Systémy diferenciální korekce ( global navigation satellite systems augmentation , anglicky GNSS augmentation ) jsou metody pro zlepšení výkonu navigačního systému, jako je přesnost, spolehlivost a dostupnost, prostřednictvím integrace externích dat do procesu výpočtu. Používaná zkratka je DGPS (Russian DGNSS - Differential Global Navigation Satellite Systems).
Zlepšit přesnost určování polohy navigačního zařízení GNSS na zemském povrchu nebo v blízkém prostoru Země. Podstatou většiny metod diferenciální korekce je zohlednění různých druhů korekcí získaných z alternativních zdrojů navigačním zařízením. Pro různé druhy aplikací jsou zdroji opravných informací USSI (jednotné sběrné stanice měření) [comm. 1] , jejichž referenční souřadnice jsou známy s vysokou přesností. Metody diferenciální korekce zpravidla poskytují opravy omezené oblasti Země. Kanály doručování dat diferenciální korekce mohou být různé, tradičně jsou to VHF, mobilní a satelitní komunikace.
Satelitní augmentační systém ( SBAS ) . Satelitní pomocné 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. Nachází se také pod názvem WADGPS (Wide Area Differential GPS) [1] .
Činnost satelitního diferenciálního korekčního systému (SDCS) lze znázornit následovně:
GDGPS je vysoce přesný diferenciální korekční systém GPS vyvinutý laboratoří NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) pro podporu požadavků na určování polohy, časování a určování v reálném čase vědeckých misí NASA. Budoucí plány NASA zahrnují použití Tracking and Data Relay Satellite System ( TDRSS ) k distribuci diferencovaných korekčních zpráv v reálném čase přes satelit.
Systém je obsluhován satelity TDRSS Correction Service (TASS). Navigační technologie GDGPS je založena na rozsáhlé globální infrastruktuře, včetně systému WAAS a segmentu OCX (Next Generation GPS Operational Control).
Použití rozsáhlé pozemní sítě referenčních stanic, inovativní síťové architektury a softwaru pro zpracování dat. Systém bude poskytovat přesnost určování polohy sub-decimetr (<10 cm) a přesnost času subnanosekund kdekoli na světě, na zemi, ve vzduchu a ve vesmíru, bez ohledu na místní infrastrukturu. V reálném čase bude k dispozici celá řada informací o stavu konstelace GNSS, environmentální údaje a podpůrné produkty.
Pro GPS, GLONASS, BeiDou a Galileo bude k dispozici celá řada vylepšení přesnosti, podpůrných služeb GNSS ( A-GPS ), situačního hodnocení a monitorování životního prostředí – globálně, jednotně, přesně a spolehlivě. [čtyři]
| GNSS | GPS | GLONASS | Galileo | Beidou/BDS | QZSS | IRNSS |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SDK GNSS | WAAS ( anglicky Wide Area Augmentation System ); WAGE ( Wide Area GPS Enhancement ) | SDCM | EGNOS ( anglicky European Geostationary Navigation Overlay Service) . | SNAS ( Satellite Navigation Augmentation System) | MSAS ( Multifunkční satelitní augmentační systém ) | GAGAN ( angl. GPS Aided Geo Augmented Navigation ) |
| Provozní organizace | US Federal Aviation Administration ; Ministerstvo obrany USA | Roskosmos | Evropská kosmická agentura | Čínský národní vesmírný úřad | Ministerstvo půdy, infrastruktury, dopravy a cestovního ruchu | Indická organizace pro výzkum vesmíru |
| Souřadnicový systém | WGS 84 (World Geodetic System 1984) [comm. 2] | PZ-90 (Parameters of the Earth 1990) [comm. 2] | GTRF 2000 (Galileo Terrestrial Referenfce Frame 2000) [comm. 2] | CGCS 2000 (China Geodetic Coordinate System 2000) [komunik. 2] | JGS (Japonský geodetický systém) [comm. 2] | WGS 84 |
| Pozemní segment (měřicí stanice) | WAAS - 20 v USA (kromě Aljašky); 7 na Aljašce; 1 na Havaji; 1 v Portoriku; 5 v Mexiku a 4 v Kanadě | 46 na území Ruské federace; 3 v Antarktidě; 1 v Běloruské republice; 2 v Kazachstánu; 1 v Arménii | 1 každý v Americe, 6 v Africe a 22 v Evropě | 16 měřicích bodů | ||
| Vesmírný segment (komunikační satelity) | Komunikační satelity "Inmarsat 4-F3" - 98 ° W; Galaxie 15 - 133°W; Anik F1R - 107,3°W | Komunikační satelity Luch-5A 167°E. d.; Luch-5B 16° západní délky d.; Luch-5V 95° východně d. | Komunikační satelity "Inmarsat 3-F2", "Inmarsat 3-F5" a ARTEMIS | Do roku 2020 se plánuje nasazení systému skládajícího se z 35 kosmických lodí, včetně: 5 satelitů na geostacionární oběžné dráze; 3 satelity na nakloněné geosynchronní oběžné dráze. | Komunikační satelity MTSAT-1R - 140° E a MTSAT-2 145° E | Komunikační satelity GSAT-8 GSAT-10 |
Systémy SBAS obvykle používají pouze jednu konstelaci GNSS, jako je GPS. SDMS Global Services je kompatibilní s více konstelacemi GNSS včetně GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou a QZSS a poskytuje přesnější, konzistentnější a spolehlivější určování polohy než SDDS. Korekční služby jsou také dostupné po celém světě, WAAS, SDKM, EGNOS a další jsou omezeny na určité regiony. Služby využívají celosvětovou síť základnových stanic s redundantní infrastrukturou pro výpočet a poskytování opravných služeb. Na všechny základnové stanice, korekční řešení a doručovací mechanismy dohlíží globální tým síťových inženýrů a IT profesionálů, aby bylo zajištěno určování polohy a spolehlivost vysílání ve většině světa. V těchto službách se zpravidla používá metoda SDGPS, která je pro regionální systémy NDGPS (Nationwide DGPS) obtížná.
