Sieciowe Pozycjonowanie RTK używając Virtual Reference Stations (VRS)

Transkrypt

1 Sieciowe Pozycjonowanie RTK używając Virtual Reference Stations (VRS) Mgr inż. Robert Dudek GEOTRONICS KRAKÓW GSI Japan - 21st of June 1999

2 Wprowadzenie u Dlaczego Sieci stacji referencyjnych GPS? u Pomysł VRS (Virtual( Reference Stations) u Typowe ustawienia systemu u Wymagany sprzęt u Przesyłanie danych u Wydajność VRS

3 Klasyczny pomiar RTK u Wymaga lokalnej stacji referencyjnej u Błędy pomiaru zależne są od odległości od stacji referencyjnej u Wielkość błędów pomiaru ogranicza zakres możliwości stosowania (odległość Rover/ referencyjna do 10-15km) u Wiarygodność i wydajność pomiarów zmniejsza się wraz ze wzrostem odległości od stacji referencyjnej

4 Ograniczenia w klasycznych pomiarach RTK u Ograniczona odległość od pojedynczej stacji referencyjnej u Potencjalnie duże błędy przy ustanawianiu stacji referencyjnej u Brak wewnętrznego monitoringu jakości rozwiązania u Rozwiązanie tylko z pojedynczej stacji referencyjnej u Mała produktywność u Bezpieczeństwo u Komunikacja u Zasilanie

5 Pomysł Virtual Reference Stations (VRS) u Używając Sieci stacji referencyjnych (ABCD) tworzymy Virtual Reference Stations (VRS) u VRS jest utworzone blisko użytkownika. A B Virtual Ref. Rover D C

6 VRS - Jak to pracuje? u Używamy obserwacji z kilku stacji referencyjnych u Ciągły wewnętrzny monitoring danych pochodzących ze stacji referencyjnych u System zawiera modele błędów systematycznych: jonosfery troposfery błędy orbit satelitów wielotorowości sygnału u Generowanie unikalnej stacji wirtualnej w pobliżu użytkownika u Dostarczanie danych korekcyjnych w różnych formatach RTCM lub CMR+ do odbiornika rover

7 Dlaczego używamy VRS? u Zwiększa się zakres pracy i poprawia dokładność pomiaru u Wzrasta produktywność u Eliminujemy konieczność posiadania własnej stacji referencyjnej Ustawienie, zasilanie, problemy z radiem itp. u Wprowadzamy wewnętrzny monitoring u Wszyscy użytkownicy pracują w jednolitym prawdziwym układzie współrzędnych u Eliminacja uzależnienia od pojedynczej stacji referencyjnej u Wykorzystujemy ustanowioną komunikację (np.gprs).

8 Przykładowe ustawienie na placu budowy

9 Przykładowa sieć - Szwajcaria Stetten Bourrignon Muttenz Sulz Zürich Engelburg Aarburg Pfänder Neuchâtel Bern (L+T) Luzern Uznach Sargans Payerne Zimmerwald Andermatt Davos Scoul Lausanne Jungfraujoch Hohtenn Messoco St. Moritz Genève Martigny Locarno Mendrisio Stacje z 06/2000) Stacje z 12/2000 Stacje z 2001

10 Przykładowa sieć - Japonia

11 Przykładowa sieć - Dania

12 Transmisja danych Reference Station Network Hub Modem Modem Modem Modem Modem Modem Modem Modem LAN Router LAN Digital Cell Phone Access Server GPS Network

