DGPS ( engelsk differential global positioning system ) eller SDK GNSS (systems of differential correction of global navigation satellite systems) i russisksproget litteratur findes på samme måde som FD SRNS (functional additions of satellite radio navigation systems) i engelsksproget litteratur findes som GNSS-forøgelse .
Differentielle korrektionssystemer - et system til forbedring af nøjagtigheden af GNSS -signaler, som består i at korrigere pseudo-intervallerne målt af modtageren til satellitter med korrektioner til dem modtaget udefra, fra en pålidelig måler (base- eller referencestation). I dette tilfælde kompenseres både atmosfæriske forvrængninger og efemeriske fejl. Metoden er baseret på den antagelse, at forskellige fejlkilders indflydelse på måleresultaterne er den samme for både base- og mobilmodtagere (rovere), det vil sige, at egenskaberne ved korrelerede fejl anvendes og en differentieret tilgang anvendes til bestemme området for effektive korrektioner. Dette område er strengt lokalt og begrænset af eventuelle betingelser [1] .
Funktionelle tilføjelser - Et sæt hardware og software designet til at forbedre nøjagtigheden af navigationsdefinitioner baseret på standard SRNS-signalet. Efter at have modtaget værdierne af disse systematiske fejl (de såkaldte differentielle korrektioner) ved hjælp af hardwaremetoder eller ved beregning, er det muligt at implementere i forbrugerens udstyr kompensation for de vigtigste systematiske fejl i navigationsdefinitioner ved at tage dem i betragtning i navigationsdatabehandlingsalgoritmer [2] .
Ethvert DGPS-system bruger et netværk af faste jordreferencestationer med forudbestemte koordinater for fasecentret af GNSS-modtageren til at bestemme fejlen mellem de kendte koordinater og dem, der bestemmes af GPS-satellitsystemet. Referencestationen genererer en korrigerende meddelelse , der først og fremmest indeholder faseobservationer på basen og om nødvendigt anden information afhængigt af versionen af transmissionsformatet (genberegningsnøgler, EVI osv.). Roveren og/eller den specialiserede software, efter at have modtaget denne information, beregner differentielle korrektioner for sin egen placering og tid, hvorefter de overføres til brugeren. Der er flere typer brug (introduktion) af navigationskorrektioner: fase (kvasi-differentiel og differentiel) og EVI ( efemeri-tidsinformation ). De adskiller sig i nøjagtigheden af de opnåede målinger og den tid, der bruges på at opnå dem.
Således giver tilstande med efterbehandling (efterbehandling, a posteriori databehandling) mulighed for at opnå den højeste nøjagtighed inden for sub-centimeter grænser, men kræver betydelig tid til at indsamle og behandle data. Præcis punktpositionering (PPP) involverer opnåelse af højpræcisions efemeridata og korrektioner til satelliture (fra en dag - "hurtig" efemeri, op til to uger - "endelig" efemeri).
DGPS eller DGNSS refererer også til fasemetoder til bestemmelse af koordinater i forhold til basestationen Post Processing Kinematic (PPK) og Real Time Kinematic (RTK), samt metoder, der anvender kommunikationssatellitter .
I RTK [3] og SBAS metoderne bruges meget mindre tid - faktisk kan arbejdet udføres i realtid, og de resulterende korrektioner når en nøjagtighed på omkring 1 cm i plan og 2 cm i højden .
Da GPS blev taget i brug, var det amerikanske militær bekymret over muligheden for at bruge globalt tilgængelige GPS-signaler af fjendtlige styrker. Oprindeligt mente regeringen, at et "grov modtagelse" (C/A) signal kun ville give en nøjagtighed på omkring 100 meter, men med forbedret modtagerdesign var den faktiske nøjagtighed mellem 20 og 30 meter [4] . Og siden marts 1990 [5] , for at undgå en sådan "uventet" nøjagtighed, blev C/A-signalet, der blev transmitteret ved L1-frekvensen (1575,42 MHz) bevidst forringet (ruet) ved at forskyde dets clock-frekvens med en tilfældig værdi svarende til ca. 100 meters afstand på jorden. Denne metode, kendt som "Selective Availability" eller C/A, forringede alvorligt kvaliteten af GPS-signalet for ikke-militære brugere. En mere nøjagtig bestemmelse var mulig ved brug af 2. L2-frekvens (1227,6 MHz), som igen kun var tilgængelig for autoriserede brugere med dekrypteringsnøgler.
Hvilket skabte et problem for civile brugere. Regeringen har modtaget flere afslag på at bruge GNSS til fredelige formål. Dette skyldtes den lave nøjagtighed af C/A-signalet. Spørgsmålet blev rejst om tilbagebetalingen af ikke kun selve GPS-systemet, men også af jordbaserede radionavigationssystemer (Loran, VOR og NDB), der anvendes af civile tjenester. Som kostede millioner af dollars om året at vedligeholde og var for dyre, men gav den nødvendige nøjagtighed sammenlignet med C/A-signalet. Adgang til det globale navigationssatellitsystem (GNSS) kunne give en betydelig stigning i nøjagtighed og ydeevne til lave omkostninger, men militærafdelinger var fortsat stærkt imod af sikkerhedsmæssige årsager.