| Řešení | Dostupnost (dosah) | Způsob doručení | Horizontální přesnost (RMS) | Vertikální přesnost (RMS) | Doba inicializace | Volitelná výbava | Informace poskytnuty |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Globální služby SSDC | Absolutní/lokální (rychlé) efemeridy a předvýpočet času | Široká oblast komunikace, internet (mobilní nebo satelitní komunikace) | 3 - 5 m, 2 - 50 cm (závisí na předplatném) | 6 - 10 m, 5 cm - 1 m (v závislosti na úrovni předplatného a způsobu komunikace) | < 1 - < 20 minut (v závislosti na komunikačním médiu) | Přístup ke globálnímu komunikačnímu systému (Internet) | Ephemeris-časové informace |
| SBAS (WAAS, EGNOS atd.) | Kontinentální | Komunikační satelit, internet (ve formátu SISNeT) | 1 m | 2 m | Okamžitý | Systémový rádiový přijímač | Ephemeris-časové informace;
informace o integritě navigačního pole; údaje o vertikálním ionosférickém zpoždění |
| Kinematika v reálném čase (RTK) (Single-Base RTK) | Místní | Rádio | 8 mm + 1,0 ppm (2 cm na 12 km od základnové stanice) | 15 mm + 1,0 ppm (2,7 cm na 12 km od základnové stanice) | Okamžitý | Rádiový modem (s datovým tarifem) | Fáze |
| Virtuální referenční stanice (VRS) (síťová RTK) | Regionální | Rádio nebo mobilní | 8 mm + 0,5 str./min (2 cm nebo lepší ve většině sítí) | 15 mm + 0,5 str./min (3 cm nebo lepší na většině sítí) | Okamžitý | Modem (s datovým tarifem) | Fáze |
TerraStar je služba korekce satelitů. Chyby pocházející z oběžných satelitů GPS/GLONASS se počítají na základnových stanicích služby TerraStar (více než 80 kusů). Poté tyto informace dorazí a jsou zpracovány v Kontrolním místě managementu. Odtud je již nahrána na geostacionární družice, které novelu vysílají. Vzhledem k tomu, že satelity jsou nad rovníkem, čím jižněji je uživatel, tím výše je satelit nad obzorem a tím lepší je signál. [5]
TerraStar poskytuje služby datové komunikace, které poskytují spolehlivá řešení polohování na úrovni centimetrů a decimetrů pro pozemní a vzdušné aplikace. Služba je založena na metodě PPP, kde se čas a skutečná efemeridová data používají ve spojení s GNSS přijímači k poskytování řešení na úrovni centimetrů pomocí pouze jednoho přijímače. Signály pocházejí ze 7 satelitů rovnoměrně rozmístěných podél rovníku (dva paprsky jsou vždy viditelné odkudkoli na Zemi). Síť TerraStar má tři řídicí centra. Data jsou vysílána samostatně na každý navigační satelit.
Služby korekce dat TerraStar jsou poskytovány ve spolupráci s předními výrobci GNSS přijímačů.
Služba TerraStar-M - maximální možná přesnost je cca 5 centimetrů. Služba TerraStar-D - Poskytuje přesnost v řádu 10 cm [6] [7] [8] [9] .
Služba zahrnuje monitory integrity TerraStar-X a RTK ASSIST zajišťující kontinuitu pozorování konstelací GNSS v prostoru i čase.
Služba TerraStar-X v kombinaci s TerraStar-C PRO poskytuje bezproblémovou (nepřetržitou přesnost na centimetrech na okrajích oblastí pokrytí).
RTK ASSIST a RTK ASSIST PRO udržují polohování na centimetrech po dobu až 20 minut po vypnutí korekce RTK a poskytují nezávislé polohování na centimetrech v oblastech, kde není RTK základna nebo pokrytí sítě. [deset]
V případě služby TerraStar jsou generované korekce přenášeny ke koncovým uživatelům prostřednictvím telekomunikačních satelitů Inmarsat.
| Řešení | TerraStar-L | TerraStar-C | TerraStar-C PRO |
|---|---|---|---|
| Plánovaná pozice | 40 cm (RMS) a 50 cm (95 %) | 4 cm (RMS) a 5 cm (95 %) | 2,5 cm (RMS) a 3 cm (95 %) |
| Výšková poloha | 60 cm (RMS) | 6,5 cm (RMS) | 5 cm (RMS) |
| Doba konvergence (inicializace). | < 5 minut | 30 minut | < 18 minut |
| Použitý GNSS | GPS/GLO | GPS/GLO | GPS/GLO/GAL/BDS |
| Podporovaná platforma | OEM7, OEM6 | OEM6 | OEM7 |
Služba Leica Geosystems je k dispozici ve dvou verzích jako předplatné na 1 nebo 2 roky: SmartLink - kompletní služba a SmartLink fill - omezená na 10 minut. SmartLink, který nevyžaduje použití RTK korekcí a umožňuje obejít se bez použití základnových stanic a RTK sítí neomezeně v čase. Přesnost určení plánovaných souřadnic při používání služby je oproti základnímu režimu RTK-NETWORK nebo RTK-Single poněkud snížena a umožňuje určit polohu s přesností 5 cm.
SmartLink fill je doplněk k technologii RTK pro oblasti s nestabilní komunikací, automaticky vyplní případné mezery v RTK (GSM, GPRS nebo Radio), přičemž udržuje přesnost asi 5 cm po dobu až 10 minut.
Leica xRTK je nový typ určování polohy, s přesností 10 až 30 cm.Technologie je založena na využití přídavných signálů v pásmu L z geostacionárních satelitů Terrastar. Zároveň jsou stanice pozemního segmentu družicové konstelace Terrastar (více než 80 jednotek) umístěné po celém světě využívány jako referenční (základnové) stanice. Technologie podporuje práci s lokálními souřadnicovými systémy [12] [13] [14] [15] .
TopNET GlobalGlobální satelitní služby TopNET poskytované společností Topcon jsou poháněny TerraStar. TopNET Global poskytuje přesnost 4-10 cm Předplatné se provádí prostřednictvím globálních satelitů v pásmu L, které poskytují korekci GPS+GLONASS PPP s dobou konvergence obvykle 20-30 minut. Délka předplatného je: 1, 3, 6 a 12 měsíců [16] [17] [18] .
