Экспериментальная оценка точности GPSнавигации и геодезической съемки в г. Киеве с
использованием дифференциальных VBS&HPкоррекций компании OmniSTAR BV
(Научно-технический отчет)
Национальный авиационный университет (НАУ)
Харьковский национальный университет радиоэлектроники (ХНУРЭ)
Главная астрономическая обсерватория НАН Украины
Киев-Харьков, 24-26 мая 2006 г.
_ Experimental evaluation of OmniSTAR VBS&HP-positioning in Kiev (The scientific-technical report) National Aviation University (NAU) Kharkov National University of Radio Electronics (KhNURE) Main Astronomical Observatory (MAO) of the NAS of Ukraine Kiev-Kharkov, 24-26 of May, 2006 2 Experimental evaluation of OmniSTAR VBS&HP-positioning in Kiev Summary The results of experimental estimation of accuracy and reliability of positioning in static and kinematic modes by use of differential VBS&HP-corrections of OmniSTAR BV company (Netherlands) are given in the report. Main principles and characteristics of VBS/HP-technologies and services of OmniSTAR BV providing high precision differential DGPS navigation, geodetic survey and positioning support of GIS on a worldwide scale with a level of accuracy of ~1 m (VBS) and ~ cm (HP) in real time are briefly described.
Such experimental researches are carried out in Ukraine for the first time, and their results, in opinion of authors, can represent considerable interest for several groups of GPS-users of Ukraine for which it is important not only high accuracy of positioning but also high efficiency of geodetic surveying and other precision works.
The experiments have been executed in Kiev on May, 24-26, 2006 on the territory of National Aviation University (NAU) and on the highway "Kiev - Zhitomir". For measuring and demonstrations of possibilities of OmniSTAR services of precision positioning on inquiry of "GRANAS" Ltd. has kindly given an easy access to VBS/HP-corrections for the specified period of time. The employees of National Aviation University (NAU), "GRANAS" Ltd., Kharkov National University of Radio Electronics (KhNURE), Main Astronomical Observatory of National Academy of Sciences of Ukraine and the interested geodetic organizations of Kiev took direct part in works. In the course of the experiments it was used special GPS equipment of NovAtel ProPak-LB Plus, capable to accept and process high precision VBS- and HP-corrections, geodetic receiver NovAtel DL-4 (as a base station), GPS receiver FlexPak-SSII (additional rover receiver), the complete set of geodetic GPS equipment Trimble 5700 and the software of post session processing of Trimble (USA) and NovAtel/Waypoint Consulting (Canada) companies.
Testing of characteristics of VBS&HP positioning technologies was carried out in three stages:
On May, 24, 2006 – stage 1 - a stage of static observations on the roof of educational case of NAU (session №1);
On May, 25, 2006 – stage 2 - a stage of testing in a mode "stop&go" with static initialization on 20 reference points tied beforehand by the geodetic organization on the territory of NAU (sessions №2 and №3);
On May, 26, 2006 – stage 3 - a stage of testing in a kinematic mode (with static initialization) of measurements onboard the automobile on the territory of Kiev and out of town (sessions №4 and №5).
As a result of processing and the analysis of the data it is shown, that the stated characteristics of accuracy are achieved in normal conditions of radio visibility of GPS satellites (at admissible geometry of working constellation) and geostationary satellites through which the correction information is delivered. At the same time, it is noted considerable (tens minutes) duration of the period of reinitialization for high precision HP mode after loss of tracking the geostationary satellites signals or by short term dilution of geometrical conditions in conditions of shading or high dynamics) of motions.
In the process of initialization a stand-alone mode of positioning solution with accuracy of several meters switches on. In some minutes the differential VBS-mode switches on – the receiver determines coordinates with accuracy of 1-2 m with subsequent smooth increase of accuracy. Then, in 5-10 minutes HP mode switches on and the errors of positioning (latitude, longitude, height) increase by jump with subsequent exponential decrease up to decimeter (~30 minutes for the achievement of the stated accuracy of determination of latitude and height are required, and ~ (60-120) minutes for longitude are required) and even sub-decimeter level. It is not managed to carry out the initialization in a kinematic mode on the territory of NAU and in a kinematic mode of measurements in the process of motions onboard the car.
On failure of tracking (absence of corrections, losses of tracking the satellites because of obstructions, sudden geometrical dilution of precision) the receiver by renewal of tracking passes to VBS mode (meter accuracy) and repeats a new initialization. It is noted considerable (tens minutes) duration of the period of re-initialization for precision HP mode after loss of tracking the signals of geostationary satellites or by short time dilution of geometry of working constellation of GPS satellites in conditions of shading or high dynamics of motions. Under very short breaks of receiving of corrections quick restoration of HP-operating mode without loss of accuracy was observed. In VBS mode sub-meter accuracy of positioning is provided rather reliably with rather short period of reinitialization even in a kinematic operating mode (in motion).
As a whole, the results of the experimental estimation of characteristics of accuracy and reliability of positioning, despite rather short period of testing (three days), correspond to the estimations of both OmniSTAR BV company, and to the estimations received by the independent organizations.
The stated decimeter accuracy of positioning in real time is also achievable, in principle, in conditions of town, but under conditions of reliable radio visibility of satellites, under « the open sky ».
In conditions of high buildings (city "canyons"), constructions, trees surrounding a significant part of time the receiver makes often breaks of tracking, especially regarding on "low" GPS satellites. This also concerns the radio visibility of geostationary satellites through which differential corrections are transmitted.
The problem of a small number of visible satellites and bad GDOP is rather actual in conditions of modern cities. Obviously, it is possible to leave this in multi-system (GPS+ГЛОНАСС+Galileo) receivers or by integration with inertial systems or with other sources of the navigation information In Kiev during the experiments these problems have proved to be true. Therefore the achievement of decimeter accuracy in these conditions is possible with unsatisfactory probability. For a number of tasks which are solved in conditions of the open sky (cadastre survey, land surveying on the open district, GIS, hydrographic survey, aerophotogrammetry etc.) the use of high precision technologies OmniSTAR can be recognized as expedient and effective. But for final conclusions it is necessary to carry out the additional series of measurements onboard such objects as an airplane, river/sea vessels and to analyse them.
It is planned to carry out similar testing for conditions of measuring onboard the plane (or the helicopter) during aerophotogrammetry for the estimation of reliability of differential GPS-positioning while maneuvering and for the expediency of application of currently analyzed technologies of positioning.
Экспериментальная оценка точности GPS-навигации и геодезической съемки в г. Киеве с использованием дифференциальных VBS&HP-коррекций В отчете представлены результаты экспериментальной оценки точности и надежности навигационных определений в статическом и кинематическом режимах c использованием дифференциальных VBS&HPкоррекций компании OmniSTAR BV (Нидерланды). Кратко описаны основные принципы и характеристики VBS/HP-технологий и услуг компании OmniSTAR BV (Нидерланды), обеспечивающих высокоточную дифференциальную DGPS навигацию, геодезическую съемку и координатную поддержку геоинформационных систем в общемировом масштабе с уровнем точности ~1 м (VBS) и ~10 см (HP) в реальном времени.
