de Markus Brandl, Xiaoming Chen, Herbert Landau, Carlos Rodriguez-Solano și Ulrich Weinbach
Acest articol actualizează o caracteristică din iulie 2012 în GPS World, „poziționare GNSS extinsă în timp real: o nouă generație de rețele precise de centimetri.”
serviciul de corecție RTX Trimble CenterPoint, care permite poziționarea absolută la nivel de centimetru în întreaga lume fără a fi nevoie de infrastructura stației de referință RTK, este acum disponibil pentru mulți utilizatori, inclusiv integratori de echipamente profesionale de înaltă precizie și produse de consum, cum ar fi în sectorul auto. Accesul este asigurat printr-o bibliotecă software compatibilă cu orice dispozitiv GNSS. Corecțiile conțin acum informații detaliate de Integritate pentru aplicațiile critice pentru siguranță.
infrastructura RTX este formată din aproximativ 120 de stații de referință RTX distribuite la nivel global. Receptoarele de la aceste stații transmit date de măsurare la 1 Hz către centrele serverului RTX, unde se calculează datele de corecție. În scopuri de redundanță, sunt operate mai multe servere din Statele Unite și Europa. O arhitectură de siguranță care evită orice punct de eșec în lanțul de procesare a produs o disponibilitate foarte mare de corecții. Astăzi sistemul acceptă sateliți GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou și QZSS. Este un sistem multi-frecvență care suportă două sau mai multe frecvențe pentru fiecare sistem de satelit.
fluxul de corecție este disponibil pentru utilizatorii care utilizează semnale în bandă L transmise prin sateliți geostaționari și conexiuni IP. Fluxul de date RTX transmis în bandă L utilizează o lățime de bandă de 600-2400 baud și un format de date foarte comprimat cu o rezoluție de 1 milimetru, cu o latență medie de 8 secunde în modul bandă L și 5 secunde în modul IP. Fluxul de date este criptat printr-un standard avansat de criptare (AES) cu o lungime a cheii de 256 biți pentru a garanta o transmisie sigură. Integritatea transmisiei de date este asigurată cu o verificare de redundanță ciclică pe 32 de biți atașată la fiecare mesaj. Fluxul de corecție RTX oferă informații despre poziția satelitului, ceasul satelitului, modelele ionosferice și troposferice și prejudecățile de cod și fază.
determinarea orbitei se face în timp real folosind o abordare dinamică redusă cu modele dinamice și exploatând precizia măsurătorilor de fază după fixarea ambiguității. Pe baza orbitelor calculate, ceasurile prin satelit sunt estimate la 1 Hz, unde fixarea ambiguității întregi este efectuată pentru diferitele sisteme de satelit.în continuare, un model ionosferic global cu un singur strat este calculat și reprezentat prin armonici sferice. În prezent, există două zone cu o rețea mai densă decât rețeaua globală; acestea acoperă Europa și SUA continentale cu peste 1.000 de stații de bază. Folosind aceste stații, sunt calculate modelele regionale ionosferice și troposferice, care oferă apoi o convergență rapidă (RTX-serviciu rapid).
poziția satelitului și informațiile despre ceas au o precizie de centimetru și permit clientului să calculeze poziționarea precisă a punctelor (PPP) cu rezoluție de ambiguitate în fază purtătoare. Tabelul 1 prezintă precizia Serviciului.
Tabelul 1. Acuratețea corecțiilor RTX de la mai mult de trei ani (iunie 2015–iulie 2018) de calcul rezidual în Rețeaua europeană RTX-Fast. (Date din tabel: autori)
odată rezolvate ambiguitățile, soluția de poziție este exactă la câțiva centimetri. Serviciul Global RTX-Standard oferă timpi de convergență de 7 minute până la 20 de centimetri (cm) eroare orizontală (95%) și până la 2,5 cm (95%) în 13 minute, așa cum se arată în Figura 2. Serviciul regional RTX-Fast (SUA, Europa) oferă timpi de convergență mai mici de un minut cu precizie de centimetru. Timpul de convergență warmstart este de aproximativ 13 secunde.