SECORXSpolečnost Septentrio , výrobce vysoce přesných OEM a GNSS přijímačů pro námořní navigaci, oznámila v březnu 2018 spuštění korekční služby SECORX. Služba SECORX je určena pro majitele přijímačů Septentrio, kteří vyžadují vysoce přesné a spolehlivé určování polohy pomocí GNSS pomocí algoritmů PPP. Služby SECORX-C a SeCoRx-D umožňují na pevnině naší planety provádět práci s centimetrovou a decimetrovou přesností. Služba SECORX-60 poskytuje přesnost 10 cm v půdorysu a 20 cm na výšku na souši i na moři ve vzdálenosti až 60 km od pobřeží. Služba využívá technologii TerraStar [19] [20] .
Trimble RTXTrimble RTX (Real Time eXtended) je technologie vyvinutá společností Trimble Navigation . Poskytování korekčních služeb většině zeměkoule pomocí satelitních a atmosférických dat v reálném čase z globální sítě sledovacích stanic. Redundantní architektura systému, moderní zpracovatelská (procesní) centra na 3 kontinentech (Severní Amerika, Evropa a Austrálie), zajišťují monitorování globálních síťových systémů a redundanci sítě pro zajištění nepřetržitého provozu systému. Zálohovací službu zajišťuje systém Trimble xFill. Korekční služby Trimble RTX jsou dostupné pouze na souši.
Trimble RTX je exkluzivní pokročilá technologie PPP, která poskytuje horizontální polohování na úrovni centimetrů (2-2,5 cm s 95% spolehlivostí). v reálném čase, funguje bez omezení místní základnové stanice nebo sítě VRS (Precision Positioning System), korekce jsou dodávány po celém světě přes satelit nebo mobilní/IP. Systém spolupracuje se všemi GNSS GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou a QZSS a zajišťuje maximální spolehlivost a dostupnost. Minimální doba inicializace je 15 minut, přerušení signálu je 200 sekund. Trimble RTX není RTK. RTK vyžaduje použití buď dočasné nebo trvalé základnové stanice (korekce mohou být reprezentovány jako korekce VRS) a výkon závisí a je přímo ovlivněn vzdáleností od základnové stanice. Pro nejvyšší požadavky na přesnost může být vyžadována místní základnová stanice RTK. Zatímco RTK funguje tak, že opravuje zdroje chyb GNSS mezi místní základnou a roverem, Trimble RTX tyto chyby modeluje globálně. Trimble RTX je tedy k dispozici po celém světě, vysílá přes satelit nebo mobilní telefon a umožňuje uživatelům pracovat bez omezení místní základnové stanice RTK nebo STP.
Jedná se o rodinu korekčních služeb GNSS, které poskytují vysoce přesné určování polohy přes satelit nebo internet. Korekční služby Trimble RTX mají různé doby inicializace v rozmezí od 1 do 30 minut v závislosti na typu korekční služby. Většina přijímačů s podporou Trimble RTX vám umožní nastavit „práh konvergence“, který určuje, jaké úrovně přesnosti musí být dosaženo.
- CenterPoint (geodetický nebo základní) poskytuje přesnost 2-2,5 cm horizontálně a 5 cm vertikálně, s pravděpodobností 95%. Inicializace za méně než 1 minutu v rychlém režimu a 15 minut ve standardním režimu. Poskytované prostřednictvím satelitu nebo internetu (například prostřednictvím mobilního přenosu dat) prostřednictvím předplacené služby.
- xFill Premium (premium) poskytuje horizontální přesnost 2-2,5 cm s pravděpodobností 95%. Inicializace za méně než 1-2 minuty v rychlém režimu a 15-20 minut ve standardním režimu. Dodáváno pouze přes satelit.
- FieldPoint (pole) poskytuje horizontální přesnost 10-20 cm s pravděpodobností 95%. Více než 1 minuta inicializace v rychlém režimu a 15 minut ve standardním režimu.
- RangePoint (zemědělský) poskytuje horizontální přesnost 30-50 cm s pravděpodobností 95%. Inicializace za méně než 5 minut.
- ViewPoint (průzkum) poskytuje horizontální přesnost 50-100 cm s pravděpodobností 95%. Inicializace za méně než 5 minut.
Trimble CenterPoint RTX je služba následného zpracování pro určení polohy základnové stanice a kontrolních bodů. Funguje v ITRF2014 epoše 2005 a je k dispozici na www.TrimbleRTX.com. Současná epocha ITRF2014 má za následek malý rozdíl mezi souřadnicemi pozice v ITRF a souřadnicemi stejné pozice ve WGS84.
Trimble CenterPoint RTX se vyznačuje funkcemi QuickStart a CenterPoint RTX Fast Restart, což jsou funkce, které vám umožní rychle znovu inicializovat CenterPoint RTX v přesně známém bodě. Spuštěním přijímače na známém místě nebo na stejném místě, kde byl při posledním vypnutí, se CenterPoint RTX může plně inicializovat za méně než 5 minut.
Trimble xFill – Satelitní spojení se plynule zapnou, pokud dojde ke ztrátě rádia RTK nebo Cellular/IP na více než 200 sekund, zatímco signály GNSS se mohou ztratit až čtyři minuty, než přijímač vyžaduje plnou reinicializaci. Poskytuje zálohu dat RTK a VRS. Lze jej použít ke kompenzaci přerušení korekčního signálu s vysokou přesností po dobu trvání přerušení a ke zmírnění poškození. xFill běží bez problémů na pozadí, vypočítává pozice Trimble RTX a automaticky vyplní mezery v pozicích, pokud je zdroj korekce RTK nebo VRS uživatele přerušen kvůli selhání signálu buňky nebo ztrátě rádia. Korekce Trimble RTX jsou dodávány přes satelit, což umožňuje pokračování operací v terénu během přerušení signálu RTK/VRS a během většiny rušivých období, které činí RTK nefunkční. Xfill poskytuje přesnost polohování blízko CenterPoint RTX po celou dobu přerušení, čímž prodlužuje standardní službu, která je omezena na 5–20 minut.
| Dosah | Terestrický segment | Frekvence |
|---|---|---|
| RTXWN | Západní Severní Amerika | 1557,8614 |
| RTXCN | Střední Severní Amerika | 1557,8150 |
| RTXEN | Východní Severní Amerika | 1557,8590 |
| RTXSA | Latinská Amerika | 1539,8325 |
| RTXAE | Evropa/Afrika | 1539,8125 |
| RTXAP | Asie/Pacifik | 1539,8325 |
| RTXIO [comm. 3] | Střední Asie | 1545,5300 |
Služba je poskytována formou předplatného.
