By Markus Brandl, Xiaoming Chen, Herbert Landau, Carlos Rodriguez-Solano ja Ulrich Weinbach
Tämä artikkeli päivittää heinäkuussa 2012 GPS-maailmassa julkaistun ominaisuuden ”Real-Time Extended GNSS Positioning: a New Generation of CM-Accurate Networks.”
Trimble CenterPoint RTX-korjauspalvelu, joka mahdollistaa senttimetritason absoluuttisen paikannuksen ympäri maailmaa ilman RTK-referenssiasemainfrastruktuuria, on nyt monien käyttäjien saatavilla, mukaan lukien ammattimaisten tarkkuuslaitteiden ja kuluttajatuotteiden integraattorit, kuten autoalalla. Pääsy tapahtuu ohjelmakirjaston kautta, joka on yhteensopiva minkä tahansa GNSS-laitteen kanssa. Korjaukset sisältävät nyt yksityiskohtaisia eheystietoja turvallisuuden kannalta kriittisiin sovelluksiin.
RTX-infrastruktuuri koostuu noin 120 maailmanlaajuisesti levinneestä RTX-referenssiasemasta. Näiden asemien vastaanottimet lähettävät mittausdataa 1 Hz: n taajuudella RTX-palvelinkeskuksiin, joissa korjausdata lasketaan. Irtisanomistarkoituksessa käytetään useita palvelimia Yhdysvalloissa ja Euroopassa. Vikaturvallinen rakenne, jolla vältetään käsittelyketjun yksittäiset vikakohdat, on tuottanut erittäin korkean korjauskelpoisuuden. Nykyään järjestelmä tukee GPS -, GLONASS -, Galileo -, BeiDou-ja QZSS-satelliitteja. Se on monitaajuusjärjestelmä, joka tukee kahta tai useampaa taajuutta kullekin satelliittijärjestelmälle.
korjausvirta on geostationaaristen satelliittien ja IP-yhteyksien kautta lähetettävien l-kaistan signaalien käyttäjien käytettävissä. L-kaistan lähetetty RTX – datavirta käyttää kaistanleveyttä 600-2400 baud, ja erittäin pakattu dataformaatti, jonka resoluutio on 1 millimetri, keskimääräinen latenssi 8 sekuntia l-kaistan tilassa ja 5 sekuntia IP-tilassa. Datavirta salataan Advanced Encryption standardilla (AES), jonka avaimen pituus on 256 bittiä turvallisen lähetyksen takaamiseksi. Tiedonsiirron eheys varmistetaan 32-bittisellä syklisellä redundanssitarkistuksella, joka liitetään jokaiseen viestiin. RTX-korjausvirta tarjoaa tietoa satelliittipaikannuksesta, satelliittikellosta, ionosfäärin ja troposfäärin malleista sekä koodi-ja vaiheharhoista.
kiertoradan määritys tehdään reaaliaikaisesti käyttäen alennettua dynaamista lähestymistapaa dynaamisilla malleilla ja käyttäen hyväksi vaihemittausten tarkkuutta epäselvyyksien kiinnittämisen jälkeen. Laskennallisten kiertoratojen perusteella satelliittikellojen arvoksi on arvioitu 1 Hz,jossa eri satelliittijärjestelmille tehdään kokonaislukujen moniselitteisyys.
seuraavaksi lasketaan yksikerroksinen globaali ionosfäärimalli, joka esitetään pallomaisten harmonioiden avulla. Tällä hetkellä on kaksi aluetta, joilla on tiiviimpi verkko kuin maailmanlaajuinen verkko; nämä kattavat Euroopan ja Manner-Yhdysvalloissa yli 1000 tukiasemaa. Näiden asemien avulla lasketaan alueelliset ionosfäärin ja troposfäärin mallit, jotka sitten tarjoavat nopean konvergenssin (RTX-Fast service).
satelliitin sijainti-ja kellotiedoilla on senttimetritarkkuus, ja niiden avulla asiakas voi laskea tarkan pistesijainnin (PPP) kantoaaltovaiheen moniselitteisyyden resoluutiolla. Taulukossa 1 esitetään palvelun tarkkuus.
Taulukko 1. RTX: n korjausten tarkkuus yli kolmen vuoden ajalta (kesäkuu 2015–heinäkuu 2018) jäännöslaskennassa eurooppalaisessa RTX-Fast-verkossa. (Taulukkotiedot: tekijät)
epäselvyyksien selvittyä paikkaratkaisu on muutaman sentin tarkkuudella tarkka. Global RTX-Standardi Palvelu tarjoaa lähentymisajat 7 minuuttia 20 cm (cm) vaakasuora virhe (95%) ja 2,5 cm (95%) 13 minuuttia kuten kuvassa 2. Alueellinen RTX-nopea palvelu (USA, Eurooppa) tarjoaa alle minuutin konvergenssiajat senttimetrin tarkkuudella. Warmstartin konvergenssiaika on noin 13 sekuntia.
