Незалежно від того, чи подорожуєте ви пішки дикою природою, чи їдете автомобілем по жвавій міській вулиці, GNSS надійний помічник, який веде вас із найвищою точністю. Хоча на його роботу сильно впливає іоносферна активність, що спричиняє так звані іоносферні похибки, ми пропонуємо нове рішення для їх усунення: пристрій Qinertia з режимом Ionoshield.
Вступ до GNSS
Глобальна навігаційна супутникова система (GNSS) — це супутникова група, яка передає з космосу сигнали з даними про місцезнаходження та час на GNSS . Сільське господарство, картографія, транспорт,GNSS має широке застосування в різних галузях промисловості та повсякденному житті.
До найвідоміших діючих GNSS належать:
- Глобальна система позиціонування (GPS), розроблена Міністерством оборони США, — це мережа супутників, що обертаються навколо Землі. Наразі в експлуатації перебуває 30 супутників GPS. Ці супутники безперервно передають сигнали, що містять інформацію про їхнє точне місцезнаходження та час.
- Глобальна навігаційна супутникова система, або ГЛОНАСС, — це супутникова навігаційна система, розроблена Росією. Спочатку система складалася з 24 супутників.
- «Галілео» — це глобальна навігаційна супутникова система Європейського Союзу. Її метою є створення незалежної системи позиціонування для Європи та інших регіонів.
- Навігаційна супутникова система «Бейду» (BDS) — це китайська GNSS. Спочатку вона забезпечувала лише регіональне покриття, але після завершення формування супутникової групи «Бейду-3» тепер надає послуги глобальної навігації.
Помилки, пов’язані з атмосферними умовами
Одним із найважливіших джерел похибок у GNSS є атмосфера. Оскільки супутники та приймачі GNSS розташовані на великій відстані один від одного, GNSS проходить тисячі кілометрів між супутником і приймачем. Під час цього шляху сигнал проходить крізь шари атмосфери.
Іоносфера — це шар атмосфери, що знаходиться на висоті від 50 до 1000 км над Землею. Цей зовнішній шар Землі містить електрично заряджені частинки, які називаються іонами. Вони суттєво впливають на передачу GNSS , спричиняючи його спотворення та затримку.
Оскільки атмосферні похибки важко передбачити через їх мінливий характер, складно визначити їх точний вплив на обчислені координати.
Затримки, спричинені іоносферною активністю, можуть залежати від:
- Час доби
- Пора року
- Географічне розташування
- Сонячна активність
Базові показники
Атмосферні похибки також залежать від відстані між базовою станцією та приймачем-ровером. Відстань між базовою станцією та ровером називається базовою лінією. Якщо не враховувати похибки базової лінії, вони спричиняють значні похибки позиціонування, особливо при використанні довгих базових ліній.
Базова станція встановлюється в точно відомому місці. Вона оцінює GNSS і постійно надсилає поправки до приймача ровера.
Потім приймач ровера використовує ці дані для виправлення всіх похибок і обчислення точного положення. Це добре працює, коли базова станція і ровер знаходяться близько один до одного.
Ми знаємо, що коли кілька приймачів розміщені поруч на відкритій місцевості, вони, як правило, мають схожі похибки. І базова станція, і приймачі ровера зазнають однакової затримки через іоносферу і тому мають однакові похибки. Це відоме як стандартна GNSS .
Завдяки цій унікальній характеристиці ми можемо точніше обчислити відносну відстань між приймачами. Це полегшує системам корекцію атмосферних похибок.
Чому саме технологія з довгою базовою лінією викликає зараз такий інтерес?
Коли базова лінія є довгою, іоносферна активність спричиняє значні розбіжності між даними базової станції та ровера. Зі зростанням сонячної активності посилюються коливання в іоносфері.
Кожні одинадцять років магнітне поле Сонця повністю змінює свою полярність.
Це призводить до зростання сонячної активності (пік припадає на період між 2023 і 2025 роками). Багато сучасних програмних пакетів для корекції даних пропонують рішення, що враховують вплив довгої базової лінії та сонячної активності.
Як GNSS мінімізувати наслідки підвищеної іоносферної активності?
Щоб зменшити вплив підвищеної іоносферної активності на GNSS :
- Переконайтеся, що на ваших GNSS встановлено найновіше програмне забезпечення, щоб забезпечити найкращі результати відстеження та визначення координат за допомогою GNSS.