Systém OmniSTAR a Starfix DGPSStarfix DGPS System a OmniSTAR - podporovaný holandskou společností Fugro NV (komerční systém) souřadnicový systém WGS84. Satelitní služba OmiSTAR je určena pouze pro použití na souši, vnitrozemských vodních cestách, přístavech a přístavech, zatímco systém Starfix DGPS se používá na lodích a zařízeních provozovaných na moři) [22] . Při opuštění oblasti pokrytí se diferenciální služba automaticky vypne, při návratu do oblasti se automaticky opět zapne [23] . Pozemní segment OmniSTAR se skládá ze 100 pozemních referenčních stanic, 3 center pro nahrávání satelitních dat a 2 řídicích center (Network Control Centres). Opravy jsou generovány pomocí techniky známé jako Virtual Base Station (VBS). Možnosti předplatného OmniSTAR VBS:
OmniSTAR provozuje geostacionární komunikační satelity Inmarsat , Mobile Satellite Ventures (MSV) a dalších v osmi regionech pokrývajících většinu pevniny všech obydlených kontinentů na Zemi.
| Dosah | Terestrický segment | Název satelitu | Typ satelitu | Frekvence |
|---|---|---|---|---|
| zóna MSV [komunik. čtyři] | Východní podzóna USA (východní USA) | MSV-E | MSV-1 (USA), MSV-2 (Kanada) a o něco později MSV-SA (Latinská Amerika) | 1557,8450 |
| Střední podzóna USA (střední USA) | MSV-C | MSV-1 (USA), MSV-2 (Kanada) a o něco později MSV-SA (Latinská Amerika) | 1557,8350 | |
| Západní podzóna USA (západní USA) | MSV-W | MSV-1 (USA), MSV-2 (Kanada) a o něco později MSV-SA (Latinská Amerika) | 1557,8550 | |
| Severní, Střední a Jižní Amerika, včetně Karibiku (Severní, Střední a Jižní Amerika včetně Karibiku) | zóna ASAT | ASAT [comm. 5] | N/A | 1539,9325 |
| Západ Atlantského oceánu (Západ Atlantského oceánu) | zóna AORW | AOR-W | Inmarsat-3 F4 | 1539,9625 |
| Evropa, Afrika a Střední východ (Evropa, Afrika a Blízký východ) | zóna ESAT | ESAT | Inmarsat-3F2 | 1539,9125 |
| Indie, SNS, Střední východ (Indie, SNS, Blízký východ) [komunik. 6] | IOR zóna | IOR | Inmarsat-3F1 | 1539,9325 |
| Jihovýchodní Asie, Australasie, Západní Pacifik, Austrálie (Asie a Tichomoří) | zóna AUSAT | AUSAT | Delphini 1 | 1539,9625 |
| Austrálie a tichomořský okraj (Austrálie a tichomořský okraj) | POR zóna | POR [comm. 7] | Inmarsat-3F3 | 1539,9525 |
Systém Starfix DGPS - založený na frekvencích GNSS 2 a metodě PPP. Systém zahrnuje pozemní segment skládající se z 60 pozemních (základních nebo kontrolních a korekčních stanic) a vesmírný segment - 4 kosmické lodě Inmarsat (INMARSAT), zejména AOR-W (západní oblast Atlantského oceánu (Inmarsat-3F4)), POR (oblast Tichého oceánu (Inmarsat-3F3)), IOR (oblast Indického oceánu (Inmarsat-3F1)), ESAT (oblast východního (evropského) Atlantského oceánu (Inmarsat-3F2)). Dosah přesahuje 2000 km od pobřeží. Pokrytím systému je mnoho oblastí vod přilehlých moří a oceánů všech kontinentů s výjimkou pobřeží jihovýchodní Afriky. Severovýchodní Asie (Rusko) a centrální oblasti Světového oceánu. Udávaná přesnost určení polohy (s pravděpodobností 0,95) je 1-2 m na vzdálenost do 1000 km a 3 m na vzdálenost nad 2000 km. Vesmírný segment přenáší korekce na frekvenci 1600 MHz. Formát dat odpovídá standardu RTCM-104 verze 2.0. Sběr dat se provádí v řídicích centrech v Houstonu (USA), Perthu (Austrálie) a Eike. (stejně jako u OmniSTAR ), kde je analyzována a společně zpracovávána jejich spolehlivost. Po zpracování jsou uživatelům předány opravné informace (diferenční korekce, parametry základnové stanice a speciální zpráva standardu RTCM SC-104 ) [30] .
Navigační systém StarFire - podporován americkou firmou John Deere (komerční systém), souřadnicový systém WGS84. Poskytuje přesnost za 24 hodin méně než 4,5 cm Myšlenka mapování výnosů pomocí GPS přijímačů a počítadel obilí se objevila v roce 1994. Přesnost GPS, stále využívající selektivní dostupnost, však byla příliš nízká. V roce 1997 byl vytvořen tým z John Deere , Stanford University a inženýrů NASA z Jet Propulsion Laboratory [31] . Rozhodli se vytvořit DGPS systém, který se zcela lišil od podobných systémů jako WAAS.
Systém StarFire využívá metodu dvou frekvencí. K tomu přijímač zachytí signál P(Y), který je vysílán na dvou frekvencích L1 a L2, a porovná vliv ionosféry na dobu šíření obou frekvencí (fáze 2 signálů) a vypočítá korekci pomocí specializovaný software. V době vývoje to byla z hlediska elektroniky drahá metoda. Po výpočtu korekcí na základnových stanicích jsou informace předány uživateli. StarFire přenáší tato data rychlostí 300 bitů za sekundu, přičemž se opakuje jednou za sekundu. Změny jsou obvykle účinné do 20 minut.
Ve svém počátečním nasazení StarFire používal sedm referenčních stanic v kontinentálních Spojených státech. Korekce generované na těchto stanicích jsou odesílány do dvou redundantních zpracovatelských stanic (jedna z nich je umístěna společně s referenčním/monitorovacím místem) a poté je výsledný signál vysílán ze stanice východního pobřeží USA. Všechny stanice jsou připojeny přes internet, s vyhrazenými ISDN linkami a VSAT linkami jako zálohami. Přijaté signály byly přenášeny přes satelit Inmarsat III.