13 Przepływ danych w sieci używając telefonii komórkowej Dane Pomiarowe Sieć GPS Router

14 Przepływ danych w sieci Dane Pomiarowe Sieć GPS Router Rover

15 Przepływ danych w sieci Raw Data Sieć GPS Router Pozycja NMEA

16 Przepływ danych w sieci Dane Pomiarowe Sieć GPS Router Pozycja NMEA

17 Przepływ danych w sieci Dane Pomiarowe CMR+ / RTCM Sieć GPS Router wirtualna Pozycja NMEA

18 Wymagany sprzęt na Stacji Referencyjnej u Dwuczęstotliwościowy odbiornik GPS np. sieciowy odbiornik NetRS ze stroną WWW u Antena geodezyjna najlepiej typu o stabilności <1mm u Zasilanie awaryjne np. z UPS u Łącze teleinformatyczne z Centrum kontroli (min 9600 baud, maks. 1 sek.opóźnienie np. DSL)

19 Wymagany sprzęt w Centrum Kontroli u Router u Komputer PC: 1 GHz 512MB 40GB HDD Windows NT Workstation 4.0 SP5 u Access Server

20 Analiza wydajności systemu VRS Ref 1-90 godzin dzień/noc - Rover 32 km od Ref 3 Ref 2 Rover Ref 4 Ref 3 70 km

21 Założenia testu sieciowego Real-Time u Zakres pracy rover-a (32 km od najbliższej stacji referencyjnej) u Po każdym osiągnięciu rozwiązania fix system RTK wysyła dane o pozycji przez 30 sekund u Wymuszenie ponownej inicjalizacji poprzez utratę łączności z satelitami (dane historyczne nie biorą udziału w rozwiązaniu) u Wszystkie wysłane pozycje są zarejestrowane w zewnętrznym komputerze i analizowane statystycznie

22 Błąd współrzędnej X 32 km Linia bazowa Liczba Pozycji Poziom zaufania %: %: < mm mm %: %: < mm mm Błąd [mm]

23 Błąd współrzędnej Y 32 km Linia Bazowa Liczba Pozycji Poziom ufności %: %: < 9 mm mm %: %: < mm mm Błąd [mm]

24 Błąd wysokości 32 km Linia bazowa Liczba Pozycji Poziom ufności %: %: < mm mm %: %: < mm mm Błąd [mm]

25 Inicjalizacja RTK 32 km Linia bazowa Procent Wydajność %: %: < sec sec %: %: < sec sec średnio: : sec sec Czas Inicjalizacji [sec]

26 Test na niemieckiej sieci SAPOS 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0-0,05-0,04-0,03-0,02-0,01-0,01 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05-0,02-0,03-0,04 u RTK chodzący 30 km od najbliższej stacji referencyjnej u 12 kwiecień, 2000, 9 AM 3 PM u 220 poprawnych inicjalizacji RTK u Std.dev. =1,8 cm w płaszczyźnie -0,05

27 Czas inicjalizacji w sieci SAPOS Wydajność Inicjalizacji Średnia: : Sec. Sec

28 Opcje VRS u GPSNet: wektorowa spójność sieci, wewnętrzny monitoring, automatyczny wybór stacji referencyjnych u DGPSNet: Model błędów jonosfery, troposfery i efemerydy, zapewniający dokładność i spójność dla pomiarów DGPS odległość między stacjami referencyjnymi do ~ 200km u RTKNet: Virtual Reference Stations, zapewniający dokładność i spójność dla pomiarów RTK odległość między stacjami referencyjnymi do ~ 50km 70km u Webserver: Wyświetlanie statusu sieci. Udostępnienie danych w post-processing, zawiera wirtualny RINEX

29 Zalety VRS u Zwiększenie zasięgu pracy z lepszą inicjalizacją i dokładnością u Wzrost produktywności u Eliminacja konieczności posiadania własnej stacji referencyjnej Ustawianie, zasilanie, łączność radiowa, pilnowanie u Wprowadzenie wewnętrznego monitoringu jakościowego u Wszyscy użytkownicy pracują w jednolitym układzie odniesienia u Eliminacja wad pochodzących od pojedynczej stacji referencyjnej u Wykorzystujemy ustaloną łączność (GPRS np. 60 groszy 500Kb, 8 godzin ca. 15zł, dzisiejszy test 230Kb)