Тема 3. Методы позиционирования.

В спутниковых технологиях измеряемые величины являются линейными.

Уравнение измерений

Псевдодальность

100_0698.

Поправка часов спутника, приемника, коррекция в тропосфере, ионосфере, шум аппаратный.

Часы на длину волны, по приемнику тоже, целое число длин волн, остальное то же самое.

Приемник считает разницу между пришедшим сигналом и своим сгенерированным сигналом. В фазовом приемник считает разницу фаз.

100_0700.

Основное уравнение космической геодезии. r=R+ro, R=r-ro

Режим позиционирования.

Позиционирование – определение пространственного положения объектов:

· Абсолютное – по отношению к системе координат, начало которой однозначно определено и в общем случае недоступно.

· Относительное – по отношению к другой точке, принимаемой за начало местной системы координат.

Абсолютный режим – получение координат в общеземной геоцентрической системе по кодовым измерениями псевдодальностей до спутников с точностью не выше первых метров.

У нас есть четыре переменные (x,y,z,t) и уравнение с 4 неизвестными печально, поэтому мы строим систему уравнений.

Точность первых метров.

Один спутник – есть сфера, два спутника – есть окружность, три – есть 2 точки на окружности (одна за орбитой земли).

Относительный режим.

Определение разности координат между пунктами из синхронных измерений (как кодовых, так и фазовых).

Абсолютный метод для фазовых измерений практически неприменим.

Определяющими для этого метода являются следующие условия:

· Синхронность наблюдений на обоих точках (мы должны видеть на обоих точках одни и те же спутники!).

· Координаты исходной точки

· Если расстояние достаточно велико, мы должны иметь возможность моделировать ошибки измерений или исключать – по мере удаления от базовой станции точность падает.

промежуточным методом является

Дифференциальный режим.

В принципе, это расширение абсолютного режима.

Измерения, основанные на введение дифференциальных поправок, определяемых базовой станцией, в результаты измерений, выполнены на перемещаемых приемниках.

Контрольно-корректирующая станция с известными координатами рассказывает потребителям дифференциальные поправки.

Дифференциальный метод по кодам – мы можем использовать расстояние 100-250-300 километров, при условии что мощность станции нам позволяет обслуживать такую зону. Так обычно 50-100 километров. В фазовом методе ошибки среды существенны – тут ограничиваются 30 километрами.

Это всё V-GPS (локальный GPS)

WA-GPS (wide area GPS) – широкозонный дифференциальный, или региональный GPS. Станции расставлены и обеспечивают местных пользователей поправками.

Алсо, мы же можем повесить спутники, которые будут передавать поправки бесплатно и без СМС.

WAAS бесплатно передают поправки. У нас их видно. Однако их дневные поправки становятся нашими ночными и огорчают пользователей.

В антоновиче про дифференциальные системы там, они говорят «платите нам бабло, берите приемник и пользуйтесь поправками».

Дифференциальная система в этой стране в лучшем случае представлена отдельными станциями. Но тут мы опоздали лет на 10, и мы уже реализовывем следующий этап.

Относительный метод точность 1-3 мм + мм на км расстояния; дифференциальный – если кодовый – начальные метры, объединенные – 10-1 см

[L] 2013-02-12

<контрольная>

КГЧ

Навигационное сообщение

Эфемериды

Альманах

</контрольная>

Дифференциальный метод работает кодовым методом. Точность – первые местры, на небольших расстояниях – дециметры.

Множественные опорные станции.

Принципиальная разница в том, что дифференциальный метод работает по кодовым данным, но по чисто фазовым данным метод дифференциальный не работает.

Это преобразование дифференциального методу к фазе несущей волны.

Точность дифф. метода ограничивается многопутностью кода и шумами, в то время как обработка фазовых данных вв большей степени подвержена влиянию ионосферных, тропосферных эффектов и ошибок эфемерид. Фазовая неоднозначность в этом методе выходит на 1 уровень.

Те же самые станции, те же самые поправки, но поправки уже вычисляются на другом уровне. Сама станция уже вычислять эти поправки не может, нужен вычислительный центр (поправки фазовые).

Методы формирования поправок.

Множественные опорные станции.

Кто-нибудь расскажет их методом доклада.

1. Метод FKP (flak man corrector parameter, метод площадных поправок) – для каждой станции вычисляется поправка, и методом интерполяции общая поправка.

2. Метод Max (maxi ahillory station, метод основной и дополнительной станций) – основное влияние – одна станция

3. VRS (virtual reference station, метод виртуальной базовой/опорной станций) – считаем поправку в вычислительном центре и делаем вид что рядом с нами стоит станция (с вычисленными координатами).

