Постійно діюча GPS базова станція в місті Єкатеринбурзі - Про станції
GPS - одна з найбільш точних глобальних систем визначення координат. Але її точність погіршують ряд факторів, що виникають через вплив атмосферних явищ і сонячної радіації на параметри супутникових сигналів, догляду годин супутників і т.п. Такі помилки можна значно зменшити, застосувавши диференціальну корекцію з використанням стаціонарного GPS приймача, встановленого в точці з заздалегідь визначеними координатами. Такий приймач називають базовим. За допомогою цього приймача можна обчислювати коригувальні значення похибок, що виникають в віддалемірних сигнали супутників.
Існують два методу диференціальної корекції координат, за допомогою яких досягається точність позиціонування від 2-5 метрів до декількох міліметрів. Метод диференціальної корекції реального часу дозволяє визначити уточнені безпосередньо на місці вимірювання. Для цього мобільний GPS приймач повинен крім сигналів від супутників приймати також коригувальні дані від базового GPS приймача. Такі дані, як правило, передаються за допомогою УКХ / FM радіостанцій по протоколу RTCM або по каналах мобільного GSM зв'язку. Такий метод хороший тим, що дозволяє проводити точну навігацію безпосередньо на місці визначення координат. Його недоліками є зниження надійності системи через наявність додаткового обладнання і звуження області дії, унаслідок обмеженою дальності дії радіостанцій. Вартість такого обладнання досить висока. Метод постобработки заснований на накопиченні даних для подальшої диференціальної корекції на базовій станції, яка складається з приймача з антеною, комп'ютера і відповідного програмного забезпечення. Мобільний GPS приймач також накопичує дані в своїй пам'яті або в пам'яті мобільного комп'ютера в обсязі, достатньому для подальшої діфкоррекціі. Після закінчення робіт дані бази і мобільного GPS приймача (сирі дані вимірювань) спільно обробляються, за допомогою спеціального програмного забезпечення. Цей метод більш надійний, ніж метод реального часу, на його область застосування впливають тільки обмеження самого методу диференціальної корекції.
Для функціонування диференціального режиму роботи системи GPS існує наземна базова мережа GPS станцій постійного дії. Кожна така станція має постійно оновлювану високоточну прив'язку. Станції накопичують дані, які доступні користувачам, за допомогою мережі Internet. Найбільш розвинута така система в США (CORS) і Європі (EUREF). У Росії також є слаборозвинена мережа станцій, які належать різним науково-дослідним організаціям. З цими даними можна познайомитися на сайті SOPAC.
У Єкатеринбурзі працює постійно діюча GPS базова станція EKTB, створена на базі Інституту гірничої справи УрО РАН. Основними компонентами базової станції є GPS приймач, встановлений у фіксованій точці і програмне забезпечення для управління таким приймачем і реєстрації даних на комп'ютері. Дані базової GPS станції дозволяють коригувати похибки автономного визначення координат рухливими приймачами при постобробці польових даних. Коректний облік похибок здійснюється при виконанні наступних умов:
- Рухомий приймач накопичує дані в радіусі дії базової станції.
- При цьому спостерігається як мінімум 4 або більше загальних супутників
- Накопичення даних рухомим приймачем відбувається синхронно з базовою станцією.
Програмне забезпечення базової станції дозволяє записувати сирі дані GPS на диск комп'ютера і використовувати їх надалі для диференціальної корекції при постобробці, а також публікувати ці дані в мережі Internet для забезпечення доступу до них усіх зацікавлених користувачів.
Склад обладнання базової GPS станції
Ядром існуючої системи є двочастотний GPS приймач Trimble серії 4000SSE, що працює під управлінням програмного забезпечення Trimble Reference Station і антена Trimble Compact L1 / L2. Приймач цілодобово записує дані для постобробки, з інтервалом в 5 секунд, в форматі Rinex версії 2.0 (цей формат підтримується програмним забезпеченням всіх виробників) і форматі SSF (формат сирих даних накопичених кодовими приймачами Trimble). Тривалість одного файлу даних становить дві години, після чого він архівується і викладається в мережу Internet на FTP сервер. В середньому розмір одного файлу складає 700 Кб. При цьому користувач отримує доступ до нього практично відразу ж і може проводити диференційну корекцію польових даних.
Програмне забезпечення Trimble Reference Station (TRS) дозволяє проводити всі необхідні операції по налаштуванню, запуску та експлуатації базової станції з віддаленого комп'ютера, підключеного до мережі Internet, в нашому випадку віддалений доступ проводиться за допомогою програмного забезпечення Remote Administrator версії 2.0.
Вікно ПО TRS представлене нижче, містить інформацію про видимість GPS супутників, щодо сигнал / шум по частоті L1 і L2, азимут і висоту над горизонтом для кожного спостережуваного супутника, поточні координати в системі WGS-84, що реєструються в даний час файли і багато іншого.
На малюнку, розташованому нижче, представлена структура зберігання файлів, кожен користувач може за часом створення файлу вибрати ті дані, які йому необхідні.
Радіус дії базової станції
Різні виробники GPS обладнання рекомендують практично однакові методики польових робіт, але при цьому є деякі відмінності в максимальному видаленні від базової станції, які треба враховувати для отримання заданої точності, в залежності від типу приймачів і компанії виробника. Для оцінки радіуса дії базової станції, при використанні різних типів GPS приймачів, за основу взято рекомендації компанії Trimble по використанню обладнання і наш практичний досвід робіт з GPS приймачами Trimble. При цьому вказується дальність забезпечує гарантований результат і не прагне відобразити максимальний радіус дії.
Радіус дії 15 км (максимум до 20 км) для одночастотних фазових GPS приймачів
Радіус дії для кодових GPS приймачів становить 300 - 400 км
Потенційні користувачі і перспективи розвитку
Потенційними користувачами такого сервісу є організації проводять, будь-які геодезичні визначення в радіусі дії станції: геодезисти, землевпорядники, кадастрові організації, творці ГІС, будівельні управління, проектно-вишукувальні підприємства, міські комунальні служби і т.д. Для отримання даних від базової станції користувачам необхідно мати лише підключення до мережі Internet.
Переваги при використанні даних накопичених базової GPS станцією:
- Для тих організацій, хто вже застосовує GPS приймачі, використання даних базової GPS станції дозволяє відмовитися від установки своєї локальної "бази" і використовувати звільнився приймач для польових робіт, для комплекту з 2-x приймачів GPS продуктивність збільшується в два рази.
- Для підприємств тільки планують закупівлю GPS обладнання, вартість "стартового" комплекту скорочується вдвічі.
- Дані базової GPS станції також можуть використовуватися для збільшення надійності ваших визначень, шляхом включення пункту базової GPS станції в свою локальну мережу для поліпшення її конфігурації.