Hol tart a GNSS állapot-tér modellezés bevezetése? Horváth Tamás FÖMI Kozmikus Geodéziai Obszervatórium horvath@gnssnet.hu www.gnssnet.hu Tel: +36-27-374-980, Mobil: +36-30-867-2570 Rédey István Geodéziai Szeminárium BME, 2010. november 11.
Tartalom GNSS mérés-tér és állapot-tér modellezés Szabványosítás Hol tartunk most? Mi várható a következő években?
A GNSS mérések hibaforrásai Műhold hw késés Műhold órahiba Műhold antenna (PCV) Műhold pályahiba Ionoszféra Troposzféra Multipath Vevő antenna (PCV) Vevő órahiba Vevő hw késés X Z ETRF Y
A GNSS mérések hibaforrásai Műhold hw késés Műhold órahiba Műhold antenna (PCV) Műhold pályahiba Ionoszféra Troposzféra Multipath Vevő antenna (PCV) Vevő órahiba Vevő hw késés X Z ETRF Y
A mérés-tér modellezés Relatív helymeghatározás (DGNSS, RTK) jellemzője GNSS méréseket terhelő hibák együttes hatásának modellezése Magukat a távolságméréseket, vagy a hibák távolságmérésre gyakorolt hatását, mint korrekciót továbbítjuk Minden egyes állomásra, GNSS-re, frekvenciára, jelre! Másodpercenkénti adattovábbítás szükséges Nagy sávszélességet igényel Kis területre korlátozódik a felhasználhatóság Sűrű hálózatra van szükség Kétirányú kommunikációt igényel (hálózati RTK) Felhasználók számával párhuzamosan növekvő számításigény
Az állapot-tér modellezés Abszolút helymeghatározás jellemzője A GNSS méréseket terhelő hibaforrások különálló modellezése Jobban szétválaszthatóak a hasonló hatású hibaforrások A modellparamétereket továbbítjuk a felhasználónak Lehetőség van az eltérő gyakoriságú adatfrissítésre Vannak minden GNSS-re közös paraméterek (pl. atmoszféra) Minimális sávszélesség igény Globális/kontinensnyi méretű terület fedhető le Globális, de sokkal ritkább hálózat szükséges hozzá A felhasználó valóban függetlenné válik a referenciaállomásoktól Egyirányú kommunikáció adatsugárzás (broadcast) Pl.: PPP (Precise Point Positioning Precíz Abszolút Helymeghatározás) precíz pálya- és óraadatok használata
PPP felhasználási területek Helymeghatározás referenciaállomás-hálózatoktól függetlenül lakatlan területeken nyílt tengeren (szökőár előrejelző rendszer, olajkutatás) precíziós mezőgazdaságban Nagy távolságok megtétele esetén Intelligens Közlekedési Rendszerek vasúti/vízi/légi közlekedés Tömeges felhasználás (műholdas adattovábbítás)
A PPP módszer hátrányai az RTK-val szemben Lassú konvergencia (10-30 perc) Jelvesztés után újrakezdődő konvergencia Kinematikus üzemmódban kisebb pontosság Korlátozott integritás ellenőrzési lehetőségek Jelentős szabványosítási igény Fontos az állapot-tér adatok konzisztenciája
Szabványosítás RTCM SC-104 State Space Representation (SSR) WG Háromlépcsős megvalósítás: 1. PPP precíz pálya- és óra adatok, kód késés globális hálózatból (pl. IGS) kétfrekvenciás vevővel 10-20 cm, valós időben 2. Egyfrekvenciás PPP zenit irányú ionoszféra késés (VTEC) kontinentális hálózatból (pl. EUREF) egyfrekvenciás vevővel 10-20 cm 3. PPP-RTK műhold irányú ionoszféra (STEC) és troposzféra késés, műhold oldali tört fázis késés, ciklus-többértelműség feloldás lokális hálózatból (pl. GNSSnet.hu) cm-es pontosság valós időben
RTCMv3 SSR üzenet típusok 1. lépés Üzenet Típus Tartalom 1057 GPS pálya korrekció 1058 GPS óra korrekció 1059 GPS kód késés 1060 Kombinált GPS pálya és óra korrekció 1061 GPS URA (User Range Accuracy, 1 sigma) 1062 GPS óra korrekció gyorsan változó rész 1063 GLONASS pálya korrekció 1064 GLONASS óra korrekció 1065 GLONASS kód késés 1066 Kombinált GLONASS pálya és óra korrekció 1067 GLONASS URA (User Range Accuracy, 1 sigma) 1068 GLONASS óra korrekció gyorsan változó rész
