Markus Brandl, Xiaoming Chen, Herbert Landau, Carlos Rodriguez-Solano és Ulrich Weinbach

Ez a cikk frissíti a július 2012 funkció GPS World, ” Real-Time Extended GNSS Positioning: a new Generation of centiméter-pontos hálózatok.”

a Trimble CenterPoint RTX korrekciós szolgáltatás, amely lehetővé teszi a centiméter szintű abszolút pozícionálást az egész világon RTK referenciaállomás-infrastruktúra nélkül, ma már számos felhasználó számára elérhető, beleértve a professzionális nagy pontosságú berendezések és fogyasztói termékek integrátorait, például az autóiparban. A hozzáférés bármely GNSS eszközzel kompatibilis szoftverkönyvtáron keresztül történik. A javítások mostantól részletes integritási információkat tartalmaznak a biztonság szempontjából kritikus alkalmazásokhoz.

az RTX infrastruktúra körülbelül 120 globálisan elosztott RTX referenciaállomásból áll. Ezen állomások vevői 1 Hz-en továbbítják a mérési adatokat az RTX szerverközpontokba, ahol kiszámítják a korrekciós adatokat. Redundancia céljából több szerver működik az Egyesült Államokban és Európában. A hibabiztos architektúra, amely elkerüli a feldolgozási lánc egyetlen hibapontját, a korrekciók nagyon magas rendelkezésre állását eredményezte. Ma a rendszer támogatja a GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou és QZSS műholdakat. Ez egy többfrekvenciás rendszer, amely két vagy több frekvenciát támogat minden műholdas rendszerhez.

a korrekciós adatfolyam a geostacionárius műholdakon és IP-kapcsolatokon keresztül sugárzott L-sávos jeleket használó felhasználók számára érhető el. Az L-sávú továbbított RTX adatfolyam 600-2400 baud sávszélességet és erősen tömörített adatformátumot használ, 1 milliméter felbontással, átlagos késleltetéssel 8 másodperc L-sáv módban és 5 másodperc IP módban. Az adatfolyamot egy speciális titkosítási szabvány (AES) titkosítja, amelynek kulcshossza 256 bit a Biztonságos átvitel garantálása érdekében. Az adatátvitel integritását minden üzenethez csatolt 32 bites ciklikus redundancia-ellenőrzés biztosítja. Az RTX korrekciós adatfolyam információt nyújt a műholdas helyzetről, a műholdas óráról, az ionoszférikus és a troposzférikus modellekről, valamint a kód-és fázis torzításokról.

a pálya meghatározása valós időben történik, csökkentett dinamikus megközelítéssel, dinamikus modellekkel, kihasználva a fázismérések pontosságát a kétértelműség rögzítése után. A számított pályák alapján a műholdas órákat 1 Hz-re becsülik, ahol a különböző műholdas rendszerek egész kétértelműségének rögzítését végzik.

ezután egy egyrétegű globális ionoszférikus modellt számítunk ki és ábrázolunk gömbharmonikusokon keresztül. Jelenleg két olyan terület van, ahol sűrűbb a hálózat, mint a globális hálózat; ezek Európát és az Egyesült Államok szárazföldi részét fedik le, több mint 1000 bázisállomással. Ezen állomások segítségével kiszámítják a regionális ionoszférikus és troposzférikus modelleket, amelyek gyors konvergenciát biztosítanak (RTX-Fast service).

a műholdas pozíció és az óra információ centiméter pontossággal rendelkezik, és lehetővé teszi a kliens számára a pontos pontpozícionálás (PPP) kiszámítását a hordozó fázis kétértelműségének felbontásával. Az 1. táblázat a szolgáltatás pontosságát mutatja.

miután a kétértelműségek megoldódtak, a helyzetmegoldás néhány centiméterre pontos. A globális RTX-Standard szolgáltatás 7 perc konvergenciaidőt biztosít 20 centiméter (cm) vízszintes hibához (95%) és 2,5 cm-hez (95%) 13 perc alatt, amint azt a 2.ábra mutatja. A regionális RTX-Fast szolgáltatás (USA, Európa) egy percnél rövidebb konvergencia-időt biztosít centiméter pontossággal. A warmstart konvergencia ideje körülbelül 13 másodperc.