4. Комбинированный метод поправок (название у каждого своё: smart-leica, …) Передаются на приемник наблюдения всей сети, а мы сами их считаем.

1. На 1 шаге происходит измерение координат станций (фазовые набдюдения), вычисление невязок наблюдений.

2. Доставка поправок пользователю: трансляция (принят RTSM формат, поправки передаются всем кому нужно) и метод виртуальной станции (предполагает двустороннюю/двунаправленную связь, сначала приемник передает свои координаты от абсолютного метода. Форматы RTSM, CMR)

3. Вычисление финального решения (в поле координат или в поле измерений)

Использование кластерного метода более затратное – надо больше базовых станций.

Представление опорных станций – это наземные инфраструктуры базовых станций. Нормального термина нет, «Сети референсных станций», «Сети станций РТК».

Туда входит:

(это может быть темой доклада)

1. Сеть активных базовых станций (сети АБС)

2. Вычислительный центр (ВЦ)

3. Линии связи (две: от станции к ВЦ и от ВЦ к пользователю)

a. До ВЦ нужен хороший канал хоть как.

b. GPRS, GSM (через модем), etc

c. У нас в стране есть ограничение на пользование радиочастотой, туда входят даже радиостанции. Чтобы получить лицензию, нужно пройти проверку в ФСБ. Процесс получения лицензии у академии был затянут на год. Плюс вы получаете лицензию на регион. А еще она ограничена во времени.

d. 10-12 км – обычный радиомодем

Сеть активных базовых станций НСО

С 2007-2008 года. Активные БС фирмы Leica расположены в районных центрах. ВЦ стоит у нас здесь. Расположены БС на зданиях МВД, там им дают интернет.

Кроме обработки в реальном времени можно сделать пост-обработку, едем в поле без канала связи, а дома уже пересчитываем.

Применение инфраструктур.

· Создание и обновление кадастровых планов и карт межевания земель.

· Кадастровые планы это «кто где». Карты это понятно, межевание земель – это когда вы приехали и сказали «я тут участок купил, надо бы забор поставить».

· Определение границ земельных участков и объектов недвижимости. Мы работаем в реальности.

· Применение в области картографии и геодезии, определение координат пунктов геодезических сетей разных классов.

· Направление аэрофотосъемка, привязка к средствам фотографирования.

· Промышленное гражданское строительство. Управление тяжелой техникой, вынос оси.

· Проектно-изыскательные работы (прокладка трубопроводов, ЛЭП).

· Мониторинг смещения грунтов и сооружений. Куда и как смещается датчик.

· Коммунальное хозяйство.

· Высокоточная навигация на транспорте.

· Сельское хозяйство (экономия до 30% при условии точного сельского хозяйства)

Концепция виртуальной базовой станции.

VRS (Virtual Reference Station).

разработан в конце 90-х готов компанией Terrasat (германия).

Программное обеспечение центра управления сетью, на основании полученных от ровера предварительных координат, вычисляет дифференциальные поправки относительно произвольной точки, симулируемой внутри ровера.

Эти поправки могут быть посланы в сообщениях 20, 21 формата RTCM либо в собственных форматах производителя спутникового оборудования.

Каждый ровер получает индивидуальные поправки вычисляет уточненные координаты своего местоположения по технологии одиночной базовой станции.

Схема - 100_0179.

При работе с этими инфраструктурами следует дать некие представления о форматах данных.

RINEX – универсальный фотмат обмена данными в спутниковых технологиях. Представлен 3 основными видами файлов: .obs, .??o (момент времени, № спутника, измерения до него), .nav ~.**n ~.**g (навстар, глонасс) (данные навигационного сообщения), .met .**m (метеорологические данные – важно температура, давление, влажность)

RTCM – много версий, можно запихать в него почти всё что угодно

Формат CMR, CMR+ - формат в чем-то анаолгичный в RINEX, но в нем передаются строго ограниченные величины, например поправки в дальность.

RINEX является основным обменным форматом для всей спутниковой аппаратуры. Все данные изменений, архивы измерений. Изначально рассчитывался под GPS – 24 спутника, возникла проблема про дополнительные – произошла модификация. Еще одна модификация с глонассом. Третья версия – присутствуют данные о галилео, о китайцах, о третьей частоте, и уже начали писать программы которые могут этот третий RINEX использовать.

(Можно сделать доклад о RTCM)

(Конвертер данных RINEX – это не тольео RINEX, это ж блин ДИПЛОМ)

[L] 2013-02-26