Такие экспериментальные исследования проведены в Украине впервые, а их результаты, по мнению авторов, могут представлять немалый интерес для ряда групп GPS-пользователей Украины, для которых важна не только высокая точность местоопределения, но также и оперативность и высокая производительность выполнения геодезических съемок и других высокоточных работ.
Эксперименты были выполнены в Киеве 24-26 мая 2006 г. на территории Национального авиационного университета (НАУ) и на трассе «Киев-Житомир». Для проведения измерений и демонстраций возможностей услуг точного местоопределения компания OmniSTAR BV по запросу НПП «Гранас» любезно предоставила свободный доступ к VBS/HP- коррекциям на указанный период времени. В работах принимали непосредственное участие сотрудники НАУ, НПП «Гранас», Харьковского национального университета радиоэлектроники (ХНУРЭ), Главной астрономической обсерватории НАН Украины и заинтересованных геодезических организаций г. Киева. В ходе экспериментов было использовано специальное GPS оборудование NovAtel ProPak-LB Plus, способное принимать и обрабатывать высокоточные VBS- и HP-коррекции, геодезический приемник NovAtel DLв качестве базовой станции), GPS приемник FlexPak-SSII (дополнительный «роверный» приемник), комплект геодезического GPS оборудования Trimble 5700 и программное обеспечение послесеансной обработки компаний Trimble (США) и NovAtel/Waypoint Consulting (Канада).
Тестирование характеристик VBS&HP –технологий местоопределения выполнялась в три этапа:
24 мая 2006 года – этап 1 - этап статических наблюдений на крыше учебного корпуса НАУ (сессия №1);
25 мая 2006 года – этап 2 - этап тестирования в режиме «stop&go» со статической инициализацией на заранее привязанных геодезической организацией 20 реперных точках на территории НАУ (сессии №2 и №3);
26 мая 2006 года – этап 3 - этап тестирования в кинематическом режиме (со статической инициализацией) измерений на борту автомобиля на территории Киева и за городом (сессии №4 и №5).
В результате обработки и анализа данных показано, что заявленные характеристики точности достигаются в нормальных условиях радиовидимости GPS спутников (при приемлемой геометрии рабочего созвездия) и геостационрных спутников, через которые доставляется корректирующая информация. В то же время, отмечается значительная (десятки минут) длительность периода ре-инициализации для высокоточного режима HP после потери слежения за сигналами геостационарных спутников или при временном ухудшении геометрических условий в условиях затенений или высокой динамики движения.
В процессе инициализации включается автономный режим определений с точностью нескольких метров.
Через несколько минут включается дифференциальный VBS-режим – приемник определяет координаты с точностью 1-2 м с последующим плавным повышением точности. Затем через 5-10 мин включается режим HP и погрешности местоопределения (широта, долгота, высота) скачком увеличиваются с последующим экспоненциальным уменьшением до дециметрового (требуется ~30 мин для достижения заявленной точности определения широты и высоты, и ~(60-120) мин для долготы) и даже субдециметрового уровня. Инициализацию в кинематическом режиме на территории НАУ в режиме «stop&go» и в кинематическом режиме измерений в процессе движения на борту автомобиля выполнить не удалось.
При срыве слежения (отсутствие коррекций, потери слежения за спутниками из-за обструкций, резкое ухудшение геометрического фактора) приемник при возобновлении слежения переходит в режим VBS (метровая точность) и повторяет заново режим инициализации. Отмечается значительная (десятки минут) длительность периода ре-инициализации для высокоточного режима HP после потери слежения за сигналами геостационарных спутников или при временном ухудшении геометрии рабочего созвездия спутников GPS в условиях затенений или высокой динамики движения. При очень коротких перерывах приема коррекций наблюдалось быстрое восстановление HP-режима работы без потери точности. В режиме VBS субметровая точность определений обеспечивается достаточно надежно с достаточно коротким периодом ре-инициализации даже в кинематическом режиме работы (в движении).
В целом, полученные результаты экспериментальной оценки характеристик точности и надежности определения местоположения, несмотря на относительно короткий период проведения испытаний (трое суток), соответствуют оценкам как самой фирмы OmniSTAR BV, так и оценкам, полученным независимыми организациями [1-5].
Заявленная дециметровая точность определений в реальном времени, в принципе, достижима и в условиях города, но при условии надежной радиовидимости спутников, под «открытым небом». В условиях окружения высотными зданиями (городские «каньоны»), конструкциями, деревьями значительная часть времени приемник допускает частые перерывы слежения, особенно по «низким» GPS спутникам. Это же относится и к радиовидимости геостационарных спутников, через которые передаются дифференциальные коррекции.
Проблема малого числа "видимых" спутников и плохого GDOP весьма актуальна в условиях современных городов. Очевидно, от этого можно уйти в «многосистемных» (GPS+ГЛОНАСС+Galileo) приемниках либо при комплексировании с инерциальными системами либо с другими источниками навигационной информации В Киеве в процессе экспериментов эти проблемы подтвердились. Поэтому достижение субметровой точности в этих условиях возможно с неудовлетворительной вероятностью. Для ряда задач, которые решаются в условиях «открытого неба» (съемка кадастра, распаевка земли на открытой местности, координатная поддержка ГИС, гидрографическая съемка, аэрофотосъемка и др.) использование высокоточных технологий OmniSTAR может быть признано целесообразным и эффективным. Но для окончательных выводов необходимо провести дополнительную серию измерений на борту таких объектов, как самолет, речное или морское судно и выполнить их анализ.
Планируется провести аналогичное тестирование для условий проведения измерений на борту самолета (или вертолета) в ходе аэрофотосъемки для оценки надежности дифференциальных GPS-определений при маневрировании и целесообразности применения анализируемых технологий местоопределения.
1. Введение. Кратко о VBS&HP –технологиях компании OmniSTAR Прежде, чем рассмотреть принципы, особенности и характеристики сетевых VBS/HPтехнологий и услуг компании OmniSTAR BV целесообразно хотя бы кратко рассмотреть особенности и основные отличия ныне существующих и широко используемых в мире технологий и подсистем дифференциальной коррекции GPS(GNSS)–наблюдений.
При традиционном методе дифференциальной навигации каждая референцная (базовая) станция независимо от других станций автономно формирует и распространяет потребителям RTCM SC-104 DGPS-коррекции. При нормальных условиях остаточные после коррекции погрешности местоопределения обусловлены атмосферными эффектами (как ионосферными, так и тропосферными погрешностями), многолучевостью и, в меньшей степени, орбитальными погрешностями. Для погрешностей с сильной пространственно-временной корреляцией (атмосферные и орбитальные эффекты) эффективность их коррекции уменьшается с увеличением расстояния между базовой станцией и потребителем и на больших удалениях ( – 2000 км) точность DGPS-местоопределения может быть практически сравнимой с точностью автономного определения местоположения.
