Тестирование отечественного программно-математического комплекса "OCTAVA" для ГНСС позиционирования сантиметровой точности - сетевая обработка статических и кинематических L1-наблюдений, полученных на базовых расстояниях до ~100 км


Харьковский национальный университет радиоэлектроники (ХНУРЭ)

Научно-учебный центр кафедры «Основы радиотехники»

Научно-исследовательская лаборатория

«Спутниковые сетевые технологии точного позиционирования»


Тел. +38(057) 700-22-84, E-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. www.KharkovGNSSgroup.net


А.А. Жалило, А.А. Желанов, И.В. Дицкий И.В., Е.А. Бессонов


(Summary of the scientific-technical report, Kharkov, April-May 2013)


Научно-технический отчет включает: 115 стр., 45 рис., 25 табл., 15 ссылок, 5 приложений ( 60 стр.).

Представлены результаты тестирования разработок сотрудников НИЛ «ССТТП» ХНУРЭ – методов и алгоритмов постобработки двухчастотных и одночастотных сетевых ГНСС (GPS) наблюдений для решения задач точного позиционирования с сантиметровой точностью в статическом и кинематическом режимах измерений. Цели тестирования – отработка и усовершенствование новых эффективных способов обработки наблюдений, демонстрация возможностей и сравнение принципиальных характеристик разработанного прототипа программного комплекса (ПК) «OCTAVA» с существующими зарубежными продуктами-аналогами. Показано, что разработанная отечественная технология точного позиционирования является конкурентоспособной, сопоставимой по основным характеристикам с лучшими зарубежными аналогами, а в части одночастотных координатных определений – превосходит зарубежные аналоги в классе программных продуктов для постобработки.

В ходе экспериментов и сравнительного анализа были получены следующие основные результаты.

  1. Показано, что характеристики разработанной технологии двухчастотного дифференциального позиционирования адекватны характеристикам канадского программного продукта «GrafNav/GrafNet».
  2. При одночастотном позиционировании в статическом режиме съемки в зоне сети с межбазовыми расстояниями до 200 км на удалениях от ближайшей станции ~100 км величины погрешностей позиционирования составили менее 1 см (RMS) в плане и ~1-2 см (RMS) по вертикали (требуемый интервал наблюдения – 30-40 минут).
  3. При одночастотном позиционировании в кинематическом режиме съемки в зоне сети с межбазовыми расстояниями до 200 км на удалениях от ближайшей станции ~100 км погрешности одночастотного позиционирования составили ~3-4 см (RMS) в плане и ~5-6 см (RMS) по вертикали. При этом для надежного разрешения фазовой неоднозначности необходимо 50-60 минут непрерывных наблюдений без начальной инициализации. В зоне сети с межбазовыми расстояниями ~100 км погрешности одночастотного позиционирования составили ~1-2 см (RMS) в плане и ~3-4 см (RMS) по вертикали.
  4. Сопоставление результатов оценки точности кинематического позиционирования с использованием разработанной одночастотной технологии и известных сетевых двухчастотных RTK технологий (VRS, MAC, FKP) показало, что разработанная (для режима послесеансной обработки) одночастотная технология соизмерима по точности с двухчастотными сетевыми RTK технологиями для сетей с межбазовыми расстояниями ~100 км. При использовании сетей с межбазовыми расстояниями ~150-200 км отечественная одночастотная технология обеспечивает лучшие результаты, чем известные двухчастотные RTK технологии.

Ключевые слова: глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС), Global Positioning System (GPS), базовая (референцная) ГНСС–станция, кодовые и фазовые ГНСС–наблюдения/измерения, разрешение фазовой неоднозначности, точное позиционирование (местоопределение), ионосферные задержки, зенитная тропосферная задержка, интерполяция, постобработка, программно-математическое обеспечение (ПМО).


Пример

Network Map GNSS stations

Рисунок 1 – След траектории движения вертолета (во время выполнения аэрофотосъемки) и расположение референцных станций (измерения проводились на территории Франции в мае 2012 г.)

altitude_change

Рисунок 2 – Изменение высоты полета вертолета

На рис. 3 представлена зависимость погрешностей статических координатных определений от интервала наблюдений на базовых линиях ~70 км (рисунок слева) и ~160 км (рисунок справа).

coordinate_error_1 coordinate_error_2

Рисунок 3 - Зависимость погрешностей статического L1–решения от интервала наблюдений

coordinate_error_3

Рисунок 4 – Невязки (разности) оценок координат сетевого (межбазовые расстояния ~100 км) одночастотного и двухчастотного решений в режиме кинематической съемки (вертолет)

Таблица 1 – Статистические характеристики текущих отклонений координат сетевого (межбазовые расстояния ~100 км) одночастотного и двухчастотного решений в режиме кинематической съемки (вертолет)

Координаты Er (P=68%), м Er (P=95%), м Er (P=99.7%), м
X 0.026 0.043 0.075
Y 0.013 0.030 0.039
Z 0.022 0.044 0.066
B 0.022 0.039 0.053
L 0.014 0.029 0.041
H 0.030 0.058 0.088

coordinate_error_4

Рисунок 5 – Невязки (разности) оценок координат сетевого (межбазовые расстояния ~200 км) одночастотного и двухчастотного решений в режиме кинематической съемки (вертолет)

Таблица 2 – Статистические характеристики текущих отклонений координат сетевого (межбазовые расстояния ~200 км) одночастотного и двухчастотного решений в режиме кинематической съемки (вертолет)


Координаты Er (P=68%), м Er (P=95%), м Er (P=99.7%), м
X 0.046 0.110 0.136
Y 0.026 0.051 0.062
Z 0.042 0.096 0.122
B 0.035 0.072 0.094
L 0.029 0.057 0.066
H 0.055 0.135 0.170

Для сравнения полученных результатов тестирования разработанных технологий с характерными оценками статистических характеристик погрешностей RTK-позиционирования были использованы результаты, полученные в статье [*]. Из этой статьи были взяты результаты оценок точности (см. табл. 3) для трех распространенных сетевых двухчастотных RTK технологий: VRS, MAC и FKP. Испытания проводились в Италии для трёх конфигураций сетей с различными межбазовыми расстояниями: 50 км, 100 км и 150 км.


Таблица 3 - Оценки статистических характеристик погрешностей позиционирования для различных двухчастотных сетевых технологий RTK (см. [*])

Размеры сети (характерные межбазовые расстояния) 50 км 100 км 150 км 50 км 100 км 150 км 50 км 100 км 150 км
Er (P=68%), м Er (P=95%), м Er (P=99.7%), м
NRTK VRS
В, L, см 1.0 2.0 5.0 3.0 7.5 17.5 3.5 20.0 30.0
H, см 2.0 4.0 11.0 4.5 11.0 23.5 6.5 22.0 38.0
NRTK MAC
В, L, см 3.0 1.0 2.5 7.0 7.0 15.0 34.0 16.0 24.0
H, см 6.5 2.0 4.0 15.5 14.0 24.0 52.0 20.0 40.0
NRTK FKP
В, L, см 5.0 15.0 18.0 15.0 27.0 25.0 32.0 32.0 30.0
H, см 7.5 10.0 15.5 15.5 28.0 34.0 36.0 50.0 55.0

[*] - Paolo Dabove, Mattia De Agostino Network RTK and Reference Station Configuration // InsideGNSS, USA, November/December 2011, v.6, №6. – pp. 24-29.


Скачать реферат отчета [Ru] Скачать реферат отчета [En] Скачать презентацию [Ru]