Итак, в этой статье мы поговорим о том, откуда в точном земледелии берется точность — мы поговорим о глобальных навигационных спутниковых системах или системах глобального позиционирования.
В конце статьи мы расскажем, какие системы и сигналы доступны для наших систем параллельного вождения.
Что это такое и как работает?
Глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС) создана для определения пространственных координат, составляющих векторы скорости движения, поправки показаний часов и скорости изменения показаний часов потребителя (пользователя) в любой точке на поверхности Земли, акватории Мирового океана, воздушного и околоземного космического пространства.
Базовый метод определения координат — это метод, основанный на вычислении расстояния от GPS-приемника до нескольких спутников, при этом расположение этих спутников считается известным.
GPS-приемник в процессе работы определяет свое местоположение в теоретической трехмерной системе координат (x-y-z). Потом эти значения в системе координат переводятся в координаты долготы, широты и высоты над уровнем моря.
Если GPS-приемник постоянно отслеживает свое положение в течение определенного периода времени, то на основании полученных данных он может рассчитать направление и скорость движения. Но для обеспечения высокой точности вычислений полученный приемником сигнал спутника должен быть скорректирован с помощью дифференциальной системы позиционирования (DGPS). Дифференцированный коррекционный сигнал устраняет более 90 % всех погрешностей, которые возникают в результате влияния на спутниковый сигнал атмосферы Земли, и погрешностей, вызванных неточностями в вычислениях времени и высоты орбит спутников.
К платным наземным поправкам относят системы RTCM и RTK. RTK позволяет добиться точности 2–5 см.
Для RTK-режима нужны два специализированных GPS-приемника и два радиомодема. Один GPS-приемник является базовой станцией и передает поправку в виде сообщения подвижному приемнику. Оба GPS-приемника получают дополнительные данные спутников по каналу L2. Таким образом достигается высокая точность позиционирования. Такие поправки ограничиваются мощностью передатчика и рельефом местности.
Поправки, которые формируются специальным программным обеспечением, которое установлено на GPS-приемник, называются внутренними. Они повышают точность движения по параллельным рядам. Эти поправки страдают от так называемого «дрейфа» позиции (снижения точности с течением времени). «Дрейф» обычно устраняется с помощью периодической коррекции базовой линии.
Когда появились навигационные системы?
Возникновение глобальной спутниковой навигации пришлось на середину 90-х годов прошлого века.
Системы дифференциальных поправок.
Для устранения погрешностей используются системы дифференциальных поправок. Самые известные из них это:
- американская WAAS,
- европейская EGNOS,
- японские MSAS и QZSS,
- индийская GAGAN.
Эти системы используют для своей работы геостационарные спутники, поправки передаются всем потребителям, которые находятся в зоне их покрытия.
Сервисы DGPS можно разделить на две группы:
- наземные,
- спутниковые.
В свою очередь, они могут быть платными и бесплатными.
Системы навигации.
GPS NAVSTAR
Самая масштабная система спутниковой навигации. Это американская система. Она обеспечивает предоставление услуг в глобальном масштабе.
Каждый спутник системы передает радиосигнал, который содержит данные о местоположении, времени сигнала, основных параметрах спутника и наземных станций слежения, которые объединены в общую сеть.
ГЛОНАСС
Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС была создана в России в 1995 году.
В отличие от системы GPS, которая реализует кодовое разделение сигналов, в российской системе используется частотное разделение сигналов.
В системе GPS применяются две частоты передачи сигналов, а в системе ГЛОНАСС используют два диапазона частот.
По аналогии с GPS диапазон частот сигнала стандартной точности называют диапазоном L1, а высокой точности – диапазоном L2.
GALILEO
Европейская система Galileo — это совместный проект спутниковой системы навигации Европейского союза и Европейского космического агентства. Кроме стран Европейского Союза, в проекте участвуют: Китай, Израиль, Южная Корея, Украина.
В отличие GPS и ГЛОНАСС, система «Галилео» не контролируется национальными военными ведомствами.
