Il PPP (Precise Point Positioning) fornisce all'utente una posizione di alta precisione modellando le orbite dei satelliti, gli orologi, i ritardi atmosferici e altre fonti di errore. Tuttavia, il PPP standard spesso converge lentamente - a volte da decine di minuti a ore - perché tratta le ambiguità della fase portante come incognite fluttuanti (a valore reale). La risoluzione delle ambiguità (AR) in PPP (spesso chiamata PPP-AR) accelera la convergenza e migliora l'accuratezza recuperando la natura intera di queste ambiguità.
Le ambiguità della fase portante sono naturalmente intere, ma nei dati GNSS reali perdono la loro rigorosa proprietà intera perché i bias strumentali dei satelliti e dei ricevitori aggiungono offset frazionari. Questi ritardi, chiamati ritardi di fase non calibrati (UPD) o distorsioni frazionarie del ciclo, costituiscono distorsioni sconosciute che alterano la natura intera delle ambiguità.
Una soluzione di ambiguità flottante assorbe queste distorsioni e produce una stima non intera dell'ambiguità. Per PPP-AR, il sistema deve stimare e rimuovere o correggere i bias, recuperando un'ambiguità intera che l'utente può fissare al suo valore intero in modo affidabile.
Stima dei bias attraverso una rete
Per risolvere le ambiguità, i sistemi PPP-AR spesso creano una rete di stazioni di riferimento in tutto il mondo (o una rete regionale). Ogni stazione traccia più satelliti e raccoglie osservazioni GNSS grezze. L'idea è di mettere insieme i dati di molte stazioni in modo da poter stimare le distorsioni (UPD) come parametri comuni che interessano più collegamenti.
Il sistema esegue innanzitutto un "float PPP" per stimare i valori di fase ambigui in tutte le stazioni della rete. Quindi formula un sistema lineare per risolvere i bias dei satelliti e dei ricevitori simultaneamente, trattando il bias di una stazione di riferimento come zero per ancorare la soluzione.
Network calcola questi bias in tempo quasi reale (ad esempio, aggiornandoli ogni 15 minuti) con una bassa latenza (dell'ordine di un'ora o meno), in modo che gli utenti possano applicarli rapidamente. La soluzione SBG descritta nel documento fornisce UPD con una latenza inferiore a un'ora.
Applicazione delle ambiguità in un rover
Dal lato dell'utente, il rover riceve le correzioni UPD (bias dei satelliti) e le applica alle sue stime di ambiguità flottante. Sottraendo il bias, il sistema recupera una stima dell'ambiguità che è (idealmente) vicina a un numero intero. Il ricevitore può quindi eseguire una stima robusta dell'intero (utilizzando metodi come il metodo LAMBDA o altri minimi quadrati interi) per correggere l'ambiguità dell'intero. Con i numeri interi fissi, la soluzione PPP guadagna in precisione e converge molto più velocemente.
È importante che il controllo di qualità della correzione sia critico: se i residui (differenza tra l'ambiguità flottante e quella fissa) superano una certa soglia (di solito una frazione di ciclo), la correzione viene rifiutata. I controlli di integrità proteggono quindi da correzioni errate che degraderebbero la soluzione.
Controllo dell'integrità e stabilità continua
Un sistema PPP-AR deve monitorare costantemente la qualità delle stime dei bias e delle correzioni delle ambiguità. Il lato rete esegue controlli sulle deviazioni standard, sui residui, sulla copertura delle stazioni base e sulla stabilità dei valori di bias nel tempo. Inoltre, esegue una convalida incrociata selezionando un sottoinsieme di stazioni come stazioni di "controllo": esegue il PPP-AR utilizzando quei prodotti di polarizzazione e confronta il risultato con posizioni di riferimento note. Se le deviazioni rimangono entro limiti centimetrici, i prodotti sono considerati affidabili; in caso contrario, il sistema segnala o rifiuta i bias o i satelliti.
Dal lato del rover, il ricevitore monitora i residui delle ambiguità fisse e fluttuanti, lo stato di salute dei satelliti e la coerenza delle soluzioni per evitare la propagazione degli errori.
Vantaggi e prestazioni
Risolvendo le ambiguità, il PPP-AR converge in genere in pochi minuti o meno (rispetto alle decine di minuti del PPP solo galleggiante). Inoltre, offre una migliore precisione di posizionamento, spesso a livello centimetrico su entrambi gli assi orizzontali e verticali. Il caso SBG ha mostrato errori RMS orizzontali di circa 1-2 cm dopo la convergenza per le stazioni base di prova.
SBG Systems
Poiché la stima della polarizzazione viene eseguita in modo continuo, il PPP-AR può servire gli utenti "quasi in tempo reale", rendendolo adatto ad applicazioni di precisione nel rilevamento, nella navigazione autonoma, nella geodesia e altro ancora. Il principale compromesso consiste nel costruire e mantenere una solida infrastruttura di rete, garantire l'interoperabilità e l'integrità e gestire la latenza e le interruzioni dei dati.
La risoluzione delle ambiguità in PPP (PPP-AR) funziona stimando e rimuovendo le distorsioni frazionarie (UPD) attraverso una rete di stazioni di riferimento, quindi applicando una correzione integrale al rover per accelerare la convergenza e aumentare la precisione. I fattori critici per il successo sono una solida stima dei bias, il monitoraggio dell'integrità e la consegna in tempo reale delle correzioni agli utenti.
Scoprite Orbi AR, il nostro strumento tecnologico Ambiguity Resolution in Precise Point Positioning. Abbiamo sviluppato questa tecnologia per fornire una precisione di livello centimetrico senza dipendere da una stazione base locale. A differenza dell'RTK, che richiede una stazione base entro un raggio limitato per fornire le correzioni, Orbi AR raggiunge una copertura globale utilizzando modelli precisi di orbita satellitare, orologio e atmosfera. Ciò consente di ottenere posizioni estremamente precise in qualsiasi parte del mondo, anche in regioni remote come oceani, deserti o terreni montuosi.