Искомый вектор RA находят из реше-
KA1 |
KA3 |
ния четырех нормальных уравнений, |
||||
|
||||||
|
|
|
|
|
||
|
KA2 |
связывающих |
поправки |
к прибли- |
||
|
KA4 |
|||||
|
женным координатам определяемой |
|||||
|
|
|||||
|
|
точки и к часам приемника. |
|
|||
|
|
|
И |
|||
|
|
Чаще всего точность абсолют- |
||||
|
|
ного позиционирования |
для |
целей |
||
|
|
навигации оказывается |
недостаточ- |
|||
|
|
ной, и для ее повышения используют |
||||
ОП-1 |
ОП-2 |
дифференциальные подсистемы. |
||||
|
|
Д |
|
|
||
Рис. 10.15. Схема размещения |
Относительное позициониро- |
|||||
вание считается наиболее точным и |
||||||
пунктов при относительном |
||||||
предполагает |
использование |
двух |
||||
|
позиционировании |
|||||
|
синхронно работающих приемников |
|||||
|
|
|||||
(рис. 10.15), один из которых установлен на опорном пункте ОП-1 и
рой – над определяемой точкой ОП-2 и называется ровером (rover).
называется базовым или референцнымА(base or reference station), а вто-
При обработке результатов измерений формируются пространственные
векторы, определяющие положение ровера относительно базового |
|
б |
-6 |
пункта; применение специальных приемов позволяет компенсировать |
|
наиболее значимые погрешности измеренных дальностей и уменьшить влияние остальных источников оши ок до приемлемых пределов.
|
Для целей навигации по понятным причинам используются |
|||||
|
и |
|
|
|
||
|
только кинематические режимы измерений (с подвижным ровером), |
|||||
|
общая характер |
ст ка которых представлена в табл. 10.6. |
||||
|
|
|
|
|
|
Таблица 10.6 |
|
Реж м |
|
|
Характеристики |
|
Точность*, мм |
|
|
|
Определение положения точек при |
|
||
|
К немат ка |
|
перемещении ровера (в движении или |
(10 20 + 2 10 D) |
||
|
|
|
с коротк ми остановками) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
тойди |
|
Одноминутные остановки на опре- |
(5 + 1 10-6D) |
||
|
|
деляемых пунктах |
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Постоянная связь с базовой станци- |
|
||
|
RTK |
|
ей по радиомодему и определение ко- |
(5 + 1 10-6D) |
||
|
|
|
ординат в реальном масштабе времени |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
OTF |
|
Определение координат |
центров |
|
|
|
|
фотографирования в полете |
двухча- |
100 − 150 |
||
|
(на – лету) |
|
||||
|
|
стотным приемником |
|
|
||
С |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: * D – расстояние между базовым и определяемым пунктами.
96
Режим кинематики имеет ряд разновидностей:
•стой – иди (Stop and Go) с короткими остановками на определяемых точках, координаты которых определяются при постобработке;
•кинематики в реальном времени (Real Time Kinematics – RTK), предполагает оснащение приемников радиомодемамиИи определение координат точек установки ровера в течение нескольких секунд с учетом поправок, полученных по радиомодему с базовой станции;
•OTF (On The Fly – на лету), используется для определения координат движущихся объектов (самолетовД, автомобилей и др.) при помощи непрерывного приема сигналов двухчастотным приемником.
Одновременное наблюдение спутников ГЛОНАСС и GPS позволяет повысить точность позиционированияАи сократить время измерений.б
и |
Для |
обеспечения соответствую- |
||
|
||||
С |
щих работ в зависимости от их точно- |
|||
сти и размера территории может ис- |
||||
|
||||
|
пользоваться либо одиночная станция, |
|||
|
либо несколько объединенных в сеть |
|||
|
станций. |
|
|
|
|
Одиночная станция может быть |
|||
|
постоянной или временной и включа- |
|||
|
ет автономно работающий двухча- |
|||
|
стотный |
спутниковый |
приемник, |
|
Рис. 10.16. Сеть постоянно |
двухчастотную антенну |
и средства |
||
работающих базовых станций |
связи. Управление работой приемника |
|||
осуществляется компьютером, расположенным рядом с приемником или на удалении от него.
97
«Сырые» (необработанные) результаты кодовых или фазовых спутниковых измерений, получаемые приемником ГНСС, передаются в память компьютера и записываются в файлы определенной длины и с помощью специализированного программного обеспечения передаются по каналам связи на FTP-сервер для обеспечения пользователям простого к ним доступа через Интернет. Одновременно с помощью этих программ выполняется обработка данных приемника ГНСС и расчет дифференциальных поправок, которые могут передаваться удаленному на расстояние до 300 км пользователю по радиоканалам, высокоскоростным беспроводным сетям (GSM, GPRS, CDMA и др.) или через Интернет [32].