Рост требований к точности и надежности определения местоположения обусловил появление т.н. широкозонных дифференциальных WADGPS подсистем (функциональных дополнений GPS(GNSS)) и соответствующих информационных услуг. При "широкозонном" подходе наблюдения разреженной сети GPS-станций совместно обрабатываются, чтобы максимально использовать свойства сильной пространственно-временной корреляции атмосферных и орбитальных (эфемеридных) погрешностей путем их моделирования в зоне действия (покрытия) сети референцных станций.
Существует несколько различных подходов и алгоритмов, которые используются для формирования WADGPS-коррекций. Можно выделить две группы алгоритмов. Первая группа формирует коррекции в пространстве измерений, вторая – в пространстве состояний отдельных моделируемых составляющих погрешностей наблюдений.
При реализации первого подхода (первой группы), который в литературе также получил название Multi-Reference Differential (MRD), на каждой станции сети одновременно формируются кодовые DGPS-коррекции, которые затем в центре сбора и обработки (ЦСО) подвергаются контролю качества и целостности и взвешенной обработке так, чтобы ее результаты (в виде коррекций либо их функций) передать потребителям, где и формируются текущие, оптимальные для данного потребителя, поправки, получившие название коррекций виртуальной референцной (базовой) станции (Virtual Reference (Base) Station – VRS(VBS)), как бы находящейся рядом с потребителем даже с изменением его местоположения. Такой подход является относительно простым и для его реализации необходимо относительно небольшое количество референцных станций (например, компания OmniSTAR/FUGRO обеспечивает VBS-коррекциями Северную Америку с использованием только 10 станций).
При реализации второго подхода (второй группы), который получил широко используемое название Wide Area Differential (WAD), по двухчастотным наблюдениям сети референцных станций вычисляются параметры моделей каждого источника погрешностей в отдельности. Обычно это – уходы спутниковых часов, эфемериды и ионосферная задержка.
Параметры, описывающие поведение этих погрешностей, передаются потребителям в зоне обслуживания сети (GPS/GNSS-подсистемы). У потребителей вектор параметров коррекций преобразуется в вектор коррекций наблюдений для каждого спутника в отдельности также с учетом текущего местоположения потребителей. Поэтому в широком смысле его также можно назвать VRS-методом. Этот подход положен в основу подсистем WAAS, EGNOS и др. Он значительно сложнее подхода MRD и требует адекватного количества референцных станций для его реализации. В то же время считается, что WAD-метод потенциально обладает бльшими возможностями по ряду характеристик по сравнению с методом MRD.
Как показывает практика, в части точности одночастотных координатных определений по кодовым наблюдениям оба метода в эквивалентных условиях дают практически одинаковые результаты. В наиболее современных коммерческих двухчастотных сетевых системах (High Performance (HP) OmniSTAR/FUGRO и StarFire NavCom Technologies/John Deere) высокой (дециметровой и сантиметровой) точности с использованием неоднозначных фазовых наблюдений применяют, комбинированный подход WAD/MRD.
С середины мая 2003 г. на территории Украины (г. Харьков) функционирует новая GPS станция компании OmniSTAR BV и с этого момента в любом регионе Украины GPSпотребителям доступен высоконадежный дифференциальный HP–сервис дециметровой точности кроме DGPS/VBS-сервиса субметровой точности.
Как 'VBS'-, так и 'HP'-данные (корректирующие поправки) передаются в L-диапазоне через созвездие геостационарных спутников, так, что любые GPS-пользователи могут воспользоваться этими коррекциями, оформив соответствующую подписку на эти услуги.
Коррекции передаются через несколько геостационарных спутников, формирующих несколько перекрывающихся на земной поверхности "пятен" покрытия.
Главная и наиболее привлекательная особенность технологии High Performance (HP) OmniSTAR – заявленная дециметровая точность в статическом и кинематическом режимах съемки в реальном времени в зонах покрытия разреженных сетей станций на удалениях от референцных станций до 1000 км. Используя двухчастотный приемник, можно исключить влияние ионосферы (наиболее значимой составляющей погрешности) как на референцных станциях, так и у потребителя. Когда используются эти «безионосферные» GPS кодовые и, главное, прецизионные (но неоднозначные) фазовые наблюдения с применением специальной их обработки, можно создать коррекции для получения местоположения высокой точности в реальном времени. OmniSTAR-HP демонстрирует точность ~10 см (95%) по плановым координатам и ~20 см (95%) по вертикали.
Принципиальные отличия и необычные возможности таких технологий и систем по отношению к традиционным технологиям DGPS состоят в следующих положениях:
сетевой принцип – совместная обработка наблюдений сети референцных двухчастотных GPS станций, что позволяет оценить эфемеридные, ионосферные, тропосферные и частотно-временные погрешности и точно рассчитать эти погрешности для потребителей;
использование фазовых наблюдений позволяет достичь на один-два порядка более высокую точности, чем при использовании традиционного кодового DGPS-метода,;
достижения OmniSTAR состоят в том, что им удалось реализовать обработку (устранение фазовых "слипов" и разрешение неоднозначности) фазовых наблюдений на измерительных базах ~1000 км в реальном масштабе времени;
использование двухчастотных приемников у потребителей – это позволило практически полностью исключать наиболее значимую и наиболее изменчивую ионосферную составляющую погрешностей как в местах расположения референцных станций, так и пользователей; при этом значительно облегчается разрешение неоднозначности фазовых измерений.
Технологии и услуги компании FUGRO/OmniSTAR BV для получения субметровой (VBS) и дециметровой (HP) точности определения местоположения в реальном времени в настоящее время доступны GPS-пользователям Украины. Такой высокоточный сервис как HP позволяет в реальном времени решать широкий круг задач высокоточной геодезической съемки, картографии, ГИС и других геодезических приложений, тестирования авионики и навигационных систем различного класса и назначения. С целью независимой оценки качества (точности и надежности) навигационных определений в Украине с использованием вышеупомянутых технологий силами нескольких организаций по инициативе фирмы НПП «Гранас» в Киеве 24-26 мая 2006 г проведены соответствующие тестовые испытания. на территории Национального авиационного университета (НАУ) и за городом на трассе «КиевЖитомир».
Эти эксперименты были выполнены благодаря содействию компании OmniSTAR BV, конкретно, менеджера компании Mr. Cor de Kuijper и координатора по продажам Ms. Nicole Leclercq. В работах принимали непосредственное участие сотрудники НАУ, НПП «Гранас», заинтересованных геодезических организаций г. Киева, Харьковского национального университета радиоэлектроники (ХНУРЭ), Главной астрономической обсерватории НАН Украины (ГАО НАНУ).