Figura 2. Convergența globală a RTX din 52 de stații distribuite la nivel global care acoperă o lună de date. (Imagine: Trimble)
preciziile specificate sunt realizabile cu hardware-ul precis de poziționare Trimble GNSS. Pentru integrarea în dispozitive non-Trimble, este oferită o bibliotecă software RTX, care oferă utilizatorului acces în timp real la datele individuale din fluxul de corecție RTX. Pentru utilizarea acestei biblioteci în sisteme critice de siguranță, cum ar fi sisteme avansate asistate de conducere (ADAS) sau conducere semi-automată, această bibliotecă a fost certificată să respecte standardul ASIL-b ISO 26262 și standardul ASPICE auto. Această bibliotecă este disponibilă pentru integrarea ușoară în aplicații terțe.
în plus față de soluția RTX în timp real, o soluție de post-procesare bazată pe web este disponibilă gratuit pentru uz public. Este posibil să încărcați fișiere statice Trimble sau RINEX pe server, să post-procesați datele de măsurare și să preluați o poziție precisă în diferite cadre de coordonate.
integritatea serviciului este monitorizată continuu la stațiile independente din rețelele de urmărire RTX din Europa și SUA. Integritatea serviciului este furnizată la domeniul de date de corecție. Partea de monitorizare a integrității sistemului RTX minimizează riscul datorat unor evenimente precum manevre neplanificate prin satelit sau efemeride de difuzare greșite; semnal de satelit sau anomalii de ceas; furtuni ionosferice; sau probleme în transmiterea fluxului de corecție RTX.
stațiile de monitorizare calculează reziduurile de observare a fazelor (cu fixarea ambiguității) folosind măsurătorile stației și corecțiile RTX primite. Aceste reziduuri reprezintă Erorile reale ale corecțiilor observate de stațiile de monitorizare de la linia de vedere (Tabelul 1). Pragurile la care corecțiile sunt considerate defecte sunt următoarele: 0,5 m + QI (indicator de calitate) pentru corecțiile orbit + clock și modelele troposferice regionale și 1,0 m + QI pentru modelele ionosferice regionale.
monitorizarea integrității constă în două etape (Figura 1): o verificare pre-difuzare, în care corecțiile potențial defecte sunt detectate și filtrate înainte de a părăsi serverul de calcul și o verificare post-difuzare, în care sunt detectate erori suplimentare în canalul de transmisie și sunt emise alarme utilizatorilor.
Figura 1. Generarea și transmiterea corecțiilor globale și regionale RTX, inclusiv monitorizarea integrității pre și post-difuzare. (Imagine: Trimble)
steaguri de integritate și alarme sunt inserate în mod constant în fluxul de corecție și de ieșire de către biblioteca client RTX. Informațiile de integritate notifică Clienții despre prezența monitorizării integrității și oferă alerte în timp util în cazul corecției detectate-încălcări ale integrității datelor. Obiectivele limită de timp pentru alertă sunt de 17 secunde pentru transmisia în bandă L și 13 secunde pentru transmisia IP pentru serviciul RTX.
corecțiile RTX includ indicatori de calitate. În special, indicatorul de calitate pentru ceasul prin satelit include un steag „DoNotUse” pentru a indica potențiale probleme cu satelitul dat. Acest steag împiedică utilizarea satelitului pentru poziționare atunci când este primit de utilizator. Indicatorii de calitate ai corecțiilor sunt într-adevăr un prim strat de integritate. În 2017, monitorizarea integrității pre-difuzată a fost adăugată pentru a acționa ca un al doilea strat. În 2019, odată cu adăugarea monitorizării integrității post-difuzare, un al treilea strat de integritate a fost adăugat la fluxul de date de corecție RTX.
sistemul RTX oferă acces la corecții la nivel de centimetru care permit poziționarea centimetrică la nivel global. Serviciile RTX-Fast sunt disponibile în Europa și SUA, monitorizarea integrității pre și post – difuzare fiind în prezent implementată.
autorii sunt ingineri ai Trimble Terrasat GmbH, Germania.
