Techniki różnicowe o podwyższonej dokładności pomiarów Adam Ciećko, Bartłomiej Oszczak adam.ciecko@uwm.edu.pl bartek@uw.pl Zastosowanie nowoczesnych satelitarnych metod pozycjonowania i nawigacji w rolnictwie Olsztyn, 24 maja 2007
Zasada wyznaczenia pozycji odbiornika GPS Przestrzenne liniowe wcięcie wstecz Dane: SV1 (x,y,z), SV2 (x,y,z), SV3 (x,y,z),... Svi (x,y,z) - błędy Pomierzone: ρ1, ρ2, ρ3,... Ρi - błędy Szukane: Współrzędne P(x,y,z) i = 1, 2, 3, 4s P
Pomiar kodowy i fazowy
Funkcjonowanie systemu DGPS/RTK
Pozycjonowanie różnicowe GPS Podział pozycjonowania różnicowego ze względu na: Czas: Real-Time (nawigacja) Post Processing (geodezja) Zasięg: Local Area (ASG-EUPOS) Wide Area (EGNOS) 6
Metody czasu rzeczywistego DGPS/RTK w Satelitarnym Systemie Pozycjonowania i Nawigacji GPS DGPS -Differential Global Positioning System, zwiększa dokładność wyznaczenia pozycji w czasie rzeczywistym obiektu w ruchu: z 15 20 metrów do 0,5 3 metrów RTK Real Time Kinematic, zwiększa dokładność wyznaczenia pozycji w czasie rzeczywistym obiektu w ruchu: z 15 20 metrów do 1-5 centymetrów
Podstawowe Zadania Stacji Referencyjnej DGPS/RTK Generowanie oraz teletransmisja danych z poprawkami DGPS/RTK: 1. Drogą radiową LW, VHF/UHF, 2. Poprzez Internet 3.Poprzez sieć telefonii komórkowej - GPRS Archiwizacja surowych obserwacji satelitarnych do wykorzystania w obliczeniach w trybie post-processing
Obserwatorium Satelitarne UWM w Lamkówku k/barczewa
Internationial GPS Service for Geodynamics ( IGS )
Stacje referencyjne utworzone w regionie północno-wschodnim Polski (stan na 2006)
Pozycjonowanie różnicowe GPS Podział pozycjonowania różnicowego ze względu na: Zasięg: Local Area (ASG-EUPOS) Wide Area (EGNOS) Czas: Real-Time (nawigacja) Post Processing (geodezja) 12
Pozycjonowanie DGPS Local Area
Pozycjonowanie DGPS Local Area Virtual Reference Station
ASG/EUPOS
Serwisy systemu ASG/EUPOS
Pozycjonowanie DGPS Wide Area Wide Area poprawka Differential GPS Odbiorniki referencyjne sygnał GPS Odbiornik polowy
EGNOS -The European Geostationary Navigation Overlay Service EGNOS jest systemem wspomagania działającym na terenie Europy. Tworzenie serwisu wspierane jest przez grupę, w której skład wchodzi: Europejska Agencja Kosmiczna (ESA), Eurocontol i Komisja Europejska. System ten zapewnia regionalny (na potrzeby Europy) serwis różnicowy dla użytkowników lotniczych, morskich oraz lądowych satelitarnych systemów nawigacyjnych.