I begyndelsen af 1980'erne udviklede en række civile instanser en løsning på "C/A-problemet". For så vidt C/A-signalet ændrede sig langsomt, var løsningen, at 100m signalforskydningszonen var relativt fast og dannede et lokalt koordinatsystem (hvis forskydningen var "100m øst", gælder denne forskydning over et ret bredt område). Udsendelse af denne offset til lokale GPS-modtagere kunne eliminere "C/A-effekter" og bringe resultaterne tættere på den teoretiske GPS-ydeevne på omkring 15 meter. Derudover er en anden stor kilde til fejl i GPS-fiksering forbundet med radiosignaltransmissionsforsinkelser i ionosfæren, som også kan måles af jordstationer og korrigeres ved hjælp af relæ. Det øger nøjagtigheden op til 5 meter og forudbestemte den videre udvikling af DGPS. Allerede traditionelt blev problemet for de maritime afdelinger kun løst i en planlagt position, fordi højdemærkerne over (!) havoverfladen ikke er så vigtige. [6] .
Den amerikanske kystvagt var en af de mere aggressive fortalere for DGPS-systemet, og eksperimenterede med systemet på et stadig bredere grundlag i slutningen af 1980'erne og begyndelsen af 1990'erne. Disse signaler blev udsendt på maritime langbølgefrekvenser, der kunne modtages på radiotelefoner og sendes til GPS-modtagere. Næsten alle større GPS-leverandører tilbød enheder med DGPS-indgange, ikke kun til USCG-signaler, men også til flyenheder på VHF- eller kommercielle AM-bånd.
Distribution af et radiosignal med DGPS-information på begrænset basis begyndte i 1996 til de fleste amerikanske havneanløb og udvidede sig hurtigt i samarbejde med den canadiske kystvagt. Der blev lagt planer for at udvide systemet i hele USA, men det var ikke nemt. Kvaliteten af DGPS-korrektioner havde en tendens til at falde med afstanden, og store sendere, der var i stand til at dække store områder, havde en tendens til at blive grupperet i nærheden af byer. Dette betød, at områder med lavere befolkninger, især i Midtvesten og Alaska, ville have ringe jordbaseret GPS-dækning.
I midten af 90'erne blev det klart, at signalforstørrelsessystemet ikke længere kunne opfylde den rolle, det var tildelt. DGPS gjorde det ineffektivt, præcis hvor det blev anset for mest nødvendigt. Derudover viste erfaringerne fra Golfkrigen, at amerikanske troppers udbredte brug af civile modtagere betød, at det ville gøre mere skade end gavn at holde C/A på [7] . i 2000, efter mange års pres, blev C/A permanent deaktiveret ved en ordre fra præsident Bill Clinton [8] . På tidspunktet for C/A-nedlukningen var DGPS blevet en integreret del af GNSS-systemer rundt om i verden, hvilket hjalp med at eliminere forskellige fejl. Disse omfatter ionosfæriske effekter, fejl i satellit-ephemeris-data og satellit-urdrift. Afhængigt af mængden af data, der transmitteres i DGPS-korrektionssignalet, kan positionsnøjagtigheden være mindre end 10 cm.
I midten af 90'erne blev stafetten i udviklingen af differentielle korrektionsmetoder samlet op af luftfartsindustrien. Efter ordre fra US Department of Transportation (DOT) og Federal Aviation Administration (FAA), som en del af det føderale radionavigationsprogram, der startede i 1994, blev WAAS-systemet lanceret, som var designet til at levere ydeevne, der kan sammenlignes med instrumentlandingssystem [9] .
I begyndelsen af 2000'erne blev et almindeligt luftfartssignal lanceret, der dækkede 95 % af USA og en del af Alaska, med en nøjagtighed på minimum 100 meter.
I slutningen af 2000'erne blev Hickok & Associates, baseret i Alabama, den første udvikler af en helikopter med et WAAS-system. [10] [11] [12] Og FAA har godkendt specifikationer for fly udstyret med systemet. Lidt senere, efter at infrastrukturen var oprettet, begyndte større skibe at blive udstyret med modtagere [13] , så deres første flyvning, Portland-Seattle of Horizon Air, ved hjælp af WAAS blev lavet af Bombardier Q400. Rumbaserede systemer såsom WAAS tilbyder nøjagtighed på samme måde som USCG jordbaserede DGPS-netværk.
Fra november 2013 bestod MDGPS (Maritime DGPS) netværket af 85 udsendelsessteder, der giver dobbelt dækning af næsten hele den amerikanske kystlinje og indre sejlbare vandveje, inklusive Alaska, Hawaii og Puerto Rico. Derudover giver systemet enkelt eller dobbelt dækning for det meste af det indre af USA. [fjorten]
MDGPS (Maritime DGPS)-netværket opererede kun i kystvandene ved begge kyster i USA, i Great Lakes-regionen og på de indre vandveje i Mississippi , og blev betjent af US Coast Guard (USCG). Efter at have tilsluttet sig projektet fra United States Department of Transportation, sammen med Federal Highway Administration, Federal Railroad Administration og National Geodetic Service, blev netværket kendt som NDGPS (Nationwide DGPS). Dette system er en udvidelse af det tidligere maritime DGPS til at dække hele det kontinentale USA, hvor den amerikanske kystvagt forbliver det primære agentur til vedligeholdelse af det amerikanske nationale DGPS-netværk. Den centraliserede kommando- og kontrolenhed er USCG Navigation Center med base i Alexandria, Virginia. Navigationscentret for det amerikanske Department of Homeland Security blev administrator af NDGPS. [femten]
I 2015 anmodede USCG og USACE om kommentarer til den planlagte udfasning af US DGPS og overgang fra jordbaserede til satellitsystemer. I 2016 blev det annonceret, at 46 stationer ville forblive i drift og "tilgængelige for brugere i maritime og kystnære regioner". På trods af denne beslutning nedlagde USACE sine 7 faciliteter, og i marts 2018 meddelte USCG, at de ville nedlægge de resterende stationer inden 2020 [16] [17] [18] .
