Использование глобальных навигационных систем в Красноярском АГП

,

, г. Красноярск

Использование глобальных навигационных систем

в Красноярском АГП

Впервые концепция использования глобальной спутниковой системы позиционирования была разработана в начале 70-х годов. Последние 15 лет технологии использования GPS в навигации и геодезии постоянно развивались. В настоящее время функционируют две глобальные навигационные спутниковые системы: ГЛОНАСС (Россия) и GPS (США). Пользователи ГНСС с помощью спутниковых навигационных приемников принимают сигналы от навигационных космических аппаратов и определяют свое местоположение.

Для точного определения местоположения, измерения одного приёмника комбинируются с данными другого приёмника с целью образования т. к. называемых двойных разностей, в которых ошибка несинхронности часов приёмника и спутника сводится к минимуму. Далее после процедуры фильтрации при помощи двойных разностей вычисляются координаты одного приёмника (или, что более корректно, фазового центра антенны) относительно другого. Если координаты одного приёмника известны в некоторой местной системе координат, например, его устанавливают на пункте геодезической сети, то координаты второго приёмника тоже получают в этой же системе координат.

, выполнило работы по развитию пунктов ФАГС и ВГС. Пункты ФАГС организованы в городе Красноярске, Норильск в пгт. Тура, Хатанга

Приложение 1

Во многих случаях, нет необходимости в определении координат пунктов в реальном времени, при этом точные координаты получаются после процедуры постобработки, являющимся одним из наиболее трудоемких этапов работ при использовании современных спутниковых технологий. Однако, некоторые геодезические задачи, например, выполнение работ по выносу в натуру требуют проведение измерений в реальном времени.

Относительно недавно, была разработана новая технология определения местоположения, позволяющая специалистам, работающим в геодезии и навигации получать более высокую точность. Метод RTK использует дифференциальные GPS измерения по фазе несущей, обеспечивая сантиметровый уровень точности в реальном времени.

В рамках целевой программы «Глобальная навигационная система» ФГУП “Красноярское аэрогеодезическое предприятие” получило спутниковую дифференциальную станцию и аппаратно-программные средства, разработанную для решения задач навигационно-информационного обеспечения потребителей, Федеральным государственным унитарным предприятием «Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения»

Все аппаратно-программные средства, используемые в РНИС отечественной разработки, навигационное оборудование использует сигналы ГЛОНАСС, GPS.

СДС предназначена для формирования навигационно-информационного пространства. В пределах зоны действия для неограниченного числа стационарных и мобильных объектов, оснащенных навигационной спутниковой аппаратурой, обеспечивается возможность:

–  получения в реальном времени возможности реализации высокоточного позиционирования при выполнении работ;

–  проведение постобработки навигационных измерений ГЛОНАСС и GPS, при после их получения.

котором обработка измерений осуществляется

Состав и назначение базового оборудования,

функцию высокоточного позиционирования РНИС таблица 1

№	Наименование	Назначение
1	Контрольно- корректирующая станция (ККС) с навигационной антенной ГЛОНАСС/GPS (НА)	Прием навигационных спутниковых сигналов, формирование кодовых и фазовых дифференциальных поправок, данных о целостности навигационных полей, отправка дифференциальных поправок на ЦС
2	Терминал мониторинга и управления (ТМУ)	Сбор информационных сообщений, регистрация пользователей системы, управление доступом пользователей к информации, удаленное управление ЦС
3	Центральная станция (ЦС), включая формирователь сигнала (ФС)	Прием файлов с дифференциальными поправками от ККС, управление очередностью передачи файлов, кодирование файлов и формирование протокола передачи, подмешивание потока цифровой информации в тракт передатчика канала звукового сопровождения вещательного телевидения
4	Устройство приема дифференциальных коррекций (УПДК ТВ32М) с ТВ-антенной (ТВА)	Прием передаваемых через телевизионный эфир навигационных данных. Демодуляция и декодирование дифференциальных коррекций, переданных по звуковому каналу вещательного ТВ для контроля формирования дифференциальных коррекций и данных о целостности навигационных полей

Расположение спутниковой дифференциальной станции

Спутниковой дифференциальной станцией (СДС) и аппаратно-программными средствами (АПС) оснащен пункт ФАГС Красноярск. Пункт ФАГС Красноярск территориально находится в левобережной части города Красноярска. Прил1

Комплект ФАГС Красноярск состоит из основного пункта (основной и дополни-тельный центра), двух контрольных пунктов, двух пунктов триангуляции 1-2 классов, двух грунтовых реперов I-II классов. Установлена СДС на основном пункте ФАГС, расположеном в Красноярске, на крыше каменного двухэтажного здания Красноярского аэрогеодезического предприятия ().

Схема соединения АПС

ТВ вещание ТВ-антенна

УПДК

 

 

Навигационная антенна

ЦС

 

Каналы связи

Геодезический приемник

Передатчик

ТМУ

ФС

 

Технические мероприятия по организации канала связи между КАГП и РТПЦ

Для работы СДС - трансляция дифференциальных коррекций (режим RTK) необходим радиоканал, оснащенный специализированными аппаратно-программными средствами (АПС). Имеющаяся в » телерадиовещательная инфраструктура позволяет формировать зону высокоточного навигационного обслуживания.