2. Методика и программа проведения экспериментов по оценке характеристик VBS&HP –технологий местоопределения. Используемое оборудование и программное обеспечение 2.1. Методические особенности проведения экспериментов 1) Для обеспечения решения поставленной задачи оценки точности и других характеристик координатных определений с использованием высокоточных технологий VBS/HP требуется и соответствующие эталонные методы и средства.
2) Широко известный подход предполагает в ходе тестирования при проведении наблюдений накапливать параллельно не только результаты дифференциального местоопределения в реальном масштабе времени (РМВ), но и «сырые» наблюдения этого же приемника. Накопленные «сырые» наблюдения, включающие и высокоточные двухчастотные фазовые наблюдения, позволяют с использованием аналогичного набора данных недалеко отстоящей референцной (базовой) станции оценить статические и/или кинематические текущие координаты антенны «роверного» двухчастотного приемника, с помощью которого выполняется тестирование дифференциального навигационного обеспечения. Для этого необходимо использовать апробированное программное обеспечение высокоточной послесеансной обработки для определения эталонных координат с сантиметровой или даже миллиметровой точностью. В частности, для обработки данных использовалось программное обеспечение GrafNav/GrafNet NovAtel/Waypoint Consulting (Канада) и программное обеспечение компании Trimble (США) аналогичного класса и назначения.
3) Геодезическая привязка базовых станций в заданной системе координат (в нашем случае все расчеты выполнялись в системе ITRF-2000) должна выполняться заранее с использованием наблюдений и точных координат ближайшей перманентной референцной GPSстанции, входящей в международную сеть IGS. В рассматриваемом случае привязка базовых станций осуществлялась относительно IGS-станции GLSV (приемник Trimble 4000 SSI) ГАО НАНУ.
4) Для достижения целей тестирования по точности местоопределения требуется, чтобы эталонные координаты или пространственные параметры движения тестирумого «роверного»
приемника были известны с точностью, хотя бы в несколько раз большей, чем точность поверяемых средств местоопределения. Тогда анализ расхождений (невязок) между оцененными координатами, полученными с использованием тестируемых технологий OmniSTAR и эталонными координатами позволит достоверно оценить точность поверяемых средств местоопределения. В этом и состоит методика тестирования по точности определений.
5) При тестировании также важно проанализировать в различных условиях (режим определений, величина геометрического фактора, динамика объекта) способность приемника к быстрой инициализации (ре-инициализации), т.е. периода времени, в течение которого достигается заданный уровень точности определений, после чего при отсутствии перерывов связи приемник должен обеспечить заявленный уровень точности местоопределения в процессе движения.
6) Очень важной является и определение близости внутренней оценки точности, выполняемой и индицируемой приемником, к действительной точности определений, как индикатора качества работы приемника в реальном времени, доступного оператору во время съемки. Это определяется в результате послесеансной обработки наблюдений и других выходных данных тестируемого приемника.
7) Перед выполнением измерений 11 мая 2006 г. на территории НАУ в выбранном (по условиям хорошей радиовидимости) с использованием комплекта геодезического GPSоборудования Trimble 5700 были определены и «привязаны» с сантиметровой точностью точек в режиме «stop&go». Привязка базовой станции (на выбранной наземной точке) и вынесенных 20 точек-реперов на территории НАУ осуществлялись с использованием комплекта геодезического GPS-оборудования Trimble 5700 относительно IGS-станции GLSV.
Послесеансная обработка этих наблюдений выполнялась вначале с использованием штатного программного обеспечения компании Trimble, а затем - с использованием штатного программного обеспечения GrafNav/GrafNet компании NovAtel/Waypoint Consulting.
Сравнение полученных результатов обработки показало удовлетворительное совпадение оценок координат как базовой станции, так и точек-реперов. Так, невязки по координатам базовой станции находились в пределах сантиметра, а по координатам реперных точек – в пределах нескольких сантиметров (измерения выполнялись с использованием подвижной вехи в режиме «stop&go»).
8) Кроме того, заранее было «привязано» с миллиметровой точностью место установки стационарной антенны (Antenna Reference Point - ARP) на крыше учебного корпуса НАУ с использованием наблюдений приемника NovAtel ProPak-LB Plus с антенной GPS-600-LB (впоследствии на второй день тестирования - также и приемника NovAtel DL-4 с антенной GPS-702). Привязка осуществлялась относительно IGS-станции GLSV (ГАО НАНУ).
Обработка наблюдений выполнялась с использованием программного обеспечения GrafNav/GrafNet.
9) Оценка эталонных текущих координат антенны GPS-600-LB приемника NovAtel ProPak-LB Plus в ходе кинематической съемки на автомобиле осуществлялась также с использованием программного обеспечения GrafNav относительно базовой станции, установленной на крыше учебного корпуса НАУ (приемник NovAtel DL-4 с антенной GPSДалее зарегистрированные выходные данные приемника по технологии OmniSTAR VBS/HP сравниваются с эталонными и по их разностям (невязкам) осуществляется оценка точности определений и анализ других эксплуатационных параметров (см. выше).
Реализация приведенной методики тестирования характеристик VBS&HP –технологий местоопределения выполнялась в три этапа:
24 мая 2006 года – этап 1 - этап статических наблюдений на крыше учебного корпуса НАУ (сессия №1);
25 мая 2006 года – этап 2 - этап тестирования в режиме «stop&go» со статической инициализацией на заранее привязанных геодезической организацией 20 реперных точках на территории НАУ (сессии №2 и №3);
26 мая 2006 года – этап 3 - этап тестирования в кинематическом режиме (со статической инициализацией) измерений на борту автомобиля на территории Киева и за городом (сессии №4 и №5).
2.3. Используемое оборудование и программное обеспечение В ходе экспериментов было использовано специальное GPS оборудование и программное обеспечение:
приемник NovAtel ProPak-LB Plus, способный принимать и обрабатывать высокоточные VBS- и HP-коррекции OmniSTAR;
комплект геодезического GPS оборудования Trimble 5700 (применялось для геодезической привязки (получения эталонных координат) 20 точек на территории НАУ в режиме «stop&go»);
геодезический приемник NovAtel DL-4 применялся в качестве базовой станции (на крыше одного из корпусов НАУ) при проведении наблюдений с использованием приемника NovAtel ProPak-LB Plus в режимах VBS/HP OmniSTAR при перемещении в режиме «stop&go» на территории НАУ; кроме того, наблюдения приемника NovAtel DL-4 (также в качестве базовой станции) использовались при обработке измерений в кинематическом режиме при движении на борту автомобиля «Нива» по трассе «Киев-Житомир» и вне трассы);
GPS приемник NovAtel FlexPak-SSII - дополнительный одночастотный «роверный»
приемник, установленный на автомобиле для выполнения измерений в кинематическом режиме на борту автомобиля «Нива»;
программное обеспечение GrafNav/GrafNet (ver.7.60.2425) послесеансной обработки компании NovAtel/Waypoint Consulting (Канада); также независимо использовалось и программное обеспечение послесеансной обработки компании Trimble (США).