a megadott pontosság pontos Trimble GNSS pozicionáló hardverrel érhető el. A nem Trimble eszközökbe történő integráláshoz RTX szoftverkönyvtárat kínálnak, amely valós idejű hozzáférést biztosít a felhasználó számára az RTX korrekciós adatfolyam egyes adataihoz. A könyvtár biztonsági szempontból kritikus rendszerekben, például advanced driving-assisted systems (adas) vagy félig automatizált vezetésben való használatához ez a könyvtár az ASIL-B ISO 26262 szabvány és az automotive ASPICE szabvány szerinti tanúsítvánnyal rendelkezik. Ez a könyvtár könnyen integrálható harmadik féltől származó alkalmazásokba.

a valós idejű RTX megoldás mellett egy webalapú utófeldolgozó megoldás is ingyenesen elérhető nyilvános használatra. Lehetőség van statikus Trimble vagy RINEX fájlok feltöltésére a szerverre, a mérési adatok utólagos feldolgozására, valamint pontos pozíció lekérésére különböző koordinátakeretekben.

a szolgáltatás integritását folyamatosan ellenőrzik az RTX nyomkövető hálózatoktól független állomásokon Európában és az Egyesült Államokban. A szolgáltatás integritását a korrekciós adattartomány biztosítja. Az RTX rendszer integritásfigyelő része minimalizálja az olyan események okozta kockázatot, mint a nem tervezett műholdas manőverek vagy a rossz sugárzási efemeriszek; műholdas jel vagy óra anomáliák; ionoszférikus viharok; vagy az RTX korrekciós adatfolyam továbbításának problémái.

a megfigyelő állomások kiszámítják a fázismegfigyelési maradványokat (kétértelműség rögzítésével) az állomásmérések és a kapott RTX korrekciók segítségével. Ezek a maradványok a korrekciók tényleges hibáit jelentik, amint azt a megfigyelő állomások látják a látómezőben (1.táblázat). Azok a küszöbértékek, amelyeknél a korrekciók hibásnak minősülnek, a következők: 0,5 m + QI (minőségi mutató) az orbit + clock corrections és a regionális troposzférikus modellek esetében, és 1,0 m + QI a regionális ionoszférikus modellek esetében.

az integritásfigyelés két lépésből áll (1.ábra): egy adás előtti ellenőrzés, ahol a potenciálisan hibás javításokat észlelik és kiszűrik, mielőtt elhagyják a számítástechnikai szervert, valamint egy adás utáni ellenőrzés, ahol további hibákat észlelnek az átviteli csatornán, és riasztásokat adnak ki a felhasználóknak.

integritás jelzők és riasztások folyamatosan beillesztésre kerülnek a korrekciós adatfolyamba és az RTX kliens könyvtárba. Az integritási információk értesítik az ügyfeleket az integritásfigyelés jelenlétéről, és időben figyelmeztetnek az észlelt korrekció-az adatok integritásának megsértése esetén. A riasztási időkorlát 17 másodperc az L-sávos átvitelnél és 13 másodperc az IP-átvitelnél az RTX szolgáltatásnál.

az RTX korrekciók minőségi mutatókat tartalmaznak. Különösen a műholdas óra minőségi mutatója tartalmaz egy” DoNotUse ” zászlót, amely jelzi az adott műhold lehetséges problémáit. Ez a jelző megakadályozza a műhold használatát a helymeghatározáshoz, amikor a felhasználó megkapja. A korrekciók minőségi mutatói valóban az első integritási réteg. 2017-ben a sugárzás előtti integritásfigyelést hozzáadták, hogy második rétegként működjön. 2019-ben a sugárzás utáni integritásfigyelés hozzáadásával egy harmadik integritási réteget adtak az RTX korrekciós adatfolyamához.

az RTX rendszer hozzáférést biztosít a centiméteres szintű korrekciókhoz, lehetővé téve a centiméteres helymeghatározást globális alapon. Az RTX-Fast szolgáltatások Európában és az Egyesült Államokban is elérhetők, jelenleg a műsorszórás előtti és utáni integritásfigyelést alkalmazzák.

a szerzők a Trimble Terrasat GmbH mérnökei, Németország.