System telett letransmisji danych i podwyższonej dokładno adności przy użyciu u technologii GSM/GPRS na obszarze kraju - Projekt Katedry Geodezji Satelitarnej i Nawigacji Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego przy udziale : -Urzędu Morskiego w Gdyni -Akademii Marynarki Wojennej w Gdyni -Polkomtel S.A. w Gdyni -Biatel S.A. w Białymstoku www.kgsin.pl
Projekt nominowany do ogólnopolskiego finału Konkursu Przedsiębiorstwo Plus Technologia z zakresu telekomunikacji i teleinformatyki. Technologia została przetestowana i zalecona w raporcie dla Komisji Europejskiej: Wykonanie analiz i opracowanie kryteriów wyboru metod oraz urządzeń pomiarowych GPS w celu zapewnienia wymaganej dokładności i wiarygodności kontroli płatności obszarowych w systemie IACS przeprowadzonym na zlecenie Agencji Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa www.kgsin.pl
W tanim odbiorniku GPS dokładność wyznaczania pozycji wynosi najczęściej kilka metrów (często nawet kilkanaście!) Wielu producentów odbiorników z przeznaczeniem w rolnictwie błędnie twierdzi, że tanie odbiorniki GPS uzyskują centymetrowe dokładności pomiarów! www.kgsin.pl
System WAAS/EGNOS Zaleta: Wiele odbiorników GPS dostępnych na rynku odbiera korekty różnicowe WAAS/EGNOS (poprawki DGPS) Aktualnie system EGNOS jest systemem działającym z przerwami. e Z tego powodu dokładności systemu EGNOS są różne. Dokładności możliwe do uzyskania: 1m 5m Wielu producentów odbiorników z przeznaczeniem w rolnictwie błędnie twierdzi, że z systemem WASS/EGNOS uzyskujemy centymetrowe dokładności! ( 200.000 pozycji z pomiarów EGNOS, wartości w metrach ) źródło: Bartłomiej Oszczak, w w w. d g p s. p l ( niektóre artykuły autora do ściągnięcia w formacie PDF)
EGNOS dostępny
EGNOS częściowo dostępny
EGNOS dostępny NIESTABILNY!!!
Jeżeli tani odbiornik GPS połączymy kablem do urządzenia (modemu GPRS) odbierającego korekty różnicowe (poprawki DGPS lub RTK) z naszego systemu uzyskamy dokładności rzędu 1-5 metrów. (Średnio 2,10 m w tych badaniach). www.kgsin.pl
Do każdego masztu GSM możemy wysyłać poprawki DGPS lub RTK (w czasie około 1/10 sekundy), które przesyłane są dalej -do użytkowników w terenie.
GPS/DGPS/RTK + GPRS system INTERNET TERMINAL GPRS STACJA REFERENCYJNA GPS INTERNET STACJA REFERENCYJNA GPS INTERNET DGPS/RTK SERWER TERMINAL GPRS Odbiorniki GPS Użytkownicy N-STACJI REFERENCYJNYCH GPS
Dokładności pomiarów metodą RTK (geodezyjne, drogie odbiorniki GPS) Dokładności rzędu 2-3 cm [m] 0.10 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 φ λ h 1021 1039 5555 1197 1200 1261 Numer punktu 1000 1018 1035 1123 www.kgsin.pl
Zestawy DGPS/GPRS Zgodność z różnymi odbiornikami GPS
Przykładowe moedemy GPRS stosowane do transmisji poprawek DGPS/RTK 10 centymetrów karta SIM
Zalety technik różnicowych i systemu GSM/GPRS: 1. Wyższa dokładność pomiarów z wykorzystaniem GPS. 2. Obsługa ogranicza się do włączenia urządzenia jednym przyciskiem. 3. Możliwość odbierania korekt różnicowych (poprawek DGPS lub RTK) przez wielu użytkowników na obszarze kraju przy wykorzystaniu teletransmisji danych w systemie GSM/GPRS 4. System jest zgodny praktycznie z każdym odbiornikiem GPS 5. W zależności od klasy odbiornika GPS można mierzyć z dokładnością rzędu kilku centymetrów w terenie, w czasie rzeczywistym! (Pomiar RTK) 6. Możliwość korzystania z wielu źródeł danych ( niezawodność pracy ). www.kgsin.pl
Wykorzystanie dedykowanego APN (Access Point Network) przez GPRS do inwentaryzacji wypadków drogowych techniką DGPS ( DifferentialGPS ) Zlokalizowanie z dokładnością metrową miejsca wypadku. Uproszczenie procedur zdarzenia drogowego Możliwość wizualizacji wypadków drogowych na mapie. Rozwiązanie przyjazne dla użytkownika. Możliwość wykorzystania tej technologii Pewność wyznaczenia dokładnej pozycji zdarzenia drogowego. Automatyzacja procedur Oszczędność kosztów www.kgsin.pl
Przykład wizualizacji wypadków z udziałem kierowców i pieszych ( miasto Kartuzy ) www.kgsin.pl
System teletransmisji danych z/do odbiorników GPS został również przetestowany w eliminacjach Mistrzostw Europy w Rajdach Samochodowych oraz był wykorzystywany do tworzenia precyzyjnego modelu 3D Jeziora Śniardwy Antena GPS bartek@dgps.pl www.kgsin.pl
Dziękuję za uwagę