Sieciowe Pozycjonowanie RTK używając Virtual Reference Stations (VRS) Mgr inż. Robert Dudek GEOTRONICS KRAKÓW GSI Japan - 21st of June 1999
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
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
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
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
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
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).
Przykładowe ustawienie na placu budowy
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
Przykładowa sieć - Japonia
Przykładowa sieć - Dania
Transmisja danych Reference Station Network Hub Modem Modem Modem Modem Modem Modem Modem Modem LAN Router LAN Digital Cell Phone Access Server GPS Network
Przepływ danych w sieci używając telefonii komórkowej Dane Pomiarowe Sieć GPS Router
Przepływ danych w sieci Dane Pomiarowe Sieć GPS Router Rover
Przepływ danych w sieci Raw Data Sieć GPS Router Pozycja NMEA
Przepływ danych w sieci Dane Pomiarowe Sieć GPS Router Pozycja NMEA
Przepływ danych w sieci Dane Pomiarowe CMR+ / RTCM Sieć GPS Router wirtualna Pozycja NMEA
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)
Wymagany sprzęt w Centrum Kontroli u Router u Komputer PC: 1 GHz 512MB 40GB HDD Windows NT Workstation 4.0 SP5 u Access Server
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
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
Błąd współrzędnej X 32 km Linia bazowa Liczba Pozycji 6000 5000 4000 3000 2000 1000 Poziom zaufania 90 90 %: %: < 13 13 mm mm 99 99 %: %: < 26 26 mm mm 0-50 -40-30 -20-10 0 10 20 30 40 50 Błąd [mm]
Błąd współrzędnej Y 32 km Linia Bazowa Liczba Pozycji 9000 8000 Poziom ufności 90 7000 90 %: %: < 9 mm mm 99 99 %: %: < 21 21 mm mm 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0-50 -40-30 -20-10 0 10 20 30 40 50 Błąd [mm]
Błąd wysokości 32 km Linia bazowa Liczba Pozycji 3000 2500 2000 1500 1000 500 Poziom ufności 90 90 %: %: < 25 25 mm mm 99 99 %: %: < 49 49 mm mm 0-50 -40-30 -20-10 0 10 20 30 40 50 Błąd [mm]
Inicjalizacja RTK 32 km Linia bazowa Procent 12 10 8 6 4 Wydajność 50 50 %: %: < 40 40 sec sec 90 90 %: %: < 80 80 sec sec średnio: : 58 58 sec sec 2 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Czas Inicjalizacji [sec]
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
Czas inicjalizacji w sieci SAPOS 250 200 150 Wydajność 516 516 Inicjalizacji Średnia: : 57 57 Sec. Sec. 100 50 0 15.0 45.0 75.0 105.0 135.0 165.0 195.0 230.0 260.0 290.0 325.0
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
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)