kuva 2. RTX: n maailmanlaajuinen lähentyminen 52: sta globaalisti jakautuneesta asemasta, jotka kattavat yhden kuukauden tiedot. (Kuva: Trimble)
määritellyt tarkkuudet ovat saavutettavissa tarkalla Trimble GNSS-paikannuslaitteistolla. Integroitavaksi ei-Trimble-laitteisiin tarjotaan RTX-ohjelmistokirjastoa, joka antaa käyttäjälle reaaliaikaisen pääsyn RTX-korjausvirran yksittäisiin tietoihin. Kirjaston käyttö turvallisuuden kannalta kriittisissä järjestelmissä, kuten advanced driving-assisted systems (ADAS) tai semi-automated driving, on sertifioitu ASIL-b ISO 26262-standardin ja automotive ASPICE-standardin mukaiseksi. Tämä kirjasto on helposti integroitavissa kolmannen osapuolen sovelluksiin.
reaaliaikaisen RTX-ratkaisun lisäksi yleiseen käyttöön on saatavilla maksutta verkkopohjainen jälkikäsittelyratkaisu. On mahdollista ladata staattisia Trimble-tai RINEX-tiedostoja palvelimelle, jälkikäsitellä mittaustiedot ja hakea tarkka sijainti eri koordinaattikehyksissä.
palvelun eheyttä seurataan jatkuvasti RTX-seurantaverkostojen riippumattomilla asemilla Euroopassa ja Yhdysvalloissa. Palvelun eheys ilmoitetaan korjausdata-alueella. RTX-järjestelmän eheyden seuranta-osa minimoi riskin, joka johtuu tapahtumista, kuten suunnittelemattomista satelliittiharjoituksista tai vääristä lähetysepäselvyyksistä; satelliittisignaali – tai kellopoikkeamista; ionosfäärimyrskyistä; tai ongelmia RTX-korjausvirran lähettämisessä.
seuranta-asemat laskevat vaihehavaintojen jäännökset (joihin liittyy epäselvyyksiä) käyttäen asemamittauksia ja vastaanotettuja RTX-korjauksia. Nämä jäännökset edustavat korjausten todellisia virheitä, jotka ovat näkölinjan tarkkailuasemien havaitsemia (Taulukko 1). Raja-arvot, joilla korjauksia pidetään virheellisinä, ovat seuraavat: 0,5 m + QI (laatuindikaattori) kiertorata + kellokorjauksille ja alueellisille troposfäärimalleille ja 1,0 m + QI alueellisille ionosfäärimalleille.
eheyden valvonta koostuu kahdesta vaiheesta (Kuva 1): lähetystä edeltävästä tarkistuksesta, jossa mahdollisesti virheelliset korjaukset havaitaan ja suodatetaan pois ennen tietokonepalvelimelta poistumista, ja Lähetyksen jälkeisestä tarkistuksesta, jossa havaitaan lisää virheitä lähetyskanavassa ja annetaan hälytyksiä käyttäjille.
kuva 1. RTX globaalien ja alueellisten korjausten tuottaminen ja välittäminen, mukaan lukien lähetystä edeltävä ja sen jälkeinen eheyden seuranta. (Kuva: Trimble)
EHEYSLIPPUJA ja hälytyksiä lisätään jatkuvasti RTX-asiakaskirjaston korjausvirtaan ja ulostuloon. Eheystiedot ilmoittavat asiakkaille eheyden seurannasta ja antavat oikea-aikaisia hälytyksiä havaituista korjaus-tietojen eheysrikkomuksista. Varoitusajan rajamaalit ovat 17 sekuntia l-kaistan lähetykselle ja 13 sekuntia IP-lähetykselle RTX-palvelulle.
RTX-korjaukset sisältävät laatuindikaattoreita. Erityisesti satelliittikellon laatuindikaattoriin kuuluu” DoNotUse ” – lippu, joka osoittaa mahdolliset ongelmat kyseisen satelliitin kanssa. Lippu estää satelliitin käytön paikannukseen, kun käyttäjä vastaanottaa sen. Korjausten laatuindikaattorit ovat todellakin ensimmäinen eheyskerros. Vuonna 2017 lähetystä edeltävä eheyden seuranta lisättiin toimimaan toisena kerroksena. Vuonna 2019 lähetyksen jälkeisen eheyden seurannan myötä RTX-korjaustietovirtaan lisättiin kolmas eheyskerros.
RTX-järjestelmä tarjoaa pääsyn senttimetritason korjauksiin, jotka mahdollistavat senttimetrien paikannuksen maailmanlaajuisesti. RTX-Fast-palvelut ovat saatavilla Euroopassa ja Yhdysvalloissa, ja lähetystä edeltävä ja sen jälkeinen eheyden seuranta on parhaillaan käytössä.
tekijät ovat saksalaisen Trimble Terrasat GmbH: n insinöörejä.
