GNSS: глобальный разбор
Содержание:
- ГНСС (глобальные навигационные спутниковые системы): что это, история развития
- Как работает глобальная навигационная спутниковая система?
- GPS или ГЛОНАСС?
- Применение GNSS
- Подробнее о GNSS в геодезии
- Режимы работы GNSS-оборудования
- Линейка оборудования EFT
Современные технологии упрощают нашу жизнь. И мы настолько привыкли к этому, что порой не замечаем, что не можем ступить без них и шагу. Отслеживаем, когда приедет автобус или такси, с легкостью находим интересные места и кафе в незнакомом городе, определяем местоположение детей, ни одна дальняя поездка не обходится без навигатора. И в данной статье речь пойдет об одной из самых часто используемых в мире технологий — о спутниковой навигации.
Спутниковая навигационная система используется для определения местоположения автономных тел на поверхности Земли при помощи космических спутников. Технология состоит в передаче сигнала от передатчика, расположенного на спутнике, в котором зашифрована информация об идентификаторе спутника, его местоположении, точном бортовом времени, эфемеридах и приеме данного сигнала, а точнее одновременном приеме нескольких сигналов с разных спутников приемником на Земной поверхности. Фактически, метод сводится к определению приемником обратной геодезической задачи.
Немного истории. В 1974 г. был запущен первый спутник по программе NavStar для вооруженных сил США. Вплоть до 90-х штаты наращивали спутниковую группировку системы GPS (Global Positioning System), и в 1993 на орбиту был выведен последний из необходимых 24 аппаратов. После этого GPS стала глобальной навигационной системой. Но назначение GPS оставалось сугубо военным. Для гражданской аппаратуры код передавался с загрублением и не позволял осуществлять точное местоположение. Общедоступной же система стала в 2000 году, когда по распоряжению президента США (Б.Клинтона) у GPS было снято загрубление данных для гражданских пользователей. Сегодня ее ежедневно используют миллионы людей по всему миру.
Одновременно с разработкой GPS в СССР проводились работы по созданию собственной глобальной навигационной системы ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система). Но из-за развала союза и сокращения разработок в космической отрасли развитие отечественной системы было волнообразно. Необходимые для глобального покрытия Земли 26 спутника она получила лишь в 2010 году, а сообщение об завершении создания системы получено к концу 2015 года.
Но GPS и ГЛОНАСС не единственные глобальные системы позиционирования, существующие на текущий момент. В 1994 Китайской Народной Республикой начато развертывание собственной спутниковой системы позиционирования. И с 2020 года китайская «Beidou» является глобальной системой.
Развертывание европейской системы Galileo стартовало в конце 2005, когда с космодрома Байканур ракето-носитель «Союз-ФГ» поднял на орбиту первый опытный аппарат. В конце 2016 года система была официально введена в эксплуатацию.
Помимо глобальных общеземных существуют и другие — региональные спутниковые системы, но принцип определения пользователем своего местоположения остается таким же.
Как работает глобальная навигационная спутниковая система?
Разберемся со структурой и принципом работы ГНСС. У любой системы существует три составляющих:
- Космический сегмент — к нему относятся спутники, находящиеся на околоземной орбите и вещающие радио сигнал.
- Наземный сегмент — это сегмент управления системой — сеть базовых станций и антенн, отслеживающих и корректирующих работу и положение навигационных спутников на орбите.
- Пользовательский сегмент — в него входят все устройства, которые могут принимать и обрабатывать сигналы ГНСС. Другими словами — это телефоны, планшеты, ноутбуки, навигаторы, профессиональные GNSS-приемники (роверы).
Как мы уже говорили, принцип позиционирования с использованием ГНСС сводится к обратной засечке. Приемник пользователя пытается определить свое местоположение по четырем известным точкам — спутникам.
Также возможность исключения ряда неизвестных из уравнения, и как следствие возможности точного позиционирования появляется при использовании относительного метода определения координат (одновременного наблюдения одних и тех же спутников ГНСС двумя и более приемниками). Альтернативой относительному методу являются глобальные сервисы PPP (precise point position), осуществляющие передачу корректирующей информации бортовых часах спутников и их эфемеридах.
GPS или ГЛОНАСС?
К тому же у мультисистемних приборов больше шанс получить решение в сложных условиях наблюдений, т.к. вероятность «увидеть» спутники разных систем ГНСС в условиях ограниченной видимости небосвода выше, нежели «увидеть» необходимое число одной из них, в добавок с хорошей конфигурацией.
Таким образом, мультисистемная навигация позволяет сгладить недостатки и достоинства каждой из ГНСС, предоставляя профессионалам возможность получать точные результаты измерений в самых сложных условиях.
Таким образом, на вопрос: «Какую GNSS предпочтительнее использовать?» отвечает действующий и результативный метод — комплементарность нескольких ГНСС.
Применение GNSS
Где еще, помимо повседневной навигации, применяется технология GNSS? Вы не ошибетесь, если скажете, что практически во всех областях.
- В первую очередь это геодезия — при помощи спутников осуществляется составление карт и планов под самый широкий круг задач. Высокоточная навигация плав средств, строительной (САУ) и сельскохозяйственной техники (точное земледелие).
- Также, мониторинг транспортных средств, не требующий сантиметровой точности, производимый при помощи ГНСС, используется в логистических целях, обеспечивая тотальный транспортный контроль: отслеживается не только местоположение, но и скорость ТС, маршруты и пр. В гражданской авиации ГНСС применяется для повышения точности курса, позволяя избежать столкновения самолетов. Для навигации катеров и яхт. Интересно, что функциональный блок GNSS, применяемый на кораблях называется «Человек за бортом» (Man Overboard). Все потому, что данная функция позволяет с высокой точностью определить местоположение человека, оказавшегося за бортом.