Později byly v Jižní Americe, Austrálii a Evropě vytvořeny další sítě StarFire, z nichž každá funguje ze svých vlastních referenčních stanic a přenáší data na své vlastní satelity. Jak se používání tohoto systému rozšiřovalo, padlo rozhodnutí spojit různé „lokální“ sítě do jediné globální sítě. Dnes síť StarFire provozuje dvacet pět stanic po celém světě, které počítají a přenášejí data.
Systém SkyFix a SkyFix XP provozuje společnost Racal Survey Limited a pokrývá všechny hlavní oblasti světa, kde probíhají nejaktivnější procesy těžby a průzkumu přírodních zdrojů. Přenos diferenciálních korekcí se provádí prostřednictvím komunikačních satelitů Inmarsat . SkyFix poskytuje přesnost asi 3 m a lepší v široké oblasti; navíc při použití několika CCS se přesnost zvyšuje na 1 m. SkyFix implementuje prostředky pro sledování fungování prvků systému, sledování výkonu a integrity. Údaje o jakékoli poruše se spotřebitel rychle dozví. Racal Survey pronajímá kanály 4 satelitů Inmarsat. Předpokládá se, že síť KKS bude zahrnovat asi 60 stanic roztroušených po celém světě. Systém SkyFix by měl využívat nejen signály GPS, ale také GLONASS. Systém zahrnuje dvě řídicí centra (v Aberdeenu a Singapuru), síť referenčních stanic po celém světě a několik monitorů, 5 stanic pro stahování se nachází v Houstonu (USA), Abu Dibi (SAE), Kapském Městě (Jižní Afrika) Perth ( Austrálie), Gunhilly (Velká Británie). K poskytování opravných informací spotřebitelům využívá systém SkyFix specializované kanály na satelitech systému Inmarsat - AOR-E (Atlantic Ocean Region East), AOR-W (Atlantic Ocean Region West), IOR (Indický oceán region), POR ( oblast Tichého oceánu). Oblast pokrytí SkyFix pokrývá všechny hlavní oblasti vysoce přesných geodetických prací po celém světě, včetně pobřežních oblastí. Nápravné stanice jsou umístěny. [33]
SkyFix XP poskytuje decimetrovou přesnost (asi 10 cm v půdorysu a 15 cm na výšku) určení souřadnic bez omezení vzdálenosti přijímače od referenčních stanic. SkyFix XP překonává všechny stávající systémy, pokud jde o přesnost a rychlost při určování polohy námořních a říčních plavidel, pro sběr a zpracování dat pro těžbu ropy a zemního plynu a průzkum nerostů, stavební a hydrografické průzkumy.
SkyFix XP implementuje novou techniku SDGPS, která využívá globální síť referenčních stanic Thales umístěných tak, aby nepřetržitě přijímaly data ze všech satelitů GPS, aby průběžně aktualizovaly rozdílové korekce na referenčních stanicích, což má za následek skutečně globální pokrytí. Vysoce přesná data GPS.
SDGPS, jako technika pro určování pozic na základě dat GPS, je založena na použití diferenciálních korekcí spojených s konkrétním satelitem GPS v konstelaci, a nikoli s konkrétní referenční stanicí. Dosaženo nepřetržitým monitorováním satelitů na jejich oběžné dráze ze sledovacích stanic Thales Corporation, čímž se identifikují nepřijatelné chyby pro každý satelit a odmítají se nespolehlivá data. Zároveň jsou zavedeny lokální troposférické a ionosférické korekce založené na dvoufrekvenčním GPS měření. Efekty vícenásobných odrazů a interních zpoždění přijímače jsou odstraněny během následného zpracování.
Systém SkyFix XP se výrazně liší od tradičních diferenciálních metod GPS, které používají přesně známé souřadnice referenční stanice k určení rozdílových korekcí měření prováděných rovery na aktuálně dostupných satelitech v konstelaci GPS. Tyto korekce pseudovzdálenosti jsou přenášeny ve formátu RTCM SC-104 pro výpočet polohy. Tento přístup umožňuje získat pouze jednu verzi oprav, které zohledňují pouze zdroje chyb spojených s daty z dostupných referenčních stanic. SkyFix XP taková omezení vzdálenosti přijímače od referenčních stanic zcela eliminuje.
| Kraj | Země | Umístění |
|---|---|---|
| Severní Amerika | Kanada | Halifax |
| USA | San Francisco | |
| Tampa | ||
| Houston | ||
| New Orleans | ||
| Mexiko | Ciudad del Carmen | |
| Jižní Amerika | Brazílie | Macae |
| Panama | Panama | |
| Falklandy | Port Stanley | |
| Afrika | Keňa | Mombasa |
| Jižní Afrika | Durban | |
| Kapské město | ||
| Namibie | Walvis Bay | |
| Angola | Luanda | |
| Gabon | Port Gentil | |
| Nigérie | Port Harcourt | |
| Mosambik | beira | |
| Asie | Spojené arabské emiráty | Abu Dhabi |
| Indie | Bombaj | |
| Japonsko | Saporo | |
| Hongkong | ||
| Filipíny | Manila | |
| Malajsie | Kuala Lumpur | |
| Singapur | ||
| Rusko | Nogliki | |
| Indonésie | Riau | |
| Austrálie | Austrálie | Darwin |
| Tlumič | ||
| koště | ||
| Adelaide | ||
| Perth | ||
| Sydney | ||
| mohyly | ||
| Evropa | Španělsko | Cádiz |
| Itálie | Řím | |
| Norsko | Hamerfest | |
| Bergen | ||
| Bronnoysund | ||
| Molde | ||
| Skotsko | Samburg | |
| aberdeen | ||
| Holandsko | Den Helder | |
| Švédsko | Stockholm | |
| Anglie | Flamborough | |
| norwich | ||
| Biskajský záliv | ||
Monitory integrity jsou umístěny v Aberdeenu (sever) a Kapském Městě (jih), záložní v Perthu (jih) a Houstonu (sever) [34] [35]
Pozemní síť SkyFix navíc podporuje systém SDGPS, který je monitorován a provozován 24 hodin denně. Chyba přesnosti je menší než 2 m, oblast pokrytí se středem korekční stanice je více než 2000 km, cyklus aktualizace informací je 5 sekund. Systémy Starfix používají zprávy RTCM SC-104 [36] .