GPS-placeringsnøjagtigheden er typisk mellem 2 og 10 meter . Dette er ikke nok til at udføre særligt målearbejde.
En radikal måde at forbedre nøjagtigheden af navigationsdefinitioner på er differentialtilstanden. Dens essens ligger i elimineringen af nogle fejl i systemets navigationsfelt, som er stærkt korrelerede i lokale områder (op til 2000 km). DGPS-systemet er designet til at forbedre nøjagtigheden af bestemmelse af koordinater fra 1 meter til flere centimeter, afhængigt af metoden.
Alle jordbaserede DGPS-systemer er opdelt efter formål i navigation (leverer navigationsopgaver) og geodætiske (leverer geodesiopgaver). Navigationssystemer giver meter (med en nøjagtighed på 1 - 5 meter i differentialsystemets dækningsområde), geodætisk - decimeter og centimeter. Førstnævnte udfører som regel arbejde i et geografisk (sfærisk) koordinatsystem. Den anden i rektangulær metrisk. Rumsystemer gør det muligt at løse navigationsproblemer med geodætisk nøjagtighed.
Et fælles problem for alle DGPS-metoder er, at næsten alle de kompenserede fejl varierer med plads. Af denne grund falder nøjagtigheden af DGPS med afstanden fra referencestationen, problemet kan blive forværret, hvis brugeren og stationen ikke har nok "fælles konstellation / plejader" - når de ikke kan se de samme satellitter.
En væsentlig ulempe ved alle metoder til differentiel korrektion er referencepunktets koordinater. Fejlene i koordinaterne for dette punkt er fuldstændig inkluderet i koordinaterne for de punkter, der bestemmes, det vil sige, at hele det udviklede system er forskudt [19] .
Ved indsamling af data på kontrol- og korrektionsstationen (CCS) er inputinformationen: observationer af satellitsignaler, observationer af troposfærens tilstand, data om det modtagende udstyrs placering og om kalibreringen af dette udstyr. Resultatet er: PD-målinger (spatiale data) baseret på GPS C/A-kodesignaler, differensmålinger baseret på GPS L1/L2-signaler, navigationsdata for SV'er, RP-målinger baseret på signaler med S/A-kode for SV'en, SV-navigationsdata, troposfæriske data, koordinater for antenners fasecentre, forskydninger af differensmålinger baseret på L1/L2-signaler, data til formatering af outputinformation.
Ved bestemmelse af ionosfæriske korrektioner på CCS anvendes differensmålinger baseret på L1/L2-signaler, forskydninger af differensmålinger baseret på L1/L2-signaler, koordinater for antennefasecentre, NSC-navigationsdata og bestemmelse af det ionosfæriske datagitter. Som et resultat er outputtet data, der transmitteres for at generere de passende differentielle korrektioner.
Ved bestemmelse og forfining af parametrene for rumfartøjets kredsløb på KKS anvendes følgende: TP-målinger fra signaler med en C/A-kode, differensmålinger fra L1/L2-signaler, navigationsdata for en satellit, troposfæriske data, antennekoordinater fasecentre, offsetmålinger fra L1 / L2-signaler og data om planlagte manøvrer og NKA. Som et resultat opnås data: satellittens baner, for efemerismeddelelsen og almanakken. De samme inputdata bruges til at bestemme korrektionen af kredsløbsparametrene og tidskorrektionerne til satellittens "ur".
Resultatet er: langsigtede og kortsigtede korrektioner, et estimat af fejlene i disse korrektioner med en sandsynlighed på 99,9 %, en verificeret forringelsesfaktor for dette estimat og en forudsagt standardafvigelse af PD-bestemmelsen. [tyve]
Følgende faktorer påvirker nøjagtigheden af at løse navigationsproblemet med at bestemme placeringen af et objekt:
Den geometriske faktor er et af de karakteristiske træk ved satellitsystemer. Bestemmelse af punkters placering baseret på brugen af et rumligt lineært hak er, at den resulterende nøjagtighed af koordinatbestemmelser ikke kun afhænger af nøjagtigheden af de udførte afstandsmålinger, men også af geometrien af placeringen af de observerede satellitter [21 ] .
Den ionosfæriske fejl afhænger af det samlede elektronindhold TEC (Total Electron Content) langs signalvejen, hvilket påvirker udbredelseshastigheden af radiosignaler, deres værdier estimeres til værdier fra 5 til 50 m. forskellige kosmiske strålinger, og frem for alt indflydelsen fra solens ultraviolette stråling. Som et resultat af en sådan bestråling ioniseres elektrisk neutrale luftmolekyler og atomer, det vil sige, at de henfalder til frie elektroner og elektrisk ladede ioner. Ionosfæriske fejl konverteres normalt til pseudorange korrektioner. I den geodætiske brug af satellitmålinger er metoden til at tage hensyn til ionosfærens indflydelse, baseret på brugen af to bærefrekvenser L1 og L2, blevet mest udbredt. For modtagere placeret i en afstand af 25 km kan forskellen i ionosfæriske vertikale forsinkelser nå op på omkring 0,1–0,2 m. Efter at have udført en differentiel korrektion vil en typisk restfejl for satellitter nær zenit være omkring 0,1–0,2 m i en afstand mellem punkter på omkring 100 km [22] .