- Наконец, медиа-сфера — социальные сети. Так любимые всеми геотеги, то есть привязка постов к локации — все это использование в том числе технологии GNSS. Даже в игровой сфере, где участники ищут определенные локации по заданным координатам, без GNSS не обойтись.
Подробнее о GNSS в геодезии
Сегодня геодезия немыслима без технологии GNSS. По сравнению с традиционными методами съемки и выноса проектных данных в натуру ГНСС-оборудование позволяет производить данные работы в разы быстрее.
Также не стоит забывать, что основным критерием для работы ГНСС-приемников является наблюдение небосвода. Поэтому, для работ в закрытых помещениях, тоннелях и шахтах необходимо выбирать другие методы координирования.
Режимы работы GNSS-оборудования
Режимы работы спутниковых систем следующие:
- статика;
- кинематика с постобработкой;
- кинематика в реальном времени (RTK).
Разберем каждый режим подробнее. Режим статики — наиболее точный метод, он применяется для создания и сгущения геодезических сетей. Статический метод характеризуется длительными сеансами спутниковых наблюдений, а также отсутствием возможности получить искомые координаты в режиме онлайн. Т.к. для их расчета требуется произвести постобработку.
Кинематика с постобработкой позволит произвести топографическую съемку, применяется для целей кадастра и землеустройства. Для осуществления данного метода используется полевой контроллер. В отличие от статических наблюдений кинематика с постобработкой предполагает короткие сеансы наблюдений. Однако для получения координат также требуется произвести постобработку.
Режим кинематики в реальном времени или RTK считается самым эффективным способом выполнения топографо-геодезических работ. Получение координат с высокой точностью во время выполнения съемки — одно из главных преимуществ RTK. Высокой является и скорость измерений — несколько секунд. Полученные данные записываются в память контроллера, затем передаются в компьютер. В результате вы получаете координаты пунктов с известной точностью. Работа в режиме RTK позволяет выполнить вынос в натуру, разбивку профилей, вычислить отклонения от проектных значений. Суть данного метода заключается в непрерывном получении корректирующей информации (поправок) от базового приемника (базы) ровером.
Продолжая тему технологий и высокоточного оборудования, отметим, что геодезические приборы, производимые EFT GROUP поддерживают работу со всеми глобальными спутниковыми навигационными системами, а также моту работать во всех существующих режимах. Какое именно именно оборудование используется для точных измерений?
Линейка оборудования EFT
EFT M3 Plus lite
GNSS — приемник EFT M3 Plus lite — преимущество перед конкурентами на многие годы. 866 универсальных каналов не только позволяют EFT M3 Plus принимать все существующие сигналы ГНСС, но и обеспечивают высокую актуальность прибора в будущем. Насколько бы быстро не обновлялся спутниковый сегмент, у М3 Plus достаточно мощности поддерживать появляющиеся сигналы в течение всего срока службы. Версия lite отличается отсутствием датчика угла наклона.
EFT M3 Plus
GNSS–приемник EFT M3 Plus — мощный ГНСС-приемник в компактном корпусе. Прибор подойдет для выполнения любых задач, требующих точного позиционирования. Передовая математика обработки сигналов тройной частоты созвездий ГНСС, примененная в приборе, обеспечивает надежное решение и высокую скорость позиционирования даже в условиях высотной застройки и сильной заселенности. В приемник интегрирован электронный уровень с инерциальным датчиком коррекции наклона (IMU). Это значит, что вы можете сэкономить порядка 30% времени на каждой точке.
EFT M2 Plus
GNSS-приемник EFT M2 Plus. Уникальные характеристики делают EFT M2 Plus передовым прибором точного и быстрого позиционирования. Прибор позволяет выполнять разбивочные работы в режиме дополненной реальности. Калиброванная камера, расположенная в нижней части приемника, работает совместно с инерциальным датчиком наклона (IMU) и GNSS-платой. Благодаря этому вынос проектных точек в натуру осуществляется с высокой точностью и скоростью в режиме AR. Калибровка «на лету» — инерциальный датчик коррекции наклона IMU последнего поколения выводит скорость и точность работ на новый уровень: нет предельного угла наклона компенсатора, нет зависимости от электромагнитных излучателей, нет процесса калибровки.
EFT M4
GNSS-приемник EFT M4 раздвигает привычные рамки использования GNSS-оборудования. С ним возможно выполнять работы в самых тяжелых условиях, даже в густом лесу. Приемник обрабатывает сигналы всех существующих GNSS-систем. В любой точке мира. В любое время суток. M4 — это выполнение работы с высокой точностью и уверенностью в получаемом результате.
EFT M5 RUS
GNSS-приемник EFT M5 RUS — новое поколение приборов, объединяющих в себе технологии GNSS и аэрофотограмметрии. Благодаря M5 вы можете сделать обмер объекта любой сложности, не устанавливая веху на сам объект. Все что вам нужно — это несколько снимков данного объекта с нескольких ракурсов на удалении от 2 до 15 метров от него. Также, при использовании специального программного обеспечения можно получать облака точек и 3D-модель объекта. Прибор оснащен GNSS-платой Unicore последнего поколения, обеспечивающей миллиметровую точность определения координат. Обладая 1408 универсальными каналами, EFT M5 RUS оснащен уникальными системами шумоподавления и выявления заведомо ложных сигналов, исключения зашумленных сигналов.
Подробнее узнать обо всех характеристиках GNSS-оборудования EFT, а также уточнить цены вы всегда можете на нашем сайте — eftgroup.ru или у специалистов отдела продаж по телефону 8 (800) 444-18-40.