3. Результаты экспериментальной оценки характеристик VBS&HP–технологий местоопределения В данном разделе представлены результаты экспериментальной оценки характеристик VBS/HP-сервисов компании OmniStar BV. В ходе экспериментов 24-26 мая 2006 года согласно программе эксперимента проведено 5 сессий наблюдений, которые включают статическую и кинематическую съемку. Во время съемки для последующего анализа были записаны результаты текущего координатного решения и внутренние оценки погрешностей (СКО) решения приемника, а также первичные «сырые» наблюдения для расчета опорной (эталонной) траектории приемника в послесеансном режиме с использованием ПО GrafNav/GrafNet.
Приведенные ниже рисунки сгруппированы для каждой сессии, при этом первый индекс в названии рисунка соответствует номеру сессии:
Этап 1: 24 мая 2006 года, сессия №1 – сеанс статической съёмки – антенна приемника установлена на крыше одного из корпусов НАУ (г.Киев).
Этап 2: 25 мая 2006 года – кинематическая съемка со статической инициализацией – территория НАУ. Сравнение с координатами, полученными геодезистами:
Сессия №2: Статическая инициализация, попытки кинематической съемки, сбой компьютера.
Между сессиями: антенна установлена для статической ре-инициализации.
Сессия №3: Съемка «stop&go» на территории НАУ.
Этап 3: 26 мая 2006 года – кинематика со статической инициализацией – антенна установлена на автомобиле:
Сессия 4: Движение от НАУ по житомирской трассе, обрыв питания приемника.
Сессия 5: Статическая инициализация, съемка на автомобиле при движении к НАУ.
На рисунках с индексами «а»-«д» приведены результаты координатного решения, полученного приемником в режиме реального момента времени (РМВ):
«а» – оценки плановых координат, угл. град;
«б» – оценки высоты, м;
«в» – оценки СКО широты, м;
«г» – оценки СКО долготы, м;
«д» – оценки СКО высоты, м.
На рисунках «е»-«к» – результаты расчета опорной траектории приемника с использованием ПО GrafNav/GrafNet в послесеансном режиме:
«е» – оценки плановых координат, угл. град;
«ж» – оценки высоты, м;
«з» – оценки СКО широты, м;
«и» – оценки СКО долготы, м;
«к» – оценки СКО высоты, м.
На рисунках «л»-«о» показаны отклонения РМВ координатного решения приемника от опорной траектории, рассчитанной с использованием ПО GrafNav/GrafNet:
«л» – невязки оценок широты, м;
«м» – невязки оценок долготы, м;
«н» – невязки оценок высоты, м;.
На рисунках с индексами «б»-«д», «ж»-«н» по горизонтальной оси отложено время GPS недели в секундах.
На рисунках с индексами «а»-«д», «л»-«н» режимы работы приемника обозначены следующимим цветами:
Красный – автономное позиционирование;
Синий – режим работы приемника индицируется как Omnistar VBS (субметровая точность);
Зеленый - режим работы приемника индицируется как Omnistar HP (дециметровая точность).
На рисунках с индексами «е»-«к» цветами обозначены показатели качества разрешения фазовой неоднозначности при решении задачи дифференциального определения координат относительно базовой станции программным обеспечением GrafNav/GrafNet:
Красный – float или DGPS кодовое решение;
Синий – хорошее float-решение;
Зеленый – целочисленное разрешение фазовой неоднозначности (наилучшая точность).
Краткие предварительные итоги результатов тестирования, подробно представленных ниже Результаты оценки качества (точности и надежности) навигационных определений в Киеве Украине показали, что в условиях надежного приема сигналов спутников GPS и корректирующих сигналов OmniSTAR в режиме HP в реальном времени обеспечивается заявленная дециметровая точность определения местоположения. Для достижения этого требуется несколько десятков минут для инициализации (вхождения в режим) высокоточных координатных определений.
В процессе инициализации после необходимых по инструкции настроек приемника включается автономный режим определений с точностью нескольких метров. Через несколько минут включается дифференциальный VBS-режим – приемник определяет координаты с точностью 1-2 м с последующим плавным повышением точности. Затем через 5-10 мин включается режим HP и погрешности местоопределения (широта, долгота, высота) скачком увеличиваются с последующим экспоненциальным уменьшением до дециметрового (требуется ~30 мин для достижения заявленной точности определения широты и высоты, и ~(60-120) мин для долготы) и даже субдециметрового уровня. Инициализацию в кинематическом режиме на территории НАУ в режиме «stop&go» и в кинематическом режиме измерений в процессе движения на борту автомобиля выполнить не удалось.
При срыве слежения (отсутствие коррекций, потери слежения за спутниками из-за обструкций, резкое ухудшение геометрического фактора) приемник при возобновлении слежения переходит в режим VBS (метровая точность) и повторяет заново режим инициализации. Отмечается значительная (десятки минут) длительность периода реинициализации для высокоточного режима HP после потери слежения за сигналами геостационарных спутников или при временном ухудшении геометрии рабочего созвездия спутников GPS в условиях затенений или высокой динамики движения. При очень коротких перерывах (несколько секунд) приема коррекций наблюдалось быстрое восстановление HPрежима работы без потери точности. В режиме VBS субметровая точность определений обеспечивается достаточно надежно с достаточно коротким периодом ре-инициализации даже в кинематическом режиме работы (в движении).
В целом, полученные результаты экспериментальной оценки характеристик точности и надежности определения местоположения, несмотря на относительно короткий период проведения испытаний (трое суток), соответствуют оценкам как самой фирмы OmniSTAR BV, так и оценкам, полученным независимыми организациями Европы и США.
Иллюстрации к Этапу (статическая съемка) Рисунок 1.1 – Работа приемника ProPak – LBplus (антенна установлена на крыше здания) Рисунок 1.2 – Текущий разброс оценок координат относительно эталонных координат (интерфейсная программа приемника ProPak – LBplus) Рисунок 1. а - Оценки плановых координат, полученные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ (разброс Рисунок 1.б - Оценки высоты, полученные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 1.в – Оценки СКО широты, выполненные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 1.г – Оценки СКО долготы, выполненные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 1.д – Оценки СКО высоты, выполненные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 1.е - Оценки плановых координат, полученные с использованием ПО GrafNav/GrafNet в послесеансном режиме (разброс плановых координат около 5мм 2) Рисунок 1.ж - Оценки высоты, полученные с использованием ПО GrafNav/GrafNet в послесеансном режиме Рисунок 1.з – Оценки СКО широты, выполненные ПО GrafNav/GrafNet Рисунок 1.и – Оценки СКО долготы, выполненные ПО GrafNav/GrafNet Рисунок 1.к - Оценки СКО высоты, выполненные ПО GrafNav/GrafNet Рисунок 1.л – Разность оценок широты, полученных с помощью приемника ProPak-Lbplus в режиме РМВ и Рисунок 1.м– Разность оценок долготы, полученных с помощью приемника ProPak-Lbplus в режиме РМВ и Рисунок 1.н – Разность оценок высоты, полученных с помощью приемника ProPak-Lbplus в режиме РМВ и Как можно видеть из приведенных рисунков, при статической съемке после инициализации, которая занимает 20-30 мин для широты и высоты и 1-2 часа для долготы, наблюдается стабильная работа приемника в режиме Omnistar HP c точностью координатного решения около 10см (2) для плановых координат и 15см (2) для высоты.
