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

Ten artykuł aktualizuje lipiec 2012 funkcja w świecie GPS, „Real-Time Extended GNSS Positioning: a New Generation of Centimeter-Accurate Networks.”

usługa korekcji RTX Trimble CenterPoint, umożliwiająca absolutne pozycjonowanie na poziomie centymetrów na całym świecie bez potrzeby korzystania z infrastruktury stacji referencyjnych RTK, jest teraz dostępna dla wielu użytkowników, w tym dla integratorów profesjonalnego sprzętu o wysokiej precyzji i produktów konsumenckich, takich jak sektor motoryzacyjny. Dostęp jest zapewniany za pośrednictwem biblioteki oprogramowania kompatybilnej z dowolnym urządzeniem GNSS. Poprawki zawierają teraz szczegółowe informacje dotyczące integralności w zastosowaniach o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa.

Infrastruktura RTX składa się z około 120 rozproszonych globalnie stacji referencyjnych RTX. Odbiorniki na tych stacjach przesyłają dane pomiarowe z częstotliwością 1 Hz do centrów serwerowych RTX, gdzie obliczane są dane korekcyjne. Do celów redundancji obsługiwane jest wiele serwerów w Stanach Zjednoczonych i Europie. Architektura failsafe unikająca pojedynczego punktu awarii w łańcuchu przetwarzania zapewnia bardzo wysoką dostępność poprawek. Obecnie system obsługuje satelity GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou i QZSS. Jest to system wieloczęstotliwościowy obsługujący dwie lub więcej częstotliwości dla każdego systemu satelitarnego.

strumień korekcji jest dostępny dla użytkowników korzystających z sygnałów pasma l nadawanych za pośrednictwem satelitów geostacjonarnych i połączeń IP. Przesyłany strumień danych RTX w paśmie L wykorzystuje przepustowość 600-2400 bodów i wysoce skompresowany format danych o Rozdzielczości 1 milimetra, ze średnim opóźnieniem 8 sekund w trybie pasma L i 5 sekund w trybie IP. Strumień danych jest szyfrowany za pomocą zaawansowanego standardu szyfrowania (AES) o długości klucza 256 bitów, aby zagwarantować bezpieczną transmisję. Integralność transmisji danych jest zapewniona dzięki 32-bitowej kontroli cyklicznej nadmiarowości dołączonej do każdej wiadomości. Strumień korekcji RTX dostarcza informacji o pozycji satelity, zegarze satelitarnym, modelach jonosferycznych i troposferycznych oraz błędach kodowych i fazowych.

wyznaczanie orbity odbywa się w czasie rzeczywistym za pomocą zredukowanego podejścia dynamicznego z modelami dynamicznymi i wykorzystując dokładność pomiarów fazowych po ustaleniu niejednoznaczności. Na podstawie obliczonych Orbit Zegary satelitarne są szacowane na 1 Hz, gdzie ustalanie wieloznaczności całkowitej jest wykonywane dla różnych systemów satelitarnych.

następnie obliczany jest jednowarstwowy globalny model jonosferyczny i reprezentowany przez harmoniczne sferyczne. Obecnie istnieją dwa obszary o gęstszej sieci niż sieć Globalna; obejmują one Europę i kontynentalne Stany Zjednoczone z ponad 1000 stacji bazowych. Za pomocą tych stacji oblicza się regionalne modele jonosferyczne i troposferyczne, które następnie zapewniają szybką konwergencję (RTX-Fast service).

informacje o pozycji satelity i zegarze mają centymetrową dokładność i pozwalają klientowi obliczyć precyzyjne pozycjonowanie punktu (PPP) z rozdzielczością wieloznaczności w fazie nośnej. Tabela 1 pokazuje dokładność obsługi.

Po rozwiązaniu dwuznaczności rozwiązanie położenia jest dokładne do kilku centymetrów. Usługa global RTX-Standard zapewnia czasy konwergencji od 7 minut do 20 centymetrów (cm) błędu poziomego (95%) i do 2,5 cm (95%) w ciągu 13 minut, jak pokazano na rysunku 2. Regionalna usługa RTX-Fast (USA, Europa) zapewnia czasy konwergencji poniżej minuty z dokładnością centymetrową. Czas konwergencji warmstart wynosi około 13 sekund.