Если системы GPS и ГЛОНАСС, предлагают два типа навигационных сигналов (открытый, общедоступный SPS и закрытый высокой точности PPS у GPS и сигналы СТ и ВТ – у ГЛОНАСС), то в системе Galileo используются три вида сигналов (услуг):
- открытая услуга (Open Service) — открытые сигналы без абонентской и иной платы, доступные всем видам потребителей,
- коммерческая услуга (Commercial Service) — зашифрованный сигнал, обеспечивает доступ к двум дополнительным сигналам, более высокую скорость передачи данных, глобальную высокоточную навигацию и аутентификацию навигационного сигнала,
- услуга с регулируемым государством доступом (Public Regulated Service) — для координатно-временного обеспечения регламентированных пользователей (два сигнала PRS с зашифрованными дальномерными кодами).
BeiDou (COMPAS)
BeiDou была задумана как китайская версия GPS, но в региональном масштабе. Её разработка началась в 1994 году (версия «Бэйдоу-1»), а на полную мощность она вышла в 2020 году (версия «Бэйдоу-3»).
Существовала система в трех версиях:
- BeiDou -1,
- BeiDou -2,
- Бэйдоу-3.
Система «BeiDou -3» начала создаваться в 2009 году. Глобальные базовые навигационные услуги во всём мире она начала предоставлять в декабре 2018 года, а в июне 2020 года было полностью завершено создание системы «BeiDou-3», а вместе с ней и всей глобальной навигационной системы «BeiDou».
Как и другие навигационные системы, BeiDou оказывает два вида услуг — открытый сервис для гражданского использования и ограниченная версия для военных.
IRNSS
Индийская региональная навигационная спутниковая система IRNSS обеспечивает определение координат местонахождения объекта с точностью около 20 метров для региона Индийского океана (примерно 1500 км вокруг Индии) и с точностью менее 10 метров непосредственно в Индии и на территории сопредельных государств, которые охвачены этой системой навигации.
QZSS
Квазизенитная спутниковая система QZSS развивается космической промышленностью Японии с 2010 года. Это проект региональной системы синхронизации времени и одна из систем дифференциальной коррекции для GPS.
QZSS предназначена для мобильных приложений и предоставления услуг связи , а также для глобального позиционирования.
По услугам позиционирования QZSS предоставляет ограниченную точность и не работает в автономном режиме. С точки зрения пользователей, QZSS —это система дифференциальной коррекции.
QZSS может улучшить работу системы GPS двумя способами:
- повышение доступности GPS-сигналов,
- повышением точности и надёжности работы навигационных систем, работающих с GPS.
На каких системах работают наши системы параллельного вождения?
Для позиционирования техники доступны следующие виды навигационных систем:
- GPS (сигналы L1C/A, L1C, L2P(W), L2C, L5);
- GLONASS ( сигналы L1, L2);
- BeiDou (сигналы B1I, B2I, B3I, B1C, B2a);
- Galileo (сигналы E1, E5a, E5b);
- QZSS (сигналы L1, L2, L5).
В зависимости от местоположения конкретной техники для работы доступны следующие системы дифференциальных поправок: WAAS, EGNOS, MSAS, GAGAN.
Доступные для нашей техники источники корректирующего сигнала RTK:
1) Радио RTK - подключение к базовой станции по частоте от 410-470 Мгц (Мобильные базовые станции, Стационарные), точность до 2,5 см.
2) RTK через Интернет - подключение к референцным станциям операторов RTK (Приннет, SmartNet, EFT-Cors, RTKnet) через интернет, точность до 2,5 см
3) PPP (Galileo) - подключения к спутникам коррекции созвездия Galileo, бесплатный сигнал, точность от 7 см (зависит от количества принимаемых спутников).
4) SBAS - подключение к спутникам коррекции WAAS (США), EGNOS (Европа), MSAS (Япония), GAGAN (Индия), SDCM (Россия), бесплатный сигнал, точность от 15 см.
Все права принадлежат ООО "Агродинамика" ИНН 6829164940