Den troposfæriske fejl afhænger af lufttæthedsprofilen langs signalvejen og er omkring 2,1 m og afhænger kun af tryk, mens værdien af den våde komponent kan variere fra få cm til 0,4 m og afhænger hovedsageligt af fugtighed. Når man bevæger sig fra zenit til skrå retninger, stiger fejlen, når 20-30 m nær horisonten. hovedsageligt på grund af den våde komponent) vil være 0,1 - 0,2 m. Således vil det meste af den troposfæriske fejl (i 90% af tilfældene) kan tages i betragtning ved brug af relativt simple modeller, men der vil kræves en betydelig indsats, herunder materialeomkostninger, for at tage hensyn til resten. For store afstande eller signifikante højdeforskelle er restfejlen for lave satellitter 2-7 mm pr. meter i højdeforskel [23] [24] .
Relativistiske og gravitationelle effekter . Relativistiske effekter påvirker satellitbaner, satellitsignaludbredelse og satellit- og modtagerure. I dette tilfælde er det tilstrækkeligt kun at tage hensyn til Jordens gravitationsfelt, da Solen, Månen og andre masser af solsystemet har en ubetydelig indflydelse.
Muligheder | Mobile differentialsystemer | Lokale differentialsystemer | Regionale differentialsystemer | Bredbånds differentialkorrektionssystemer | Globale differentielle korrektionssystemer |
---|---|---|---|---|---|
Forbindelse | Én ikke-stationær måleopsamlingsstation.
Datakanal. |
En eller flere måleopsamlingsstationer.
Datakanal. |
Netværk af målestationer,
datatransmissionskanaler, computercenter |
Regionalt netværk af målestationer,
Datatransmissionskanaler, computercenter, jordkontrolkompleks |
Globalt netværk af målestationer,
Datatransmissionskanaler, computercenter, jordkontrolkompleks |
Korrigerende oplysninger | Korrektioner til navigationsparametre målt af forbrugeren | Ændringer af navigationsparametre målt af forbrugeren,
Information om systemintegritet |
Ændringer af navigationsparametre målt af forbrugeren,
Information om systemintegritet |
Korrektioner til efemerisk-tidsbestemt information,
Rettelser til navigationsparametre målt af forbrugeren, Oplysninger om systemets integritet |
Korrektioner til efemerisk-tidsbestemt information,
Ændringer for at udelukke atmosfæriske signalforvrængninger, Korrektioner til navigationsparametre målt af forbrugeren, Oplysninger om systemets integritet |
Transmissionskanaler | jordbaserede datalinjer | jordbaserede datalinjer | jordbaserede datalinjer | kommunikation og relæ rumfartøjer | kommunikation og relæ rumfartøjer |
Effektområde | 2-10 km | 50-200 km | 400-2000 km | 2000-5000 km | Global dækning |
I henhold til det dækkede udvalg er der 5 hovedtyper:
Mobil - have maksimal dækning (handlingsområde fra kontrol- og korrektionsstationen (CCS) - op til 10 km. Og inkludere én CCS, kontrol- og overvågningsudstyr (uden integritetskontrol), samt datatransmissionsfaciliteter.
Lokal - har en maksimal rækkevidde fra kontrol- og korrektionsstationen - op til 200 km. Og de omfatter en KKS, kontrol- og overvågningsudstyr (inklusive integritetskontrol) samt datatransmissionsfaciliteter. De er monteret i bygninger og konstruktioner eller i form af en blokcontainer .
Regional - diameteren af arbejdszonen kan være fra 200 til 2000 km. RDPS omfatter som regel flere tjenester (indsamling af information) og en central kontrol- og korrektionsstation (udvikler korrektioner), passende midler til at transmittere korrigerende information og integritetssignaler.
Wide -zone eller NDGPS ( eng. landsdækkende DGPS - landsdækkende DGPS ) - Arbejdsområdets radius er 2000 - 6000 km. RBPS består af et netværk af kontrolstationer, hvorfra information sendes til hovedstationerne til fælles behandling for at udvikle korrektioner og integritetssignaler. Den genererede korrigerende information og integritetssignaler downloades via jordoverførselsstationer til et geostationært rumfartøj (kommunikationssatellitter) for efterfølgende videresendelse til forbrugerne. Kommunikationssatellitter kan også bruges som ekstra navigationspunkter til afstandsmålinger. I dette tilfælde er de vigtigste metoder til integritetskontrol metoderne til at analysere forskellene mellem de målte og forudsagte værdier af rumlige data, og redundans af målinger bruges til at forbedre nøjagtigheden.
Global eller GDGPS ( engelsk global DGPS - global DGPS ) - med dækning over hele kloden.
Det generaliserede blokdiagram over konstruktionen af DGPS-systemer inkluderer følgende hovedelementer: kontrol- og korrektionsstation; differentiel korrektionsovervågningsstation (SMDP); station til transmission af differentielle korrektioner og advarselssignaler (SPDP).
Kontrol- og korrektionsstationen overvåger navigationssignalernes integritet og beregner differentielle korrektioner. Med henblik på integritetskontrol inddrages særlige overvågningsstationer, som kontrollerer kvaliteten af radionavigationsfeltet og i tilfælde af fejl og funktionsfejl i satellitten danner tegn på fejl. Differentialkorrektionsovervågningsstationen kontrollerer kvaliteten. Den generaliserede information genereres og transmitteres til brugeren via en af de tilgængelige kommunikationskanaler.
Ifølge metoden til dislokation (basering) er der 3 hovedtyper:
Det skal bemærkes, at alle typer funktionelle tilføjelser ikke er i modsætning til hinanden, men gensidigt komplementære.
I differentiel tilstand bruges flere typer målinger: kode og pseudofase (i henhold til observationer af bærerfasen) samt information om efemeri-tid (nøjagtig efemeri).