| Dosah | Terestrický segment | Název satelitu | Typ satelitu | Frekvence |
|---|---|---|---|---|
| Západ Atlantského oceánu (Západ Atlantského oceánu) | zóna AORW | AOR-W | Inmarsat-3 F4 | |
| Na východ od Atlantského oceánu (Východ Atlantského oceánu) | Zóna AORE | AOR-E | Inmarsat-3 F5 | |
| Indie, SNS, Střední východ (Indie, SNS, Blízký východ) [komunik. osm] | IOR zóna | IOR | Inmarsat-3F1 | |
| Austrálie a tichomořský okraj (Austrálie a tichomořský okraj) | POR zóna [komunik. 9] | POR | Inmarsat-3F3 |
Pozemní diferenciální korekční systém ( GRAS - ground - based regional augmentation system )) je diferenciální korekční systém ( DGPS ), ve kterém jsou prostřednictvím pozemních VHF stanic v rámci pokrytí základnové stanice vysílány dodatečné informační zprávy. Nachází se také pod názvem GBAS (ground-based augmentation system).
GBAS Ground Supplement obsahuje následující hlavní prvky:
ADPS ( Aviation Differential Subsystem ) je diferenciální systém/subsystém zaměřený na zlepšení úrovně letecké služby ve fázích přiblížení, přistání a odletu, jakož i pro pozemní operace a manévrování v prostoru letiště . Mají místní pokrytí (například v okolí letiště). Hlavním účelem ADPS je zajistit integritu, zlepšuje také přesnost na 1 m [38] [39] . Ruské označení je LDPS (místní diferenciální subsystém) [comm. 10] [40] . V anglických zdrojích se používají zkratky GBAS ( anglicky ground-based augmentation system ) nebo LAAS ( anglicky local area augmentation system ) [comm. 11] .
ADPS je systém rozhodující pro bezpečnost civilního letectví a skládá se z pozemního subsystému a subsystému pro určování polohy letadel. Pozemní subsystém poskytuje letadlu údaje o přibližovací dráze a pro každou sledovanou družici informace o opravách a integritě. Korekce umožňují letadlu přesněji určit svou polohu vzhledem k dráze přiblížení. Pozemní infrastrukturu pro ADPS tvoří LKKS [42] . Vysílací rádius je 30 kilometrů. Pokrytí signálem je určeno pro podporu přechodu letadel z traťového vzdušného prostoru do a přes vzdušný prostor koncové oblasti [43] Vysílací frekvence 108 až 118 MHz. Formát dodatků RTCM je SC 104. Strukturálně se jedná o monoblok. Místní DPS mají maximální dosahy od USSI (jednotná sběrná stanice měření) nebo vysílače datového spoje (LTD) - až 50-200 km.[ upřesnit ] LDPS obvykle zahrnuje jeden USSI (existuje několik možností), ovládací a řídicí zařízení (včetně kontroly integrity) a také zařízení pro přenos dat. Umístění GBAS v prostoru letiště vytváří podmínky pro rozšíření jeho funkcí a usnadňuje údržbu. Je možné vykonávat kontrolu a řízení všech mobilních objektů umístěných v prostoru letiště. [37] .
Lokální kontrolní a korekční stanice (LKKS)LCCS zahrnuje:
Rádiový vysílač VHF přenáší korekce, parametry integrity a různá místní data spojená se Světovým geodetickým systémem (WGS84) [42] .
Podle údajů za rok 2010 je Výzkumné centrum "Geodynamika" doporučeno Mezistátním leteckým výborem (IAC) a Ministerstvem dopravy Ruské federace pro práce na geodetické podpoře letectví. Středisko realizovalo přes 70 projektů na letištích v zemích SNS na více než 40 heliportech v Rusku [45] . Systémem LKKSA-A-2000 je v Rusku vybaveno asi 40 letišť [46] .
ADPS může mít rozšířenou architekturu pokrytí oblasti pokrývající určitou oblast (ERPA). Průměr pracovní zóny regionálního systému je obvykle od 500 do 2000 km. Může mít jednu nebo více jednotných sběrných stanic měření. V případě, že architektura systému předpokládá několik USSI, je navíc organizován kontrolní bod. Pozemní subsystém vysílá korekční informace k signálům určování vzdálenosti prostřednictvím přenosu VHF. Příkladem takového RDPS je australský pozemní regionální augmentační systém (AGRAS), který pokrývá území Austrálie a Nového Zélandu, a evropský systém Eurofix, ve kterém se pro přenos korekcí spotřebitelům používají vysílací stanice Loran s pulzní fází RSDN. -C (eLoran) [46] .
MDPS (Marine Differential Subsystem)MDPS ( marine Differential subsystem , anglicky MDGPS - maritime DGPS ) - systém (subsystém) je založen na vysílacích stanicích instalovaných na různých pobřežních bodech, řídícím středisku, GPS zařízení a komunikaci na lodích. Doplňuje globální polohovací systémy tím, že poskytuje lokalizované korekce pseudovzdálenosti a pomocné informace vysílané přes síť námořních rádiových majáků. Data jsou přenášena ve formátu RTCM SC-104 pomocí modulace minimálního posunu (MSK). Vysílání je realizováno v rozsahu od 285 kHz do 325 kHz, který je určen pro námořní radionavigaci (rádiové majáky). Všechny stanice USSI (jednotné sběrné stanice měření) mají individuální identifikační číslo přenášené v signálu DGPS. Přesnost určení polohy je 10 metrů nebo lepší (v případě úspěšné konstelace satelitů pro uživatelské zařízení, tj. DOP < 2 nebo 3) [47] . Dojezd dosahuje 500 km. Rychlost přenosu opravných informací se pohybuje od 25 do 200 bps.