Для связи между СДС (ФГУП “Красноярское АГП”) и ЦС (») организовано защищенное VPN соединение с использованием технологии ADSL по существующим телефонным линиям.

При монтаже оборудования реализована схема соединения, предусматривающая возможность передачи дифференциальных поправок от СДС как через терминал мониторинга, так и напрямую на ЦС.

Схема соединения оборудования комплекса

Центральная станция (ЦС)

Оборудование находящиеся в

Красноярском краевом РТПЦ

ADSL-модем (на телефонный номер)

Защищенная телефонная линия

ADSL-модем (на телефонный номер)

Оборудование находящиеся

в Красноярском АГП

Спутниковая дифференциальная станция (СДС)

Подготовительные работы

Для проведения испытаний согласно методики, в качестве контрольных пунктов были выбраны пункты ГГС и ГСС в разных районах города и его ближайших окрестностях в радиусе 25 км. от пункта ФАГС Красноярск. Определение координат контрольных пунктов было выполнено в статическом режиме, с интервалом записи измерений 5 сек и маской 15, продолжительность сеансов составляло не мене 1 часа. По окончании выполнения полевых работ производилась постобработка измерений в программном комплексе Achtec Solution. Координаты контрольных пунктов были получены в СК WGS84.

Список исходных геодезических пунктов приведен в таблице № 2.

Таблица № 2

№ п/п	Название пункта, тип знака	Класс, разряд	Удаленность от пункта ФАГС, км.	Условия приема
Плановое положение	Высотное положение
1	кп4 - контрольный пункт ФАГС	Привязка ФАГС	Привязка ФАГС	0,1	Частная застройка, прямая видимость
2	Мыс, пир.	3 класс	II класс	5,9	Открытая территория, вблизи ЛЭП
3	5628, гр. р.		I класс	11,3	Видимость отсутствует
4	1581, гр. р.		I класс	13,7	Открытая местность вблизи Ж/Д путей
5	727, п. п.	4 п. п.	II класс	7,1	Открытая местность, прямая видимость
6	Солнечный, пир.	4 п. п.		10,3	Видимость отсутствует
7	Полигон, сигнал	3 класс	II класс	8,0	Видимость отсутствует
8	Песчанка, пир.	2 класс	II класс	15,8	Видимость отсутствует
9	Сергеевский, пир	2 класс	II класс	8,4	Открытая территория, вблизи высоковольтной ЛЭП
10	7645	1 разряд	IV класс	4,6	Открытая местность, прямая видимость
11	Енисей 2	4 п. п.		6,1	Плотно застроенная территория
12	Валеркин	1 разряд	IV класс	8,3	Обратный скат сопки, прямая видимость отсутствует

Опытная эксплуатация СДС и АПС

1. Проверка на совместимость УПДК с геодезическим оборудованием

Работы по монтажу и технической отладке оборудования СДС были выполнены совместно специалистами ФГУП “РНИИ КП”, ФГУП “Красноярский КРТПЦ”, ФГУП “Красноярское АГП”,

При проверке УПДК находилось в зоне уверенного приема ТВ-сигнала. Спутниковая навигационная аппаратура наблюдала не менее 6 спутников GPS и 3 ГЛОНАСС. Получение фиксированного решения составляло порядка 10-30 секунд. Контроль получения диф коррекций производился с помощью СПМО на RoverPC.

2. Мониторинг уровня принимаемого УПДК ТВ – сигнала

Для проверки уровня принимаемого сигнала в зоне проведения испытаний набиралась статистика по контрольным точкам для выявления зон уверенного приема ТВ сигнала, контрольные точки располагались на расстоянии 2-3 км. друг от друга, схема зон уверенного приема дифференциальных поправок приложение №4.

1.  Измерение координат в геодезическом режиме на контрольных пунктах

Для определения точности получения координат в режиме RTK, на контрольных точках устанавливался приемник с подключенным УПДК и после включения засекалось время, необходимое для получения фиксированного решения. Результаты фиксированного решения записывались для последующего сравнения с контрольными координатами. Измерения производились в периоды наиболее благоприятных условий наблюдения.

Проведение измерений на определяемых пунктах удовлетворяло двум основным условиям:

1.  Количество спутников участвующих в измерениях составляло не менее 6, РDOP не более 4.

2.  Качество принимаемого сигнала поправок удовлетворяло требованиям разработчиков УПДК.

При проведении опытных испытаний критерием качества измерений служили следующие ограничения:

1.  Получение фиксированного фазово-дифференциального решения.

2.  Средне квадратичная ошибка определения плановых координат 2 см.

3.  Средне квадратичная ошибка определения высотной отметки 3 см.

Временной интервал, необходимый для получения фиксированных координат, составлял 10-30 секунд.

Результаты сравнения координат постобработки и RTK приложение №5.

Средние расхождение в определении планового положения контрольных пунктов не превышает 2,5 см., среднее расхождение в определении высоты 2,5 см

Заключение

Технология проведения контрольных испытаний соответствует требованиям разработанной ЦНИИГАиК “Программы - методики”. Полученная точность измерений соответствует заявленной разработчиками точности.

Для увеличения зоны покрытия сигнала поправок необходимо установить активную антенну метрового диапазона с горизонтальной поляризацией. Также необходимо разработать радио удлинители с радиусом действия до 5 км.

© , 2007