Podane dokładności są osiągalne dzięki precyzyjnemu sprzętowi do pozycjonowania GNSS Trimble. W celu integracji z urządzeniami innymi niż Trimble dostępna jest biblioteka oprogramowania RTX, która zapewnia użytkownikowi dostęp w czasie rzeczywistym do poszczególnych danych w strumieniu korekcji RTX. W celu wykorzystania tej biblioteki w systemach o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa, takich jak zaawansowane systemy wspomagania jazdy (ADAS) lub półautomatyczna Jazda, Biblioteka ta uzyskała certyfikat zgodności z normą ASIL-B ISO 26262 i normą automotive ASPICE. Ta Biblioteka jest dostępna w celu łatwej integracji z aplikacjami innych firm.

oprócz rozwiązania RTX w czasie rzeczywistym, internetowe rozwiązanie do przetwarzania końcowego jest dostępne do użytku publicznego bezpłatnie. Możliwe jest przesyłanie statycznych plików Trimble lub RINEX na serwer, przetwarzanie danych pomiarowych i pobieranie dokładnej pozycji w różnych ramkach współrzędnych.

integralność usług jest stale monitorowana na niezależnych stacjach z sieci śledzenia RTX w Europie i USA. Integralność usługi jest zapewniona w domenie danych korekty. Część systemu RTX do monitorowania integralności minimalizuje ryzyko z powodu zdarzeń, takich jak nieplanowane manewry satelitarne lub złe efemerydy transmisji; anomalie sygnału satelitarnego lub zegara; burze jonosferyczne; lub problemy z transmisją strumienia korekcji RTX.

stacje monitorujące obliczają pozostałości obserwacji fazy (z ustalaniem niejednoznaczności) na podstawie pomiarów stacji i otrzymanych korekt RTX. Pozostałości te przedstawiają rzeczywiste błędy korekt widoczne przez stacje monitorujące na linii wzroku(Tabela 1). Progi, przy których korekty są uważane za wadliwe, są następujące: 0,5 m + QI (wskaźnik jakości) dla korekcji orbity + zegar i regionalnych modeli troposferycznych oraz 1,0 m + QI dla regionalnych modeli jonosferycznych.

monitorowanie integralności składa się z dwóch kroków (Rysunek 1): sprawdzenia przed emisją, w którym wykryte są potencjalnie wadliwe poprawki i odfiltrowane przed opuszczeniem serwera obliczeniowego, oraz sprawdzenia po emisji, w którym wykrywane są dodatkowe błędy w kanale transmisji i wysyłane są alarmy do użytkowników.

flagi integralności i alarmy są stale wstawiane do strumienia korekcji i wyprowadzane przez bibliotekę klienta RTX. Informacje o integralności informują klientów o obecności monitorowania integralności i zapewniają terminowe alerty w przypadku wykrytej korekty-naruszenia integralności danych. Limit czasowy do alertu wynosi 17 sekund dla transmisji w paśmie L i 13 sekund dla transmisji IP dla usługi RTX.

poprawki RTX zawierają wskaźniki jakości. W szczególności wskaźnik jakości zegara satelitarnego zawiera flagę „DoNotUse”, aby wskazać potencjalne problemy z danym satelitą. Flaga ta uniemożliwia użycie satelity do pozycjonowania po otrzymaniu przez użytkownika. Wskaźniki jakości korekt są rzeczywiście pierwszą warstwą integralności. W 2017 Dodano monitorowanie integralności przed emisją, aby działać jako druga warstwa. W 2019 r., wraz z dodaniem monitorowania integralności po transmisji, dodano trzecią warstwę integralności do strumienia danych korekcji RTX.

System RTX zapewnia dostęp do korekcji na poziomie centymetrów, umożliwiając pozycjonowanie centymetrów na całym świecie. Usługi RTX-Fast są dostępne w Europie i Stanach Zjednoczonych, a obecnie wdrażane jest monitorowanie integralności przed i po transmisji.

autorami są inżynierowie z Trimble Terrasat GmbH, Niemcy.