MDPS zahrnuje jednu až několik USSI (jednotných měřicích sběrných stanic) sdružených v clusteru, zařízení pro dálkové ovládání a ovládání clusteru (kontrolní bod), dopředné a zpětné řídicí/ovládací komunikační linky. Logikou práce je poskytnout zvýšenou přesnost pomocí referenčního přijímače GPS (základnové stanice) umístěného v bodě se známými souřadnicemi, a to porovnáním souřadnic známého místa s tím, co je přijímáno. Korekce dosahu družice jsou pak vypočítány a přenášeny v reálném čase prostřednictvím rádia blízkým uživatelům, kteří korekce využívají ke zlepšení svých výpočtů polohy [48] . [49] .
Tradičně diferenciální subsystém zahrnuje:
USSI zajišťuje tvorbu korekcí signálů GLONASS/GPS a jejich přenos podle standardu RTCM SC-104 . Pro řízení práce USSI a řízení přenosu navigačních informací jsou vytvořeny kontrolní body. Veškeré monitorovací a řídicí operace lze provádět lokálně z každé ze stanic DGPS nebo vzdáleně z řídicího bodu nebo řídicího centra, odkud lze měnit parametry a proměnné služby diferenciální korekce. Kromě toho mají USSI počítačové aplikace, které umožňují automatický záznam dat. USSI jsou navrženy v redundantní konfiguraci, která zaručuje jejich spolehlivost a autonomii v případě poruch a porušení.
USSI (jednotná sběrná stanice měření) zahrnuje:
Hlavním úkolem kontrolního bodu (CP) je řídit provoz (údržbu) sběrných stanic jednotného měření, komunikačních linek (RDSI, GSM nebo Inmarsat) mezi nimi a CP a speciálního kanálu přenosu dat ( angl. GIC - kanál integrity GPS ). Stejně jako zajištění integrity pozorování družicových radionavigačních systémů a vytváření dat integrity pro přenos spotřebitelům [54] [37] .
System Control Center (SCC)NCC neboli centralizovaná řídicí jednotka NDGPS (celostátní DGPS) USA se nachází v Alexandrii ve Virginii.
V Rusku pro rok 2019 neexistuje jednotný civilní systém MDPS, respektive neexistuje jediné řídicí centrum. A pozemní systémy fungují nezávisle na sobě.
MDPS v RuskuS ohledem na místní diferenciální subsystémy jsou nejpropracovanější otázky budování námořního DPS (MDPS) pro místní pobřežní oblasti na základě stávajících rádiových majáků pracujících v rozsahu středních vln 283,5-325,0 kHz. Podle nich byl prováděn výzkum a vývoj a aktivity pro jejich nasazení na pobřeží Ruska a podél vnitrozemských vodních cest.
Téměř všechny USSI provozované v Rusku fungují nezávisle na sobě, netvoří souvislé diferenciální pole a neexistuje ani centralizovaná kontrola provozu stávajících USSI. Kontinuální radionavigační pole diferenciální korekce GLONASS by mělo být vytvořeno vybudováním sítě lokálních diferenciálních subsystémů (LDPS). Přitom by měl být zajištěn přesah pracovních oblastí USSI minimálně o 10–15 %, za dostatečné se považuje 30 %. [55] .
Od ledna 2010 je jako součást IRPS Ruska nasazen pouze IRPS Finského zálivu (maják Šepelevskij) a je v pravidelném provozu.
Ve zkušebním provozu jsou MDPS oblasti Azov-Černého moře, Baltského, Kaspického, Barentsova, Bílého moře a v zátoce Petra Velikého:
Novorossijsk USSI v Cape Doob; Temryuk USSI ve společnosti RC GMDSS Temryuk; Tuapse USSI na mysu Kodosh; USSI MDPS o přístupech k přístavům Baltiysk a Kaliningrad, v přístavu Baltiysk; Astrachaň USSI, stanoviště č. 2 Volžsko-kaspického průplavu; USSI Kaspického moře, osada Machačkala; USSI Barentsova moře, poloostrov Rybachy, maják Tsyp-Navolok; Archangelsk USSI, Mudyugsky maják; záliv Petra Velikého, mys Povorotny; USSI ve společnosti Van der Linda Lighthouse; USSI v Petropavlovsku-Kamčatském; Sachalin USSI, ve vesnici Korsakov; USSI na ostrově Oleniy; USSI na řece. Jenisej, Lipatnikovskij role; USSI na mysu Sterligov, USSI asi. Stolbovoy a Kamenka, USSI na mysu Andrei, Sabbet [56] , Indigirka.
Od ledna 2010 na vnitrozemských vodních cestách: USSI v Sheksna, Volgograd, Rostov na Donu, Nižnij Novgorod, Kazaň, Saratov, Samara, Perm, Krasnojarsk, Irkutsk, Omsk, Chanty-Mansijsk, Pečora a Podkamennaja Tunguska [50] .
V lednu 2011 Transas dokončil práce na uvedení do zkušebního provozu USSI GLONASS / GPS na vnitrozemských vodních cestách Ruské federace v oblasti Omsk, Chanty-Mansijsk a Pečora [57] .
V září 2012 byla v Arktidě, na Severní mořské cestě, kromě stávající USSI na ostrově Oleniy, na mysu Sterligov a na řece Indigirka uvedena do provozu USSI na ostrovech Andrey, Stolbovaya a Kamenka [58]. .
Usnesením vlády Ruské federace ze dne 15. dubna 2014 č. 319 se plánuje nasazení: USSI na ostrovech Vize, Wrangel a Kotelny, v osadách Novorybnoye, Conduction a Pevek, na mysu Děžněv [55 ] .
v roce 2015 byla USSI instalována na novosibirském zdymadla na řece Ob v Novosibirsku [59] .
V roce 2017 bylo zařízení dodáno do měst Rybinsk (FGBU „Moskevský průplav“), Surgut (FBU „Správa“ Ob-Irtyshvodput „“) a Barnaul (FBU „Správa povodí vnitrozemských vodních cest Ob“), jakož i ve vesnici Parkhomenko, Volgogradská oblast (FBU "Správa" Volgo-Don "") [60] .
V roce 2018 Rostelecom dokončil instalaci dvou USSI pro zpracování signálů ze satelitních systémů GLONASS/GPS na březích řek Ob a Tom ve vesnici Samus v Tomské oblasti, respektive ve městě Barnaul [59] .