- Використовуйте різні GNSS , такі як GPS, ГЛОНАСС, Galileo та Baidu, якщо вони доступні. Це збільшує кількість спостережень, що використовуються для визначення координат, та забезпечує ширший діапазон відстежуваних GNSS . Більший обсяг даних забезпечує вищу надійність.
- При виконанні високоточних геодезичних робіт слід проводити два або більше вимірювань у різний час та за різних іоносферних умов.
- Перевірте поточний вплив іоносфери у вашому регіоні за допомогою різних постачальників послуг GNSS .
- Оберіть метод GNSS , який відповідає вашим вимогам.
Корекція GNSS : RTK проти PPK
Уявіть собі світ, де все ідеально: жодних помилок у пристроях, що приймають сигнали, жодних проблем із супутниками та жодних перешкод з боку атмосфери. У цьому ідеальному світі GNSS визначати місцезнаходження з неймовірною точністю.
Але в реальності помилки трапляються. Існує спосіб зменшити ці помилки. Саме це роблять різні системи диференціального GPS, або DGPS. DGPS використовує інформацію від декількох приймачів для оцінки помилок та їх усунення.
Такі сфери застосування, як геодезія, вимагають вищої точності. Це залежить від технології та можливостей корекції приймача.
Для усунення помилок на стороні приймача можна застосовувати різні методи корекції:
- Кінематика в реальному часі (RTK)
- Кінематична обробка з подальшою обробкою (PPK)
Поправки RTK
RTK використовує опорну точку, наприклад базову станцію, яка розташована поблизу GPS-пристрою, місцезнаходження якого ми хочемо визначити (його називають ровером).
Знаючи місцезнаходження базової станції та використовуючи відповідний алгоритм, RTK дозволяє усунути похибки, спільні для базової станції та ровера. Ці похибки можуть бути спричинені супутниками та/або атмосферою.
Щоб виправити похибки, спричинені атмосферою, ровер і базова станція повинні мати однакові похибки. Саме тому вони мають бути розташовані близько один до одного.
Завдяки RTK точність GPS може становити до 1 сантиметра. Цей метод RTK є дуже ефективним для отримання точних GPS-рішень, особливо для геодезичних робіт.
Поправки PPK
Технологія PPK забезпечує точну постобробку GNSS для підвищення якості інформації про місцезнаходження. Вона особливо цінна в умовах, коли прийом GNSS ускладнений, забезпечуючи більш надійні та точні результати.
Ця технологія широко застосовується в таких сферах, як картографування за допомогою дронів, геодезичні зйомки та управління активами.
Тепер головне питання: який метод корекції є найкращим? Це залежить від низки факторів, таких як місцезнаходження, довжина базової лінії, іоносферна активність, вимоги до точності, надійність та бюджет.
Методи корекції GNSS : RTK та PPK
Давайте порівняємо два найпопулярніші методи виправлення:
| Критерії | RTK | PPK |
|---|---|---|
| Виправлення даних | Забезпечує оперативну корекцію зібраних даних про місцезнаходження. | Спочатку збирає дані про місцезнаходження в цілому, а потім здійснює корекцію поза місцем збору даних. |
| Пост-обробка | Не вимагає подальшої обробки даних, а отже, немає потреби використовувати програмне забезпечення для подальшої обробки. | Потрібне спеціальне програмне забезпечення. |
| Рівень сигналу між базовою станцією та пересувним пристроєм | Між базовою станцією та приймачем-ровером має бути постійний зв'язок. Втрата сигналу призводить до втрати даних і, як наслідок, до збільшення кількості помилок. | Не вимагає сильного сигналу між базовою станцією та мобільним приймачем. |
| Робоче середовище | Найкраще працює на відкритій місцевості, коли немає перешкод, таких як дерева, будівлі та гори. Коли GNSS затуляють якісь об’єкти, важко забезпечити надійну точність. | Забезпечує точність на рівні дециметрів навіть у місцях із перешкодами (тунелі, мости, долини). Це стає можливим завдяки використанню таких алгоритмічних прийомів, як обробка «назад-вперед». |
| Базові показники | Підходить для базових ліній довжиною до 30 км. | Оцінює та компенсує іоносферні похибки у разі використання довших базових ліній. |
| Відновлення пошкоджених журналів | Немає даних | Можна відновити пошкоджений журнал, на який вплинула сильна сонячна активність, за допомогою методу «апостеріорного аналізу з довгою базовою лінією» |
| Сонячна активність | При обробці даних не враховується сонячна активність. | Бере до уваги сонячну активність для вибору між режимами з довгою та короткою базовою лінією. |