Иллюстрации к Этапу (съемка «stop&go» на территории НАУ) Рисунок 2.1 - Настройка приемника ProPak - LBplus Рисунок 2.2 – Статическая инициализация режима Omnistar HP Рисунок 2.3 - Ре-инициализация приемника в режиме Omnistar HP после срыва слежения за Рисунок 2.а - Оценки плановых координат, полученные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 2.б - Оценки высоты, полученные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 2.в – Оценки СКО широты, выполненные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 2.г – Оценки СКО долготы, выполненные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 2.д – Оценки СКО высоты, выполненные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 2.е - Оценки плановых координат, полученные с использованием ПО GrafNav/GrafNet в Рисунок 2.ж - Оценки высоты, полученные с использованием ПО GrafNav/GrafNet в послесеансном режиме Рисунок 2.з – Оценки СКО широты, выполненные ПО GrafNav/GrafNet Рисунок 2.и – Оценки СКО долготы, выполненные ПО GrafNav/GrafNet Рисунок 2.к – Оценки СКО высоты, выполненные ПО GrafNav/GrafNet Рисунок 2.л – Разность оценок широты, полученных с помощью приемника ProPak-Lbplus в режиме РМВ и Рисунок 2.м – Разность оценок долготы, полученных с помощью приемника ProPak-Lbplus в режиме РМВ и Рисунок 2.н – Разность оценок высоты, полученных с помощью приемника ProPak-Lbplus в режиме РМВ и Рисунок 2.map – След движения приемника (обработка ПО GrafNav, наилучшее качество (Q1)) Рисунок 2.dop – Геометрические факторы данной сессии (обработка ПО GrafNav) Во время проведения данной сессии (t = 378000 c, 379000 c, 380750 c) наблюдалось несколько срывов режима HP после попыток начать движение антенны, после чего приемник переходил в режим инициализации. Наиболее вероятной причиной является неустойчивый прием сигналов геостационарного спутника в данной зоне наблюдений (наличие затенений).
После начала движения от точки инициализации произошел сбой компьютера, который использовался в качестве накопителя. После сбоя приемник был установлен на контрольной точке №19 (см. рис.3.map).
Рисунок 3.а - Оценки плановых координат, полученные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 3.б- Оценки высоты, полученные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 3.в – Оценки СКО широты, выполненные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 3.г – Оценки СКО широты, выполненные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 3.д – Оценки СКО широты, выполненные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 3.е - Оценки плановых координат, полученные с использованием ПО GrafNav/GrafNet в Рисунок 3.ж - Оценки высоты, полученные с использованием ПО GrafNav/GrafNet в послесеансном режиме Рисунок 3.з – Оценки СКО широты, выполненные ПО GrafNav/GrafNet Рисунок 3.и – Оценки СКО долготы, выполненные ПО GrafNav/GrafNet Рисунок 3.к – Оценки СКО высоты, выполненные ПО GrafNav/GrafNet Рисунок 3.л– Разность оценок широты, полученных с помощью приемника ProPak-Lbplus в режиме РМВ и Рисунок 3.м– Разность оценок долготы, полученных с помощью приемника ProPak-Lbplus в режиме РМВ и Рисунок 3.н– Разность оценок высоты, полученных с помощью приемника ProPak-Lbplus в режиме РМВ и Зона затенения геостационарного спутника системы Omnistar Рисунок 3.map – След движения приемника в режиме “stop&go” по контрольным точкам с эталонными Рисунок 3.dop - Геометрические факторы данной сессии (обработка ПО GrafNav) Начало сеанса соответствует началу движения от точки №19 после статической инициализации. При хороших геометрических условиях (до T=395000 с) обеспечивалась нормальная работа приемника при движении приемника по реперным точкам в режиме “stop&go” с точностью, заявленной для Omnistar HP. После срыва слежения за геостационарным спутником и увеличения геометрического фактора (см. рис. 3.dop, T= с; см. рис. 3.map, точка «А») из-за частичного закрытия небесной сферы приемник перешел в режим VBS, а затем начал повторную инициализацию режима HP. После инициализации была сделана попытка повторной съемки в зоне затенения (см. рис. 3.map, точка «Б»).
В интервале Т= 395250 с – 395750 с был произведен вертикальный переворот вехи с антенной на 180 град. (антенна «смотрит» вниз) с целью имитации разрыва слежения и проверки возможности быстрой ре-инициализации.
Иллюстрации к Этапу (кинематическая съемка на автомобиле) Рисунок 4.1 – Статическая инициализация режима Omnistar HP Рисунок 4.2 – Кинематическая съемка при движении автомобиля Сессия №4 (движение от НАУ до точки статической инициализации за городом) Рисунок 4.а - Оценки плановых координат, полученные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 4.б - Оценки высоты, полученные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 4.в – Оценки СКО широты, выполненные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 4.г – Оценки СКО долготы, выполненные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 4.д – Оценки СКО высоты, выполненные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 4.е - Оценки плановых координат, полученные с использованием ПО GrafNav/GrafNet в Рисунок 4ж - Оценки высоты, полученные с использованием ПО GrafNav/GrafNet в послесеансном режиме Рисунок 4.з – Оценки СКО широты, выполненные ПО GrafNav/GrafNet Рисунок 4.и – Оценки СКО долготы, выполненные ПО GrafNav/GrafNet Рисунок 4.к – Оценки СКО высоты, выполненные ПО GrafNav/GrafNet Рисунок 4.л – Разность оценок широты, полученных с помощью приемника ProPak-Lbplus в режиме РМВ и Рисунок 4.м– Разность оценок долготы, полученных с помощью приемника ProPak-Lbplus в режиме РМВ и Рисунок 4.н– Разность оценок высоты, полученных с помощью приемника ProPak-Lbplus в режиме РМВ и Рисунок 4.map – След движения приемника в кинематическом режиме на автомобиле к точке статической Рисунок 4.dop - Геометрические факторы данной сессии (обработка ПО GrafNav) Начало данной сессии соответствует началу движения автомобиля с установленными приемниками ProPak-LB и FlexPakSSII от университета НАУ по житомирской трассе к точке инициализации, которая находилась примерно в 30 км от базовой станции. Основная антенна GPS-600-LB была установлена на вехе немного выше крыши автомобиля - веха проходила через боковой проем и была закреплена внутри кабины. Антенна приемника FlexPakSSII была закреплена на крыше благодаря магнитному креплению. Как видно из рисунка 4.а, около 60% времени движения приемником индицировался режим автономного позиционирования. Такой результат можно пояснить тем, что часть небесной сферы практически постоянно была закрыта деревьями, посаженными вдоль трассы. По этой же причине наблюдался значительный рост геометрического фактора из-за низкого числа наблюдаемых спутников GPS.