Kodesystemer er baseret på måling og behandling af pseudoafstande. Engelsk pseudorange . pseudo-range - fejlbehæftet afstand mellem satellit og modtager. Beregnet ud fra hastigheden af signaludbredelsen og uoverensstemmelsen mellem tidsskalaerne på satellitten og i brugerens modtager [27] ; de har generelt et ubegrænset omfang og er karakteriseret ved lokaliseringsfejl fra brøker til flere meter [28] [29] .
Fasesystemer er bygget på basis af afstanden bestemt til satellitten, implementeret efter opløsningen af tvetydigheden, det vil sige at finde et helt antal bølgelængder, der passer ind i den målte afstand. De er kendetegnet ved høj positioneringsnøjagtighed (op til brøkdele af en centimeter), men deres arbejdsområde er begrænset til en rækkevidde på 10 km og når sjældent 30 km. Faldet i nøjagtighed afhænger af afstandskorrelationen mellem basen og roveren, det vil sige afstanden mellem roverne og basestationen [28] [30] .
Ephemeris- tidsinformationen indeholder koordinaterne for hver satellit i ITRF-referencerammen sammen med urkorrektionerne for satellitterne. Disse oplysninger gives for hver satellit for almindelige epoker med et interval på 15 minutter. Precise ephemeris er et efterbehandlingsprodukt og leveres af specialiserede overvågningstjenester [31] .
Når der dannes differentielle korrektioner, bruges tre hoveddriftsmetoder ved hjælp af forskellige metoder, tilgange og teknologier:
I slutningen af 1990'erne, hvor selv lommemodtagere var ret dyre, blev nogle metoder til relative GPS-bestemmelser udviklet ved hjælp af fra 3 til 10 undersøgelsespunkter (statiske og kinematiske), der bestod i at behandle reelle målinger med måledata opnået fra 2 eller flere modtagere (nøjagtighed opad). til 1-2 cm) og obligatorisk for dem Efterbehandling. Disse metoder kaldes kvasi-differentielle eller relative . I disse metoder foretages observationer med mindst to modtagere, hvoraf den ene er placeret ved et referencepunkt med kendte koordinater, og den anden er rettet ind efter det objekt, der bestemmes. I den relative metode behandles observationer, der foretages samtidigt ved referencepunktet og det punkt, der bestemmes, i fællesskab, hvilket fører til en stigning i opløsningernes nøjagtighed, men udelukker øjeblikkelige løsninger. I den relative metode defineres en vektor, der forbinder reference- og bestemte punkter, kaldet basislinjevektoren [19] .
Statik - Bruges til at måle basislinjer i udviklingen af statsgeodætiske netværk (GGS), studere bevægelser af tektoniske plader, i udviklingen af undersøgelsesnetværk, fortykkelsesnetværk, geodætiske pæle og andre anvendte og tekniske konstruktioner. Det forudsætter høj nøjagtighed på basislinjer op til 20 km og lange, multiple observationssessioner på mindst 1 time. Obligatorisk opdatering af almanakken, mellem sessioner, ved at slukke for modtageren i mindst 1 time. Logisk set er alle deltagende modtagere statiske. Statikken inkorporerer alle mulige fejl i udgangspunkter og målinger.
Kinematik (kinematik) - Bruges i topografiske undersøgelser, lederundersøgelser og/eller til at skabe tematiske diagrammer og kartogrammer. En måde at hurtigt bestemme koordinaterne for et stort antal punkter. Meget effektiv ved måling af et stort antal tætsiddende punkter. Metoden involverer ikke at slukke for modtageren (opdatering af almanakken) mellem observationerne [34] . Logisk set er alle deltagende modtagere opdelt i Bases (statisk modtager) og Rover (mobilmodtager). Inkluderer kun fejl ved direkte måling i øjeblikket.
En obligatorisk komponent af disse metoder er efterbehandling.
Efterbehandling (Postprocessing) - i bred forstand er det alt, hvad der sker efter hovedhandlingerne. Efterbehandling af GPS-målinger involverer overførsel af rådata fra modtageren til en computer og beregning af de modtagne data ved hjælp af specialiserede programmer.
Efterbehandling som en DGPS-metode bruges til at opnå de nøjagtige koordinater og højder af ukendte punkter ved at forbinde dem med kendte punkter med referencer , punkter og tegn . Logisk set er efterbehandlingen opdelt i 3 dele - selve beregningen, justering og genberegning fra det globale (geografiske) system til et lokalt (lokalt) metrisk rektangulært.
Beregningen består i at beregne basislinjer (vektorer) ved hjælp af data fra samtidige målinger fra to eller flere GNSS-modtagere. Referencelinjer (vektorer) er en tredimensionel linje tegnet mellem to punkter optaget af hvert par GNSS-antenner. Efterbehandlede målinger giver mulighed for mere nøjagtig positionering, fordi de fleste GNSS-fejl påvirker hver modtager på stort set samme måde og kan derfor udelukke hinanden.
eller
tilsvarende for troposfæriske fejl, efemeriske fejl og relativistiske fejl. Derefter forsvinder de typiske fejl for satellitdata: urforskydning; efemeris; relativistiske effekter.
Genberegningen består i at bestemme "overgangsnøglerne" til at matche de globale koordinatsystemer (WGS84, PZ90 osv.) og lokal og simpel matrixgenberegning . Kræver ikke samtidige målinger af to eller flere modtagere, kan udføres af en GNSS-modtager.
Justering er en matematisk proces forbundet med identifikation og eliminering af fejl.