Přesný polohovací systémSTP ( precision positioning system ) v některých zdrojích vystupuje jako ( SDGS - síť diferenciálních geodetických stanic) - automatizovaný hardwarový a softwarový komplex, což je centrálně řízená síť řídicích a korekčních stanic, určená k poskytování korekcí a polohovacích služeb [61] . Dosah takových systémů není větší než 50 km, poskytují přesnost na centimetr-decimetr. Požadavky na kontinuitu, dostupnost a integritu pro takové systémy lze podstatně zmírnit [62] [63] .
Jak to fungujeZákladnové (referenční) stanice přesných polohovacích systémů jsou rovnoměrně rozmístěny po celé servisní oblasti. Každá základnová stanice je nositelem zeměpisných souřadnic provozovaného GNSS (WGS84, PZ-90 atd.). Navíc jsou spolehlivě známy parametry přechodu na místní plánované a vertikální souřadnicové systémy. Precision Positioning System lze použít v obou režimech RTK i Post Processing Kinematic . Pro určení souřadnic v reálném čase se používají stanice vybavené rádiovými vysílači nebo přístupem na internet. Na těchto stanicích jsou průběžně prováděna GPS měření a jejich výsledky jsou přenášeny do řídícího centra . Přijaté diferenciální korekce GPS jsou přenášeny k uživatelům systému na FM frekvencích nebo prostřednictvím IP adresy ve formátu RTCM SC-104 [62] . Přitom je dosahováno přesnosti určení plánovaných souřadnic na úrovni 1 m pro uživatele služby základního typu (Basic) a méně než metr pro uživatele služby vylepšeného typu (Premium). Přístup k SSTP je na základě předplatného. Chcete-li určit souřadnice v režimu následného zpracování, musíte mít data alespoň ze čtyř základnových stanic. V tomto případě lze dosáhnout centimetrické přesnosti výsledků v pravoúhlém souřadnicovém systému. Data o diferenciálních GPS pozorováních získaná po zpracování signálů všech stanic jsou uživatelům k dispozici 4 hodiny po ukončení měření. Informace mohou být přenášeny z Control Center přes internet nebo přes kanály modemu [64] [65] .
Cíle a cílePřesný polohovací systém funguje na základě stálých referenčních geodetických stanic. Systém poskytuje diferenciální korekce pro určování souřadnic objektů v reálném čase ( RTK ), stejně jako počáteční data - soubory RINEX pro metodu Post Processing Kinematic [66] .
Složení STPStruktura STP zahrnuje: sítě trvale pracujících družicových diferenciálních stanic, servery se speciálním softwarem, komunikační kanály určené pro řízení provozu diferenciálních stanic a přenos družicových korekčních informací uživatelům provádějícím satelitní měření relativními metodami [61] .
Autonomní diferenciální korekční systém ( ABAS - aircraft - based augmentation systems ) je diferenciální korekční systém ( DGPS ), ve kterém jsou samostatně generovány doplňkové informační zprávy, tzn. z interních algoritmů.
Autonomní systémy implementované na palubě ponorek nebo na palubě letadel využívají metody autonomního monitorování integrity RAIM & AAIM.
Vzdušný přídavek ABAS je v podstatě vylepšením autonomního systému monitorování integrity a běžně se označuje jako RAIM. S pomocí všech navigačních informací dostupných na palubě, dalších spotřebitelských palubních systémů a výkonného procesoru jsou zajištěny požadované vlastnosti navigačního softwaru [37] .
Metody relativního určení GPS pomocí alespoň dvou antén spojených do jednoho systému. Spočívá ve zpracování skutečných (získaných) měření podle dat počátečního měření (přesnost do 1-2 cm). Při znalosti "geometrie" mezi fázovými středy antén - základního trojúhelníku nebo vektoru je možné provést diferenciální korekci primárních měření a přepočítat souřadnice matematického středu systému. Algoritmus "studeného startu" se několikrát opakuje s určitou diskrétností (frekvencí), která umožňuje upřesnit počáteční data.
Po spuštění systému začne pracovat systém RAIM, který analyzuje příchozí informace. Pokud je to nutné, RAIM odmítne satelity, jejichž data nelze použít v plném rozsahu pro výpočty navigačního výkonu. Na každý odmítnutý satelit by mělo být 5 aktivních satelitů. . Při nedostatečné kvalitě a kvantitě pozorovaných satelitů začne systém využívat další informace z procesoru, zavádět korekce[ co? ] nebo nahradit chybějící satelity virtuálními. Doba výměny závisí na výkonu procesoru, softwaru a počátečních statistických informacích.
Data systému musí být aktualizována každé 4 hodiny (doba úplné aktualizace plejád / konstelace navigačních družic) a/nebo každých 3000 km dosahu (pokrytí plejád / konstelace navigačních družic). Provádí se předem redundantní sadou přijímačů (optimální periody desynchronizace jsou 2 hodiny, respektive 1500 km) .
Architektura systémů ABAS je redundantní a soběstačná s dvojnásobnou redundancí ve všech klíčových zařízeních, což umožňuje nezávislé určení souřadnic (polohování s dostatečně vysokou kvalitou) a zaručuje bezporuchový provoz.
Pro jakýkoli systém ABAS je jedním z definujících parametrů „architektury“ konfigurace. Existují 2 hlavní typy – dynamický a statický.
Statický - spočívá v umístění antén (fázových středů) v derivační formě. Vyžaduje více antén pro dobré zaměření . Zajišťuje redundanci a dlouhá období desynchronizace.
Dynamický - spočívá v umístění antén (fázových středů) v linii (vektoru) podél osy nosiče. Instaluje se na předměty s značnou rychlostí pohybu. Vyžaduje méně antén. Obvykle se instaluje do letadla. Poskytuje dobré výsledky v procesu pohybu. Jeden z přijímačů je instalován na přídi nosiče a je považován za „ hlavu “, druhý na zádi a je definován jako „ ocas “. Aplikací kvazidiferenciálních metod v přímém a obráceném pořadí, s dostatečnou diskrétností (frekvencí), je možné vypočítat azimuty pohybu vůči sobě navzájem. Vyžaduje pravidelný reset informací - aktualizace rámců.
Systém ABAS obsahuje 4 prvky.
Primární poziční algoritmus
| Navigační systémy | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Satelit |
| ||||||
| Přízemní | |||||||
| Diferenční korekční systémy | |||||||