После приезда в точку инициализации (см. рис. 4.1) произошел сбой в питании приемника, но через несколько минут питание было восстановлено, что соответствует началу сессии №5.
Рисунок 5.а - Оценки плановых координат, полученные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 5.б - Оценки высоты, полученные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 5.в – Оценки СКО широты, выполненные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 5.г – Оценки СКО долготы, выполненные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 5.д – Оценки СКО высоты, выполненные приемником ProPak-Lbplus в режиме РМВ Рисунок 5е - Оценки плановых координат, полученные с использованием ПО GrafNav/GrafNet в Рисунок 5.ж - Оценки высоты, полученные с использованием ПО GrafNav/GrafNet в послесеансном режиме Рисунок 5.з – Оценки СКО широты, выполненные ПО GrafNav/GrafNet Рисунок 5.и – Оценки СКО долготы, выполненные ПО GrafNav/GrafNet Рисунок 5.к – Оценки СКО высоты, выполненные ПО GrafNav/GrafNet Рисунок 5.л– Разность оценок широты, полученных с помощью приемника ProPak-Lbplus в режиме РМВ и Рисунок 5.м– Разность оценок долготы, полученных с помощью приемника ProPak-Lbplus в режиме РМВ и Рисунок 5.н– Разность оценок высоты, полученных с помощью приемника ProPak-Lbplus в режиме РМВ и Рисунок 5.map - След движения приемника в кинематическом режиме на автомобиле от точки статической инициализации (обработка ПО GrafNav, на рисунке показано разными цветами различное качество Рисунок 5.dop – Геометрические факторы данной сессии (обработка ПО GrafNav) Начало файла соответствует началу статической инициализации приемника в режиме Omnistar HP. После 1 часа инициализации произошло кратковременное затенение антенны (T = 479250 c), что привело к полному сбросу режима HP. После повторной инициализации было начато движение автомобиля. При равномерном движении по открытой местности наблюдалась устойчивая работа сервиса HP, но после затенения приемной антенны деревьями произошел переход из режима HP в режим субметровой точности VBS. Далее движение автомобиля происходила по сельской местности в пригородном районе г.Киева.
Начиная с Т = 480750 с из-за частого частичного или полного закрытия небесной сферы наблюдался значительный рост геометрического фактора и разрывы наблюдений (см. рис.
5.dop), что привело к значительному ухудшению измерительной информации. Этим объясняется низкое качество координатного решения, полученного как приемником в режиме РМВ, так и с помощью ПО послесеансной обработки наблюдений GrafNav/GrafNet.
4. Краткое описание результатов экспериментальной оценки характеристик VBS&HP –технологий OmniSTAR, которые получены зарубежными исследователями [1-3] 4.1. Для иллюстрации точностных характеристик режима OmniSTAR HP ниже на рисунке приведены взятые из [1] зависимости погрешностей (в плане и по вертикали) координатных определений движущегося потребителя в ходе тестирования с использованием стандартного режима RTK в качестве эталона.
Результаты тестирования режима HP 19 июля 2001 г. в заливе Gulf of Mexico:
достижение дециметровой точности местоопределения в кинематическом режиме (скорость движения объекта – 10 узлов) на удалении от базовых станций OmniSTAR от 400 до 1000 км; эталонная траектория объекта получена с сантиметровой точностью в стандартном режиме RTK с использованием отдельной референцной станции на удалениях от объекта 10 – 35 км [1].
Следующие результаты взяты из публикаций [2, 3] соответственно 4.2. Initialization after start receiver [2] (Инициализация после старта приемника) Convergence versus time (during 4 days, every 2 hours, the receiver was restarted;. with 35 initializations, the accuracy convergence was estimated) (Сходимость процесса входа в режим - данные получены в течение 4 дней, каждые 2 часа приемник стартовал сначала (всего 35 инициализаций)) Static re-initialization tests (every hour antenna disconnect 5 sec for 3 days) [2] Тесты в ходе статической ре-инициализации (в течение 3-х дней каждый час антенна Dynamic re-initialization tests (10 times tunnel cross OmniSTAR –HP recovers within 60 sec;
decimeter accuracy after total blockage; 4 reference stations @ 700-1000 km) [2] (Тесты в ходе динамической ре-инициализации (произведено 10 пересечений туннеля с полным блокированием измерений, режим OmniSTAR –HP восстанавливался с достижением дециметровой точности в пределах 60 сек; в ходе этих экспериментов коррекции использовали данные 4-х референцных станций, удаленных от приемника на расстояния 700-1000 km) [2]) 4.3. Результаты исследований для OmniSTAR-HP, взятые из [3]:
Тестирование в статическом режиме Тестирование в кинематическом режиме (на борту морского судна) Итоговые результаты тестирования, представленные в [3] Из результатов, полученных в [1-3], следует, что в приемлемых для измерений условий радиовидимости наблюдаемый период сходимости при инициализации составляет ~30 мин для оценки с заявленной точностью широты и высоты. Оценка долготы с заявленной точностью изза особенностей конфигурации орбит спутников GPS требует значительно большего времени сходимости – примерно 120 мин.
Эти результаты в значительной степени согласуются с результатами экспериментов, полученных в Киеве 24 - 26 мая 2006 г.
В данном отчете представлены результаты экспериментальной оценки точностных и эксплуатационных характеристик VBS/HP-технологий и услуг компании OmniSTAR BV (Нидерланды), обеспечивающих высокоточную дифференциальную DGPS навигацию, геодезическую съемку и координатную поддержку геоинформационных систем в общемировом масштабе с уровнем точности ~1 м (VBS) и ~10 см (HP) в реальном времени. Такие экспериментальные исследования проведены в Украине впервые, а их результаты, по мнению авторов, могут представлять немалый интерес для ряда групп GPS-пользователей Украины, для которых важна не только высокая точность местоопределения, но также и оперативность и высокая производительность выполнения геодезических съемок и других высокоточных работ.