Oprettelsen af punkter i det satellitgeodætiske netværk af 1. klasse udføres af relative satellitmetoder til bestemmelse af koordinater. [35]
Den største ulempe var tilstedeværelsen af vektorer: da koordinaterne for de bestemte punkter bruges til at beregne komponenterne i basislinjerne, påvirker dette også nøjagtigheden af at bestemme stigningerne af koordinater mellem referencepunktet og det bestemte punkt [19] .
Post Processing Kinematic eller PPK er blevet en videreudvikling af relative (kvasi-differentielle) metoder og overgang til differentiel.
I differentialmetoden , baseret på resultaterne af observationer ved et referencepunkt, findes korrektioner til de tilsvarende observationsparametre for et ukendt punkt eller til dets koordinater, det vil sige, at observationerne behandles separat. Denne metode giver øjeblikkelige løsninger i forhold til referencestationen [19] .
Differentialkorrektionsmetoden består således i at bestemme korrektioner fra DGNSS-referencestationer med forudbestemte koordinater. Da basens koordinater (kontrol- og korrektionsstation) er kendt med en vis nøjagtighed, op til 1 meter til navigationsformål, op til 20 cm til geodesi og navigation ved hjælp af differentielle korrektionssystemer og lokale løsninger med en nøjagtighed på op til 3 cm til geodæsiformål. Så kan de, koordinaterne, bruges til at beregne korrektioner for de nybestemte positioneringsparametre. [36] Grundlæggende er der to metoder til at transmittere korrektioner direkte via en radiokanal (et system af jordbaserede repeatere) eller via en kommunikationssatellit. Således er alle differentielle korrektionssystemer opdelt i jordbaserede og satellitbaserede.
Hovedsættet af teknikker og metoder til at opnå planlagte koordinater og højder af terrænpunkter ved hjælp af at opnå korrektioner fra basestationen modtaget af brugerens udstyr i realtid er realtid.
Realtid (realtidstilstand) - indebærer modtagelse af rettelser fra automatiserede stationer med minimal forsinkelse. Transmissionen af differentialkorrektioner eller EVI fra basestationen til forbrugeren kan udføres ved hjælp af telefon- eller radiokommunikation, via satellitkommunikationssystemer (f.eks. INMARSAT), samt ved hjælp af RDS (Radio Data System) digital datatransmissionsteknologi på FM-radiofrekvenser (VHF) [28] .
Informationsmeddelelser af følgende typer bør dannes som en del af informationen i den differentielle korrektionsmetode, KKS:
Præcis punktpositionering eller PPP -metoden er en metode, der bruger raffineret efemeri og tid (ephemeris-time information).
SDGPS (Satellite Differential GPS) - udviklet af Thales i 2003 og brugt i SkyFix XP-systemet. Bruger en helt ny metode baseret på Thales' eksisterende globale netværk af referencestationer til kontinuerligt at spore alle satellitter i deres kredsløb, hvilket genererer referencestationsuafhængige korrektionsdata. Dette er fuldt dynamiske, meget nøjagtige og absolut pålidelige korrektionsoplysninger, der er tilgængelige for ethvert sted, uanset nærhed til referencestationen. Gør systemet virkelig globalt, uden rækkeviddebegrænsninger fra differentialkorrektionsstationen og giver korrektionsinformation for selve GPS-satellitten, snarere end for et specifikt område (dækket af referencestationen). Denne information opnås ved kontinuerligt at spore alle satellitter gennem hele deres kredsløb ved hjælp af et globalt netværk af referencestationer, som igen identificerer, isolerer og måler hver enkelt fejlkilde og giver et komplet sæt korrektioner for hver GPS-satellit. Dette sæt af rettelser indeholder separate rettelser for hver enkelt satellitfejlkilde og kan som sådan bruges hvor som helst, uanset afstand fra referencestationen, hvilket gør systemet virkelig globalt uden rækkeviddebegrænsninger.
Lokale troposfæriske og ionosfæriske fejl elimineres på brugerniveau som en del af positioneringsberegningen og ved hjælp af to-frekvens GPS-modtagelse. Flervejs- og modtagestøj fjernes ved hjælp af bærefaseobservationer. [38]
I konventionel differentiel GPS, der bruger EMI, bliver korrektionsdataene næsten ugyldige i en afstand på omkring 2000 km fra referencestationen. I SDGPS opnås vandret nøjagtighed (10 cm) og vertikal nøjagtighed (20 cm) uanset afstanden fra referencestationen. Dermed bliver navigationsfeltet sømløst og ensartet [39] .
Fra 1998 var der 187 radiofyr i 28 lande [2] .
Ifølge den amerikanske kystvagt i 2015 brugte 47 lande allerede differentielle korrektionssystemer. [40]
Differentielle korrektionssystemer er placeret langs omkredsen af ca. Island, langs kysten af Italien og andre europæiske lande. Deres placering i Kina, Indien, Sydafrika, Storbritannien er også bemærket [2] .
En komplet liste over marinefyrtårne udstyret med kontrol- og korrektionsstationer fra december 2019 i verdensdatabasen [41] .
Den Russiske Føderation havde, på trods af den store kystlinje og sit eget navigationssystem, indtil vedtagelsen af radionavigationsplanen for medlemslandene i Commonwealth of Independent States i 2010, ikke sine egne DGPS-systemer, ikke medregnet spredte kommercielle projekter. I 2016 blev et differentialkorrektionssystem til det russiske navigationssatellitsystem GLONASS implementeret.