GNSS modernizáció sávszélesség növekedés GNSS SSR 1 (észlelés*sv*hz) RTK (észlelés*sv*hz) GPS L1/L2 6.2 (pálya*31*1/10 + óra*31*1/10) 40 (4*10*1) GPS L5 0 20 (2*10*1) GLONASS L1/L2 4.8 (pálya*24*1/10 + óra*24*1/10) 32 (4*8*1) GLONASS L3 0 16 (2*8*1) Galileo E1, E5A, E5B, E6 6 (pálya*30*1/10+ óra*30*1/10) 80 (8*10*1) Compass B1, B2, B3 6 (pálya*30*1/10+ óra*30*1/10) 60 (6*10*1) Összesen jelenleg 11 (100%) 60 (545%) Összesen a jövőben 23 (209%) 248 (2255%)
Statikus PPP tesztek Időpont: 2010. május 8. és 2010. szeptember 11,14. PPP kliens sw: BKG Ntrip Client (BNC) Helyszín: GNSSnet.hu referenciaállomás BARC, Vonatkoztatási rendszer: ITRF2005 Észlelés: 1Hz, kétfrekvenciás, GPS+GLONASS Pálya-/órakorrekció sw: RTNet (GPS Solutions) Pálya-/órakorrekció: CLK11 (BKG & TUP) Fedélzeti pályaelemek: RTCM3EPH (BKG & TUP) PPP üzemmód: Statikus A priori σ kód / σ fázis: 250
Statikus PPP teszt (Barcs, 2010.05.08. 05:00-24:00) PPP kliens újraindítás: óránként, egész órakor
Statikus PPP teszt (Barcs, 2010.05.08 05:00-24:00)
Statikus PPP teszt (Barcs, 2010.05.08. 17:00-18:00)
Statikus PPP teszt (Barcs, 2010.05.08. 17:00-18:00) 17:00 18:00 17:10 18:00 17:20 18:00 17:30 18:00 Középhiba 95% 2D 0.38 0.88 3D 0.61 1.20 2D 0.06 0.10 3D 0.10 0.15 2D 0.06 0.09 3D 0.08 0.12 2D 0.05 0.08 3D 0.07 0.10 [m]
Statikus PPP teszt (Barcs, 2010.09.14. 00:00-24:00) PPP kliens újraindítás: nincs
Statikus PPP teszt (Barcs, 2010.09.14 00:00-24:00) Középhiba 95% 2D 0.06 0.11 3D 0.12 0.20 [m]
Kinematikus PPP teszt Időpont: 2010 szeptember 28. PPP kliens sw: BKG Ntrip Client (BNC) Helyszín: Dunakeszi bevásárlóközpont parkoló Vonatkoztatási rendszer: ITRF2005 ETRF2000 Észlelés: 1Hz, kétfrekvenciás, GPS+GLONASS Pálya-/órakorrekció sw: RTNet (GPS Solutions) Pálya-/órakorrekció: CLK11 (BKG & TUP) Fedélzeti pályaelemek: RTCM3EPH (BKG & TUP) PPP üzemmód: Kinematikus A priori σ kód / σ fázis: 250 RTK pozíció: RTCM3.1 MAC GPS+GLO Gépkocsi sebesség: 15-30 km/h
Kinematikus PPP teszt kialakítás LEIAX1202GG NTRIP/HSDPA IGS precíz pálya és óra + fedélzeti efemerisz Hálózati RTK adat RTCM3.1 GPS+GLO MAC NTRIP/HSDPA RTCM3 nyers adat NMEA (ETRF) BNC PPP kliens sw NMEA GGA rögzítés ITRF 2 ETRF transzformáció PPP rover Leica GX1230+ GNSS RTK rover Leica GX1230GG NMEA GGA rögzítés ÖSSZEHASONLÍTÁS
Kinematikus PPP teszt felszerelés
Gépjármű sebessége
Kinematikus PPP teszt eredmények statikus kinematikus statikus
Kinematikus PPP teszt (kinematikus időszak 07:18-07:32) Középhiba 95% 2D 0.11 0.16 3D 0.18 0.35 [m]
Állapot-tér adatok felhasználása a rover oldalon Geo++ GmbH, 2010
Fejlesztési irányok további feladatok Cél a ciklus-többértelműség egész számra történő feloldása Lényegesen gyorsabb konvergencia Nagyobb pontosság PPP-RTK IGS Ultra Rapid óra adatok nem eléggé pontosak Nem modellezett tört fázis késés Regionális hálózatból számolható óra korrekciók és műhold oldali fázis késés értékek kontinensnyi területen alkalmazhatók Lokális hatások modellezése (pl. troposzféra) GNSS modernizáció csökkenti a konvergencia időt és növeli a pontosságot
Milyen változások várhatóak? A következő években az RTK / hálózati RTK technológiával párhuzamosan fejlődik a PPP / PPP-RTK A PPP technológia a GNSS modernizáció előrehaladtával fokozatosan teret hódít A lassabb PPP konvergencia miatt az RTK bizonyos területeken továbbra is uralkodó technológia marad Megjelennek a hibrid PPP RTK rendszerek Megjelennek a hibrid PPP inerciális navigációs rendszerek is Új alkalmazási területek jelennek meg
Köszönöm a figyelmet! www.gnssnet.hu, www.sgo.fomi.hu horvath@gnssnet.hu (27) 374-980