pozemních stanic, jejichž souřadnice polohy jsou známy s vysokou mírou přesnosti.

• · WAAS (Wide Area Augmentation System) – podporuje Federální úřad pro letectví USA
• · EGNOS (anglicky European Geostationary Navigation Overlay Service) – podporované Evropskou kosmickou agenturou
• WAGE (Wide Area GPS Enhancement) – podporováno Ministerstvem obrany USA pro armádu a autorizované uživatele
• MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System) – podporovaný japonským ministerstvem půdy, infrastruktury, dopravy a cestovního ruchu
• · Navigační systém StarFire - podporovaný americkou společností John Deere (komerční systém)
• · Starfix DGPS System a OmniSTAR - podporováno německou společností Fugro N.V. (komerční systém)
• · QZSS (anglický Quasi-Zenith Satellite System) – poskytuje Japonsko
• · GAGAN (GPS Aided Geo Augmented Navigation) – poskytuje Indie
• · SNAS (anglicky Satellite Navigation Augmentation System) – poskytuje Čína

Systém korekce zemního diferenciálu

Systém pozemní diferenciální korekce (angl. GBAS - ground-based augmentation system) a pozemní systém regionální diferenciální korekce. V systémech pozemní podpory jsou prostřednictvím pozemních radiostanic přenášeny dodatečné informační zprávy.
Možnosti systému korekce zemního diferenciálu

LAAS (Local Area Augmentation System) – poskytuje USA

Možnosti regionálního zemního diferenciálního korekčního systému

DGPS (Differential Global Positioning System)

(Dodatky ke globálním navigačním družicovým systémům, anglicky Rozšíření GNSS) - metody pro zlepšení výkonu navigačního systému, jako je přesnost, spolehlivost a dostupnost, prostřednictvím integrace externích dat do procesu výpočtu.

Ke zlepšení přesnosti určování polohy systémů GPS a GLONASS na zemském povrchu nebo v blízkém prostoru Země se používají satelitní a pozemní diferenciální korekční systémy. Poskytují určité oblasti informace o diferenciální korekci. Satelitní korekční systémy obvykle využívají geostacionární satelity.

• 1 Satelitní diferenciální korekční systém
• 2 Systém korekce zemního diferenciálu
  • 2.1 Možnosti systému korekce zemního diferenciálu
  • 2.2 Možnosti regionálního systému pozemní diferenciální korekce
• 3 Další navigační senzory
• 4 Viz také
• 5 Poznámky
• 6 Odkazy

Satelitní diferenciální korekční systém

Schéma principu činnosti satelitního diferenciálního korekčního systému

Satelitní augmentační systém (SBAS). Satelitní asistenční systémy podporují zvýšenou přesnost signálu pomocí zpráv satelitního vysílání. Takové systémy se obvykle skládají z několika pozemních stanic, jejichž souřadnice polohy jsou známy s vysokou mírou přesnosti.

• WAAS (Wide Area Augmentation System) – podporuje Federální úřad pro letectví USA
• EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) – podporována Evropskou kosmickou agenturou
• SKNOU (Systém podpory souřadnicového času a navigace Ukrajiny) - vyvinutý PJSC "JSC Radio-Electronic Measurements" na objednávku Státní kosmické agentury Ukrajiny. Provozují jej podniky SSAU, které jsou součástí Národního centra pro kontrolu a testování vesmírných zařízení.
• MZDA(anglicky Wide Area GPS Enhancement) – podporováno ministerstvem obrany USA pro armádu a oprávněné uživatele
• MSAS (Multifunkční satelitní augmentační systém) – podporovaný japonským ministerstvem půdy, infrastruktury, dopravy a cestovního ruchu
• Navigační systém StarFire- podporováno americkou společností John Deere (komerční systém)
• Systém Starfix DGPS A OmniSTAR- podporována nizozemskou společností Fugro N.V. (komerční systém)
• QZSS(angl. Quasi-Zenith Satellite System) – poskytuje Japonsko
• GAGAN(anglicky GPS Aided Geo Augmented Navigation) – poskytuje Indie
• SNAS(angl. Satellite Navigation Augmentation System) – poskytuje Čína
• SPOTBEAM
• IALA

Korekční systém pro GLONASS:

• SDCM - systém diferenciální korekce a sledování; plánuje se vysílání korekcí z geostacionárních družic systému MKSR: Luch-5A (16 západní délky) a Luch-5B (95 východní délky)

Systém korekce zemního diferenciálu

Pozemní diferenciální korekční systém (angl. GBAS - ground-based augmentation system) a pozemní regionální diferenciální korekční systém (eng. GRAS - pozemní regionální augmentační systém). V systémech pozemní podpory jsou prostřednictvím pozemních radiostanic přenášeny dodatečné informační zprávy.