Det europæiske DGPS-netværk er primært udviklet af de finske og svenske søfartsadministrationer for at forbedre sikkerheden i skærgården mellem de to lande. Efter Decca-navigationssystemets bortgang i 2000. Projektet blev tilsluttet af Det Forenede Kongerige og Irland Med et netværk af 12 sendere placeret rundt om kysten og tre kontrolstationer, begyndte dets etablering i 1998 af fyrtårnsoperatørerne af Trinity House, der dækker England, Wales og Kanaløerne, Northern Lighthouse Council dækker Skotland og Isle of Man, og Commissioners of Irish Lights, der dækker hele Irland. Inden systemet blev erklæret operationelt, blev det testet og yderligere to sendere blev tilføjet. Overførslen af information i 300 kHz-båndet begyndte i 2002. [42]
I 1997 Beacon Co. Egypten og MacDonald Dettwilers Maritime Systems Division, (tidligere CANAC/Microtel Maritime Information Systems Group), blev tildelt en kontrakt om at levere et komplet nationalt DGPS-system til egyptiske havne og fyrtårne. Denne kontrakt omfatter design, indkøb, integration, fabrikstest, levering, konfiguration og felttest af den egyptiske marine DGPS.
Systemet består af 1 kontrolstation forbundet til 6 DGPS overvågnings- og relæstationer via HF-radionettet. Backup-adgang til netværk udføres ved at ringe til et nummer fra standard telefonlinjer.
Hver overvågnings- og relæstation sender DGPS-korrektioner på en standard maritim beacon-frekvens ud over standard GPS-signaler. Disse ændringer gør det muligt for de egyptiske og internationale maritime samfund at bestemme deres position med en nøjagtighed på mere end 5 meter, en væsentlig forbedring i forhold til 100 meter nøjagtigheden, som kommercielt tilgængelige GPS-teknologier giver.
DGPS-systemet implementerer en fejltolerant arkitektur med dobbelt redundans i alt nøgleudstyr. Hvis noget udstyr svigter, vil systemarkitekturen sikre dets kontinuerlige drift. Alle overtrædelser i arbejdet meldes straks til kontrolmonitoren.
KKS (Control Correcting Station) | Navn (MASKINENAVN) | Stations-id | Rækkevidde (KILOMETER) | Radio Signal Identifiers (IDRS) | Frekvens (KHz) | Baud Rate ((Bps) |
---|---|---|---|---|---|---|
Port Said | Port Said 1 og Port Said 2 | 321 | 324 | 442 og 443 | 290,0 | 200 |
alexandria | Alexandria 1 og Alexandria 2 | 320 | 278 | 440 og 441 | 284,0 | 200 |
Mersa Matrou | Mersa 1 og Mersa 2 | 324 | 378 | 448 og 449 | 307,0 | 200 |
Ras Umm Sid | Rasummsid 1 og Rasummsid 2 | 322 | 234 | 444 og 445 | 293,5 | 200 |
Ras Gharib | Ras Gharib 1 og Ras Gharib 2 | 323 | 278 | 446 og 447 | 298,0 | 200 |
Quseir | Quseir 1 og Quseir 2 | 325 | 482 | 450 og 451 | 314,5 | 200 |
Det canadiske system ligner det amerikanske system og er designet til primært brug til søs. Dækker Atlanterhavs- og Stillehavets kyster, Great Lakes-regionen og St. Lawrence-floden . Det canadiske Marine Differential Global Positioning System opererer på NAD 83 (Nordamerika 1983, ingen konvertering fra WGS 84 påkrævet). DGPS Navigation Service forbedrer ikke kun nøjagtigheden af Standard Positioning Service (SPS), men giver også realtidsintegritet, overvågning og rapportering. Signalet udsendes i området fra 285 kHz til 325 kHz. dataoverførselshastighed er standard for radiobeacons 200(Bps). Hele systemet består af 19 KKS og er opdelt i flere segmenter: Stillehavskysten (Alert Bay, Amphitrite Point, Richmond og Sandspit), De Store Søer og St. Lawrence-bugten (Wiarton, Cardinal, Saint-Jean-sur) -Richelieu, Lauzon, Riviere du Loup, Moisy), Atlanterhavskysten (Saint-Jean-sur-Richelieu, Lauzon, Rivière-du-Loup, Moisy, Agerhønsø, Cape Escuminac, Fox Island, West Head), østkyst (Cape) Hartlen, Cape Race, Cape Ray, Cape Norman, Rigolet) [44] .
Indtil april 2011 drev Canada også et GPS-korrektionssystem (GPS·C) understøttet af Canadian Active Monitoring System og Natural Resources Canada. Systemet dækkede det meste af Canada. Når den blev brugt med en passende GPS·C-modtager, øgede den realtidsnøjagtigheden til cirka 1-2 meter med en nominel nøjagtighed på 15 meter. Realtidsdata blev indsamlet fra fjorten permanente jordstationer spredt ud over Canada og sendt til NRC1 centralstationen i Ottawa til behandling. GPS·C-oplysninger blev udsendt i hele Canada på MSAT af CDGPS, en forkortelse for Canada-Wide DGPS Correction Service. CDGPS krævede en separat MSAT-modtager, der udsender korrektionsinformation i RTCM-format til input til enhver passende udstyret GPS-modtager. Behovet for en separat modtager har gjort den mindre omkostningseffektiv end løsninger som WAAS eller StarFire, der modtager deres korrektionsinformation fra den samme antenne og modtager. Den 9. april 2010 blev det meddelt, at tjenesten ville indstille driften den 31. marts 2011. Tjenesten blev nedlagt den 31. marts 2011 og stoppet permanent den 1. april 2011 kl. 9:00 ET.