Точность позиционирования по этой схеме заметно падает с увеличением расстояния до базовой станции, и сантиметровая точность определения координат в режиме реального времени RTK достигается лишь на удалениях, не превышающих 20–30 км [17], а
субметровая – на удалениях до 200 км [45]. |
И |
|||
|
|
|
|
|
Сеть базовых станций является, как правило, стационарной и |
||||
включает 5, 10, 20 и более подключенных к серверу по каналам связи |
||||
спутниковых приемников, каждый из которых работает автономно и |
||||
вне зависимости от других. В этом случае сантиметровая точность |
||||
позиционирования может |
достигнута на значительной террито- |
|||
|
|
|
Д |
|
рии (см. рис. 10.16). |
|
|
|
|
Такая сеть в ольшинстве случаев более эффективна по сравне- |
||||
нию с традиционными триангуляционными и полигонометрическими |
||||
построен |
, поскольку станции могут быть установлены в любом |
|||
|
|
А |
|
|
месте, вне зав с мости от условий видимости между ними, геометрия |
||||
сети не является столь кр т чной, а точность выше и более стабильна. |
||||
Все базовые станц |
по каналам связи (телефонным провод- |
|||
ным л н ям, |
компьютерной сети, сотовой связи или по сети Интер- |
|||
|
быть |
|
|
|
нет) связываются с сервером стационарного вычислительного цен- |
||||
Стра. ямиУстановленное на сервере специализированное программное обеспечение осуществляет управление всеми базовыми станциями сети, загрузкой файлов спутниковых данных приемников в память сервера через регулярные промежутки времени, расчет дифференциальных поправок и пр. [32].
Концепция виртуальной базовой станции (VRS – Virtual Reference Station), являющейся логическим продолжением рассмотренных выше технологий и объединяющей большую зону покрытия с небольшим ко-
98
личеством базовых станций, по сути, является дальнейшим развитием технологии ДПС OmniSTAR и сводится к следующему [5, 45]:
1)данные референцных станций сети непрерывно передаются в вычислительный центр, где выполняется разрешение фазовых неод-
нозначностей для базовых линий сети, сравнение полученных из мгновенных решений координат с известными координатамиИи формирование невязок;
2)используя математический аппарат фильтра Калмана (4.2), выполняется построение линейной или более сложной модели оши-
бок, необходимой для прогнозирования вероятных ошибок в положении базовых станций; Д
3)по навигационным координатам пользователя и поступающим с его приемника результатам измерений выполняются:А
|
реально существующей |
азовой станцией и приемником пользователя. |
|||
|
приёмни |
|
|
||
|
Решаемые с помощью одиночных базовых станций, реальной |
||||
|
или виртуальной сети задачи зависят от возможностей используемого |
||||
|
программного о еспечен я. |
||||
|
|
|
|
Таблица 10.7 |
|
|
Программа |
|
|
Основные функции программы |
|
|
|
Обслуж ван е од ночной станции. Запись в компьютер данных базо- |
|
||
|
GPSBase |
вой станцбдля постобработки, расчет и передача поправок RTK- |
|
||
|
сант метровой точности при удалениях до 20 км и поправок DGPS- |
|
|||
|
|
|
|||
|
|
субметровой точности при удалениях до 200 км |
|
||
|
|
|
|
||
|
|
Обслуживание сети базовых станций. Связь с удалёнными базовыми |
|
||
|
|
GPS- |
ками, контроль целостности системы и качества, анализ |
|
|
|
GPSNet |
поступающих данных с оценкой многолучёвости, определение срывов |
|
||
|
слежения за фазой несущей и её восстановление, расчет и передача |
|
|||
|
|
|
|||
|
|
дифференциальных поправок для мобильного пользователя от ближай- |
|
||
|
|
шей к нему базовой станции |
|
||
|
|
|
|
||
СRTKNet |
Технология VRS (три и более базовых станции). Обработка данных |
|
|||
всех станций сети, построение модели ошибок, расчет поправок с точ- |
|
||||
ностью от 0,02 – 0,03 м до 1,0 – 3,0 м для режимов DGPS и RTK, реали- |
|
||||
|
|
|
|||
|
|
зации инициализации OTF |
|
||
|
|
|
|
|
|
99
В табл. 10.7 приведены основные функции программ, разработанных компанией Trimble для обслуживания базовых станций [45].
По мере изменения технических условий или роста требований к точности программа GPSBase легко модернизируется до GPSNet
или до RTKNet. |
И |
|
|
10.4. Интеграция инерциальных и спутниковых систем |
|
Интеграция двух навигационных систем предполагает их взаимное дополнение и возможность повышения эффективности совместной эксплуатации. Такая возможность становится реальностью только при условии изучения их достоинств и недостатков, разработки средств устранения недостатков каждой из них и суммирования в гибридной системе их достоинств, а также соответствующей технологии интеграции.
Интерес потребителей к инерциальным средствам измерений |
|||||
объясняется рядом их преимуществ перед другими системами, ос- |
|||||
новными из которых являются: |
Д |
||||
|
|||||
автономность ра оты, независимость от внешней информа- |
|||||
ции и |
|
|
измерений; |
|
|
возможность определения углов ориентации по трем коор- |
|||||
д натным осям выч сленАя относительных координат; |
|||||
высокая частота решений, достигающая 500 Гц и пр. [32]. |
|||||
Вместе |
|
тем |
м пр сущи и весьма существенные недостатки, |
||
связанные с |
|
|
накоплением ошибок вследствие дрейфа гиро- |
||
скопов |
|
быстрым |
|
||
нтегр рован я х показаний: поскольку скорость вычис- |
|||||
ляется |
нтегр |
рован |
ем ускорения, то постоянная его ошибка пре- |
||
образуется в непрерывно нарастающую ошибку и скорости, и коор- |
|||||
Сдинатусловийобъекта.
Казалось, что появление глобальной спутниковой навигационной системы (ГН С), обеспечивающей возможность получения точных и относительно стабильных во времени абсолютных координат с помощью сравнительно недорогого и компактного оборудования, позволяет отказаться от использования инерциальной системы. Однако оказалось, что и спутниковые системы также не свободны от недостатков, наиболее существенными из которых являются [32]:
100