Možnosti systému korekce zemního diferenciálu

• LKKS(místní kontrolní a korekční stanice) - ruský systém
• LAAS(English Local Area Augmentation System) – poskytuje USA

Oborové diferenciální korekční systémy

• MDPS (námořní diferenciální subsystém), námořnictvo, Ministerstvo obrany Ruské federace, Ministerstvo dopravy, GGP
• ADPS (diferenciální subsystém letectví)

Možnosti regionálního zemního diferenciálního korekčního systému

• DGPS (Differential Global Positioning System)

Další navigační senzory

Zvýšené přesnosti a spolehlivosti navigačních systémů lze dosáhnout pomocí dalších informací, které se používají při výpočtech polohy. Přídavné navigační senzory v mnoha případech používají zcela odlišné principy získávání informací, což nemusí nutně počítat s dopadem chyb nebo rušení.

Viz také

• A-GPS

Poznámky

Odkazy

• Dodatky ke globálním navigačním družicovým systémům

Informace o systémech diferenciální korekce O

Diferenciální korekce je technika, která výrazně zvyšuje přesnost shromážděných GPS dat. V tomto případě se používá přijímač umístěný v bodě se známými souřadnicemi (základnová stanice) a druhý přijímač sbírá data v bodech s neznámými souřadnicemi (mobilní přijímač).

Data přijatá v bodě se známými souřadnicemi se používají k určení chyb obsažených v satelitním signálu. Poté jsou informace ze základnové stanice společně zpracovány s daty z mobilního přijímače s přihlédnutím k chybám obsaženým v satelitním signálu, což umožňuje eliminovat chyby v souřadnicích přijatých na mobilním přijímači. Je nutné znát souřadnice základnové stanice co nejpřesněji, protože přesnost získaná jako výsledek diferenciální korekce přímo závisí na přesnosti souřadnic základnové stanice.

Existují dva způsoby provádění diferenciální korekce, v reálném čase a post-processing.

1.3.2 Diferenční korekce v reálném čase

V diferenciálním GPS v reálném čase základnová stanice vypočítává a vysílá (pomocí rádia) chyby pro každý satelit, zatímco shromažďuje data. Tyto korekce, přijaté mobilním přijímačem, se používají k upřesnění určené polohy. Výsledkem je, že na obrazovce přijímače můžeme vidět diferenciálně opravené souřadnice.

To se může hodit, když potřebujete vědět, kde se přímo v terénu nacházíte. Tyto upravené polohy lze uložit do souboru na úložném zařízení. Opravy přenášené v reálném čase obvykle používají formát v souladu s doporučeními RTCM SC-104. Systém GPS-SR530 může provádět diferenciální korekci v reálném čase.

1.3.3 Diferenciální korekce v následném zpracování

Při práci s diferenciálním GPS při následném zpracování zapisuje základnová stanice chyby pro každý satelit přímo do souboru počítače. Mobilní přijímač také zaznamenává svá data do počítačového souboru. Po návratu z terénu jsou oba soubory společně zpracovány pomocí speciálního softwaru, aby se vytvořil rozdílově opravený datový soubor roveru. Systém GPS-SR530 obsahuje software pro provádění diferenciální korekce v následném zpracování.

Závěr: Jednou ze skvělých vlastností mapovacího systému GPS-SR530 je možnost použití diferenciální korekce, a to jak v reálném čase, tak v postprocessingu. Pokud během provozu v reálném čase dojde k přerušení rádiového spojení (například se příliš vzdálíte od základnové stanice), bude přijímač nadále zaznamenávat neopravená data, která lze dále zpracovávat pomocí diferenciální korekce v postprocessingu.

1.4 Přijímač

Přijímač GPS vypočítává polohu s periodou kratší než jedna sekunda a poskytuje přesnost od decimetrů do 5 metrů při provozu v režimu diferenciálního měření. Přijímač má určitou hmotnost, velikost, kapacitu paměti pro ukládání dat a počet kanálů, které používá ke sledování satelitů.

Zatímco stojíte na jednom místě nebo se pohybujete, přijímač přijímá signály ze satelitů GPS a poté vypočítá vaši polohu. Výsledky výpočtu se zobrazí jako souřadnice na displeji přijímače. Přijímač GPS také vypočítává rychlost a směr pohybu, což vám umožňuje řešit problémy s navigací.