stationsnavn | Beliggenhed | Driftsdato | koordinater |
---|---|---|---|
ALBH | Canadian Forces Base, Esquimalt, British Columbia (nær Victoria, British Columbia ) | 1992-05.11 . 2022 | 48°23′23″ s. sh. 123°29′14″ W e. |
ALGO | Algonquin Space Complex, Algonquin Provincial Park , Ontario | 1991-01.11 . 2022 | 45°57′20″ N sh. 78°04′16″ W e. |
CHUR | Geological Survey of Canadas regionale seismiske station, Churchill, Manitoba | 1993-04.11 . 2022 | 58°45′32″ N sh. 94°05′19″ W e. |
DRAO | Dominion Radio Astrophysical Observatory, Penticton, British Columbia | 1991-02.11 . 2022 | 49°19′21″ s. sh. 119°37′27″ W e. |
EUR2 | New Environment Canada Weather Station Building, Eureka, Nunavut | 2005-10-09.11 . 2022 | 79°59′20″ s. sh. 85°56′15″ W e. |
FRDN | Hugh John Fleming Forestry Complex, nær University of New Brunswick i Fredericton, New Brunswick | 2003-02.11 . 2022 | 45°56′00″ s. sh. 66°39′35″ W e. |
HLFX | Bedford Institute of Oceanography , Dartmouth, Nova Scotia | 2001-12-19.11 . 2022 | 44°41′00″ s. sh. 63°36′40″ W e. |
NRC1 | Institute for National Measurement Standards, National Research Centre, Ottawa, Ontario | 1995-04.11 . 2022 | 45°27′15″ N sh. 75°37′25″ W e. |
PRDS | Dominion Observatory i Priddis, Alberta (nær Calgary, Alberta ) | 1997-01-07.11 . 2022 | 50°52′16″ N sh. 114°17′36″ W e. |
SCH2 | Transport Canada radiotelekommunikationsanlæg, Schefferville, Quebec | 1997-06-29.11 . 2022 | 54°49′55″ N sh. 66°49′57″ W e. |
STJO | Geological Survey of Canada (NRCan) geomagnetisk observationsstation, St. John's, Newfoundland | 1992-05.11 . 2022 | 47°35′42″ s. sh. 52°40′39″ W e. |
HVIT | Whitehorse, Yukon | 1996-06.11 . 2022 | 60°45′01″ s. sh. 135°13′19″ W e. |
VIND | NavCanada Winnipeg Area Control Center-bygning, Winnipeg, Manitoba | 1997-01-09.11 . 2022 | 49°54′02″ s. sh. 97°15′34″ W e. |
RÅBE | Yellowknife, Northwest Territories | 1991-01.11 . 2022 | 62°28′51″ s. sh. 114°28′50″ W e. |
Australien driver tre DGPS'er: en hovedsagelig til maritim navigation, der udsender sit signal i langbølgeområdet og har 12 radiofyrer placeret langs kysten; den anden bruges til terrestriske undersøgelser og terrestrisk navigation og har en korrektionsudsendelse på det kommercielle FM-radiobånd. Den tredje i Sydney Lufthavn bliver i øjeblikket testet for flylandingsnøjagtighed (2011) og vil blive brugt som backup til landingssystemets instrument indtil mindst 2015. Korrektioner af flyets position udsendes gennem luftfartens VHF-bånd [46] [2] .
Australien og New Zealand annoncerede i 2018 starten på R&D af anden generation af SBAS-system for deres driftsområder. Der arbejdes på at bruge en multi-frekvens og multi-site tilgang til at reducere fejl, som et første generationssystem som WAAS ikke kan håndtere. Undersøgelsen bruger også OPP som en del af designet [47] . Det resulterende system forventes pålideligt at give sub-centimeter nøjagtighed.
USA driver mindst 4 DGPS-systemer:
US Federal Aviation Administration opretholder et globalt differentielt udbredelsessystem (WAAS), der er designet til at forbedre positioneringsnøjagtigheden og pålideligheden af GPS-navigationsenheder. Og National Oceanic and Atmospheric Administration arbejder med et netværk af amerikanske CORS-ankerstationer, StarFire-navigationssystemet er understøttet af det amerikanske firma John Deere . Også i USA drives og udvikles National DGPS Service (NDGPS - Nationwide DGPS) af den amerikanske kystvagt, som giver øget nøjagtighed og integritet af GPS-information til brugere i USA og tilstødende farvande. Systemet er en udvidelse af den tidligere version - Maritime Differential GPS (MDGPS). Tjenesten udsender korrektionssignaler på frekvenserne af maritime radiofyr for at forbedre positioneringsnøjagtigheden. Kystvagten giver 10-meters nøjagtighed (2 dRMS) i alle etablerede dækningsområder. Og det stiger markant ved indsejlingerne til havnen op til 1 - 3 meter. Systemet leverer service til det kontinentale USA, De Store Søer, Puerto Rico, dele af Alaska, Hawaii og meget af Mississippi-flodbassinet. Coast Guard Marine Differentiated Global Positioning Service indsat den 15. marts 1999, som annonceret i en DOT-pressemeddelelse. I marts 2018 annoncerede USCG, at det ville nedlægge DGPS-stationer [48] [49] . Ved udgangen af 2019 var de fleste af stationerne i USA og Japan forberedt til nedlæggelse (opført som nedlagt eller under nedlæggelse). Driften af relæjordstationer afsluttes i september 2020. Systemet vil blive overført til rumsegmentet. [halvtreds]