Эксперименты были выполнены в Киеве 24-26 мая 2006 г. В работах принимали непосредственное участие сотрудники НАУ, НПП «Гранас», ХНУРЭ, ГАО НАНУ и заинтересованных геодезических организаций г. Киева. В ходе экспериментов было использовано специальное GPS оборудование NovAtel ProPak-LB Plus, способное принимать и обрабатывать высокоточные VBS- и HP-коррекции, геодезический приемник NovAtel DL-4 (в качестве базовой станции), GPS приемник FlexPak-SSII (дополнительный «роверный»
приемник), комплект геодезического GPS оборудования Trimble 5700 и программное обеспечение послесеансной обработки компаний Trimble (США) и NovAtel/Waypoint Consulting (Канада).
В результате выполненных экспериментов и обработки данных были сделаны следующие основные выводы.
1. Результаты оценки качества (точности и надежности) навигационных определений в Киеве Украине показали, что в условиях надежного приема сигналов спутников GPS и корректирующих сигналов OmniSTAR в режиме HP в реальном времени обеспечивается заявленная дециметровая точность определения местоположения. Для достижения этого требуется несколько десятков минут для инициализации (вхождения в режим) высокоточных координатных определений.
2. В процессе инициализации после необходимых по инструкции настроек приемника включается автономный режим определений с точностью нескольких метров. Через несколько минут включается дифференциальный VBS-режим – приемник определяет координаты с точностью 1-2 м с последующим плавным повышением точности. Затем через 5-10 мин включается режим HP и погрешности местоопределения (широта, долгота, высота) скачком увеличиваются с последующим экспоненциальным уменьшением до дециметрового (требуется ~30 мин для достижения заявленной точности определения широты и высоты, и ~(60-120) мин для долготы) и даже субдециметрового уровня. Инициализацию в кинематическом режиме на территории НАУ в режиме «stop&go» и в кинематическом режиме измерений в процессе движения на борту автомобиля выполнить не удалось.
3. При срыве слежения (отсутствие коррекций, потери слежения за спутниками из-за обструкций, резкое ухудшение геометрического фактора) приемник при возобновлении слежения переходит в режим VBS (метровая точность) и повторяет заново режим инициализации. Отмечается значительная (десятки минут) длительность периода реинициализации для высокоточного режима HP после потери слежения за сигналами геостационарных спутников или при временном ухудшении геометрии рабочего созвездия спутников GPS в условиях затенений или высокой динамики движения. При очень коротких перерывах (несколько секунд) приема коррекций наблюдалось быстрое восстановление HPрежима работы без потери точности. В режиме VBS субметровая точность определений обеспечивается достаточно надежно с достаточно коротким периодом ре-инициализации даже в кинематическом режиме работы (в движении).
В целом, полученные результаты экспериментальной оценки характеристик точности и надежности определения местоположения, несмотря на относительно короткий период проведения испытаний (трое суток), соответствуют оценкам как самой фирмы OmniSTAR BV, так и оценкам, полученным независимыми организациями Европы и США.
4. Таким образом, заявленная дециметровая точность определений в реальном времени, в принципе, достижима и в условиях города, но при условии надежной радиовидимости спутников, под «открытым небом». В условиях окружения высотными зданиями (городские «каньоны»), конструкциями, деревьями значительная часть времени приемник допускает частые перерывы слежения, особенно по «низким» GPS спутникам. Это же относится и к радиовидимости геостационарных спутников, через которые передаются дифференциальные коррекции.
Проблема малого числа "видимых" спутников и плохого GDOP весьма актуальна в условиях современных городов. Очевидно, от этого можно уйти в «многосистемных»
(GPS+ГЛОНАСС+Galileo) приемниках либо при комплексировании с инерциальными системами либо с другими источниками навигационной информации (полученной, например, по сигналам сотовой связи). В Киеве в процессе экспериментов эти проблемы подтвердились.
Поэтому достижение субметровой точности в этих условиях возможно с неудовлетворительной вероятностью. Для ряда задач, которые решаются в условиях «открытого неба» (съемка кадастра, распаевка земли на открытой местности, координатная поддержка ГИС, гидрографическая съемка, аэрофотосъемка и др.) использование высокоточных технологий OmniSTAR может быть признано целесообразным и эффективным. Но для окончательных выводов необходимо провести дополнительную серию измерений на борту таких объектов, как самолет, речное или морское судно и выполнить их анализ.
5. Авторы предполагают продолжить эксперименты, чтобы провести дополнительную серию измерений на борту таких объектов, как самолет или вертолет. Для этого, после обсуждения описанных результатов с сотрудниками компании OmniSTAR BV, планируется повторно обратиться к компании с предложением протестировать VBS/HP-технологии в условиях проведения аэрофотосъемки.
1. D. Lapucha, R. Barker,Ott L., Melgrd T.E., rpen O., and Zwaan H. (2001). Decimeter-level real-time carrier phase positioning using satellite link, Proceedings of the Institute of Navigation ION 2001, 11-14 September, Salt Lake City, Utah, USA, pp. 1624-1630.
2. Decimetre Network Performance. OmniSTAR HP (2004), The European Navigation Conference GNSS 2004, 147, p. 1.
3. S. Bisnath, D. Wells and D. Dodd (2003). Evaluation of Commercial Carrier Phase-Based WADGPS Services for Marine Applications, Proceedings of the Institute of Navigation GPS/GNSS 2003, 9-12 September 2003, Portland, Oregon, USA, pp. 17-27.
4. O. rpen, T.E. Melgrd (2004). Advances in DGPS Systems, The European Navigation Conference GNSS 2004, 111, pp. 1-6.
5. D. Lapucha, R. Barker, H. Zwaan (2004). Wide Area Carrier Phase Positioning -Comparison of the Two Alternate Methods, The European Navigation Conference GNSS 2004, 159, pp. 1-8.
6. Жалило А.А., Кондратюк В.М. (2005) Спутниковый высокоточный дифференциальный VBS&HP-сервис компании FUGRO/OMNISTAR BV: технологии GPS-местоопределения и их характеристики //Сборник трудов 2-го Международного радиоэлектронный Форума (МРФ-2005) «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития». Международная конференция по системам локации и навигации (МКЛСН-2005), г.
Харьков, ХНУРЭ, 19-23 сентября, 2005 г.,Т.2, С. 516-519.
7. В.П. Харченко, А.А. Жалило, В.В. Конин, В.М. Кондратюк - Методики экспериментальной оценки навигационных характеристик широкозонных функциональных дополнений GPS(GNSS) //Аерокосмічні системи моніторингу та керування, Матеріали VI Міжнародної науково-технічної конференції, м. Київ, 26- квітня 2004 р. Том 2, с. 21.10 – 21. 8. В.П. Харченко, А.А. Жалило, В.В. Конин, В.М. Кондратюк - Способы и средства оценки тактикотехнических характеристик широкозонных функциональных дополнений GPS (GNSS) //Аерокосмічні системи моніторингу та керування, Матеріали VI Міжнародної науково-технічної конференції, м. Київ, 26- квітня 2004 р. Том 2, с. 21.17 – 21.
«