Přijímač GPS-SR530 provádí výpočty pomocí následujících frekvencí:

Měření frekvence L1 (12 kanálů) - měření celé vlnové délky nosnou fází, C/A kódem, přesným kódem;

Měření frekvence L2 (12 kanálů) - měření celé vlnové délky nosnou fází, P-kódem, selektivním přístupem AS.

Tyto dva způsoby zpracování se vzájemně nevylučují. Bez rozdílového zpracování mohou oba typy přijímačů vypočítat polohu pouze na základě kódových měření. Pokud ministerstvo obrany USA neimplementuje program selektivní dostupnosti (S/A), pak je přesnost lokalizace asi 30 metrů.

Moderní zemědělství zajišťuje dostupnost nápravných služeb. Systém diferenciální korekce je soubor metod, které mohou zlepšit parametry navigační výkonnosti: přesné ukazatele, spolehlivost a dostupnost integrace dat.

Jak se korekční služby od sebe liší?

Každá korekční služba má své vlastní charakteristiky a technické vlastnosti. Následující údaje mají při měření přesnost na centimetry:

• CenterPoint RTK– přesnost je menší než 25 mm, přijímá signál z přesné korekční služby ne dále než 15 tisíc m od základny. Používá se na farmách vzdálených do 15 km od základny RTK, nebo na volném prostranství. Služba může být užitečná pro zemědělské práce, kde může být vyžadována vertikální nebo horizontální přesnost.
• CenterPoint VRS– přesnost menší než 2,5 cm, dokáže opravit data ve velkých oblastech s dostupností GSM. Systém může poskytovat vysoce přesné indikátory. Používá se na farmách umístěných v oblasti pokrytí mobilních operátorů. Může být vyžadováno provedení práce na velkých plochách. Používá se k pásovému setí, odvodňování a urovnávání pozemků.
• CenterPoint RTX– přesnost je menší než 3,8 cm Korekce GNSS jsou odesílány prostřednictvím mobilního operátora a opakují se s indikátorem 3,8 cm s frekvencí 1,5”. Opravy jdou přímo do přijímače, který může být umístěn kdekoli. Používá se na farmách, které mají pokrytí RTK. Nezbytné pro zemědělské práce s přesností na 4 cm.

Systémy diferenciální korekce a monitorování pracující s decimetrovou přesností jsou:

• RangePoint RTX– přesnost od 5 do 10 cm Přenáší diferenciální GNSS korekce do mnoha zemí světa. Vhodné pro přijímače, které mají displej CFX-750 v Trimble FMX.
• OmniSTAR HP– přesnost je menší než 500 mm, od řady k řadě menší než 150 mm. Používá se pro efektivní setí obilí, zalévání a sklizeň. Pracuje v otevřeném prostoru.
• OmniSTAR XP / G2– přesnost měření až 100 mm. Vysoká účinnost při zavlažování a pěstování obilí. Používá se pro práci, kde je potřeba čistý satelitní signál GLONASS + GPS. Pracuje v otevřeném prostoru.

V Moskvě se k úpravě jízdních systémů používají také:

• SBAS (EGNOS);
• Trimble CENTER POINT RTX.

Indikátory přesnosti submetrů jsou poskytovány systémem OmniSTAR VBS. Chyba měření je od 15 do 20 cm Potřebné pro pěstování obilných plodin a zalévání.

O společnosti OmniSTAR

OmniSTAR je světovým lídrem v poskytování vysoce přesných služeb DGPS s korekcemi přenášenými prostřednictvím satelitních komunikačních kanálů. OmniSTAR je divizí společnosti Fugro Corporation, jejíž sídlo se nachází v Nizozemsku, USA a Austrálii. 250 kanceláří korporace ve více než 55 zemích zastupuje její zájmy v oblasti geodézie, určování polohy a geotechnologií pro aplikace na pevnině i na moři. OmniSTAR poskytuje komerční satelitní DGPS služby po celém světě a je lídrem ve vývoji a implementaci technologií DGPS. Řešení DGPS společnosti OmniSTAR bylo navrženo tak, aby splňovalo požadavky platné pro vysoce přesné polohovací systémy v pozemních aplikacích.

OmniSTAR (100 pozemních referenčních stanic, 3 centra pro nahrávání satelitních dat a 2 centra řízení sítě) poskytuje spolehlivou službu DGPS po celém světě 24 hodin denně, 365 dní v roce. Data ze služby OmniSTAR jsou přenášena ze sítě geostacionárních družic prostřednictvím komunikačních kanálů v pásmu L, což umožňuje využívat tyto služby každému uživateli, který si službu předplatil. Tento jedinečný systém automaticky poskytuje optimální řešení určování polohy pro všechny uživatele pomocí techniky známé jako Virtual Base Station (VBS). Tento způsob diferenciální korekce je přesnější než například vytváření diferenciálních korekcí z jediné referenční stanice nebo z virtuální základnové stanice s pevným umístěním.

Princip fungování

Systém OmniSTAR využívá síť referenčních stanic (nebo základnových stanic) k měření chyb signálu GPS způsobených atmosférou, časovou nepřesností a orbitálními vlivy. Data shromážděná těmito referenčními stanicemi jsou přenášena do Network Control Center, kde je kontrolována jejich integrita a spolehlivost. Poté jsou přijaté informace staženy do geostacionárních satelitů, které je předávají do pokrytých oblastí. Tento postup poskytuje uživatelským přijímačům rychlý přístup k datům vysílaným referenčními stanicemi. Uživatelské přijímače zpracovávají tato data ze všech dostupných referenčních stanic pro získání optimálního řešení určování polohy. Protože všechna data generovaná referenčními stanicemi OmniSTAR jsou dostupná pro uživatelské přijímače, je možné využívat všechny informace současně s přihlédnutím ke vzdálenosti mezi místy uživatele a referenčními stanicemi OmniSTAR. Tento přístup umožňuje vypočítat korekce zadáním odhadu hmotnosti pro každou referenční stanici jako funkci vzdálenosti k pracovní oblasti. V důsledku toho je získána jedna sada diferenciálních korekcí, optimalizovaná pro danou pracovní oblast, a je vytvořena virtuální základnová stanice. Tyto optimalizované korekce se vypočítávají pokaždé, když jsou informace přijaty ze satelitů. Díky tomuto přístupu je systém OmniSTAR vhodný pro statické i dynamické aplikace.

Možnosti předplatného pro službu OmniSTAR VBS:

• VBS Continental: Signál pokrývá celý kontinent (např.
• VBS Regional: Signál pokrývá vybraný region nebo stát
• Agri-License (zemědělská licence): VBS se generuje pro místní území vybrané uživatelem

Rozsah použití služby OmniSTAR:

• Sběr GIS dat
• Topografické průzkumy
• Precizní zemědělství
• Mapování a územní řízení
• Pátrací a záchranné operace
• Systémy pro sledování a určování polohy vozidel
• Navigace
• Monitorování prostředí
• Vojenské aplikace
• Monitoring podnikového majetku
• Letectví
• Aerogeofyzika
• Fotogrammetrie
• Bagrování

Výhody VBS

• VBS poskytuje vysoce přesné určení souřadnic pro velké oblasti
• VBS je velmi spolehlivý systém, který není závislý na jediné referenční stanici
• Při přepínání z jedné referenční stanice do druhé nedochází k žádným „skokům“ polohování.

Globální pokrytí

Služba OmniSTAR je založena na systému geostacionárních satelitů, které tvoří několik oblastí globálního satelitního pokrytí. Tento systém umožňuje dekódovat signály OmniSTAR téměř kdekoli na světě.

Flexibilní podmínky předplatného

Uživatelé OmniSTAR mají možnost přihlásit se k odběru ročně nebo na několik let najednou. Můžete se také přihlásit na několik měsíců. Navíc můžete službu OmniSTAR využívat každou hodinu (minimálně 150 hodin). Do přijímače uživatele se nahraje předplatné na určitý počet hodin a při využití rozdílové služby se toto číslo začne odpočítávat.

Spolehlivost technologie VBS

Všechny pozemní referenční stanice mají duplicitní komunikační kanál s řídicími centry sítě. Hlavní komunikační kanál je realizován na bázi pronajaté linky a záložní kanál je založen na vytáčeném připojení.

Primární a sekundární satelitní služba pokrývá většinu obydlených oblastí po celém světě. Pokud je detekována jakákoliv porucha v primární službě, jsou přijímače přijímající korekce OmniSTAR schopny automaticky přepnout na záložní službu.

Korekce OmniSTAR jsou nezávislé na jakékoli pozemní referenční stanici. Pro generování korekcí je použit matematický algoritmus váhového průměru VBS. Pokud tedy některá z referenčních stanic přestane fungovat, bude to mít jen malý dopad na celkovou přesnost systému.

Evropský a africký kontinent je pokryt několika satelitními službami DGPS. Na přání uživatele je možné dodatečně objednat automatické přepínání mezi více systémy.

Signály OmniSTAR nejsou ovlivněny bleskem ani elektrickými poli.