Контроль топлива ГЛОНАСС
Контроль топлива – актуальная тема для любой организации, имеющей собственный автопарк. Устаревший подход, когда на единицу техники выделялось определенное количество бензина или дизельного топлива, высчитанное по усредненным нормам, уже не соответствует современным реалиям. Расход на топливо, как правило, составляет около пятидесяти процентов от бюджета, выделенного на содержание и обслуживание транспорта. Без строгого учета каждодневные приписки, необоснованные расходы и сливы горючего способны пустить под откос даже успешно развивающееся предприятие. Работа «на доверии» здесь недопустима.
Наша компания предлагает инновационную методику контроля топлива на предприятии с помощью системы «Глонасс». Опытные мастера производят установку датчиков контроля топлива, и подключают их к системе ГЛОНАСС/GPS-мониторинга.
Как работает система?
Существует несколько различных вариантов контроль топлива с применением «Глонасс GPS»:
Расчетный:
Плюсы – недорогая цена внедрения, не требуется установка топливных датчиков. Минусы – такой метод не позволяет отслеживать злоупотребления со стороны водителей и реальный расход топлива транспортом.Поплавковые датчики, установленные на заводе: Если модели ТС снабжены такими устройствами, можно подключить GPS-трекер, связанный с системой слежения. В результате фиксируется не только пробег, но и наличие ГСМ в каждый момент времени. Преимущества – не требуется дополнительного оборудования, только настройка. Позволяет отслеживать дозаправки или сливание топлива. Из минусов – низкая точность измерений порядка 10%.
Погружные и проточные датчики: Монтируются в баке или топливной магистрали, и подсоединяются к «Глонасс». Позволяют детально мониторить расход и уровень бензина или дизтоплива. Информация имеет высочайшую точность, система разработана для любых автомашин. В комплекте позволяют отслеживать любые манипуляции с топливом погрешность измерения составляет порядка 2%.
Подключение к CAN шине ТС: Позволяет фиксировать не только уровень и издержки ГСМ, но и точное время работы ДВС, интенсивность оборотов двигателя, общее расстояние, по секундное положение педали газа и нагрузки на колесные оси. Так же позволяет считывать ошибки двигателя и вовремя предотвратить дорогостоящий ремонт.
Цена на внедрение системы контроля топлива «Глонасс» нашими сотрудниками зависит от нескольких факторов:
Количество автомобилей, которые планируется оснастить;
Количество топливных баков в каждом автомобиле;
Дополнительный функционал (обороты двигателя, нагрузка на двигатель, манера езды водителя, и.т.д.).
Какой именно системой пользоваться, зависит от положения дел на предприятии и конкретных задач. Наши специалисты ответят на возникшие вопросы, проконсультируют и помогут выбрать оптимальный вариант.
Что умеет система контроля топлива?
Контроль топлива неразрывно связан с системой контроля транспорта и датчиками, которые устанавливаются в топливные баки, а также бортовым компьютером.
Отслеживание происходит в непрерывно. Диспетчер имеет возможность:
Отслеживать маршрут движения, возможные отклонения от утвержденного пути;
Видеть направление, в котором движется автомобиль;
Знать количество и конкретные места заправок;
Вести контроль топлива в баке, соблюдение или нарушение скоростного режима;
Определить несанкционированный слив топлива на трассе;
Узнать остаток горючего в баке на конец поездки.
В любой момент диспетчер может вывести на экран график, показывающий местоположение автомашины и фактическое количество топлива. В отчете, оформленном в виде удобной таблицы, расписано движение ТС по датам и часам, объемы топлива на начало и конец поездки, дозаправки, если они были, а также повышенный расход и сливы.
Что обязательно нужно знать перед установкой контроля топлива.
- Любые датчики топлива дают погрешность она не большая, но может достигать 3-7 литров на стандартный бак. Это зависит от плотности топлива, температурных условий окружающей среды.
- На момент установки обязательно должен быть заправлен полный бак топлива всклянь, это нужно для качественной тарировки бака.
- Любой датчик топлива можно сломать физически, вандализм водителей никто не отменял, при выезде специалиста следы физического вмешательства всегда можно обнаружить.
Это зависит от плотности топлива, температурных условий окружающей среды.Каковы положительные стороны внедрения системы?
Постоянный мониторинг движения ТС и контроль топлива заметно дисциплинируют водителей. Повышается личная ответственность каждого сотрудника, сходят на нет злоупотребления служебным положением. Благодаря ежедневному анализу, можно оптимизировать транспортные расходы:
Разработать наиболее выгодные пути движения;
Определить, какие машины экономичнее;
Своевременно принимать меры при пережоге топлива, ремонтировать изношенные двигатели;
Создать таблицу фактических норм расхода топлива для каждого отдельного маршрута.
Согласно статистическим исследованиям и отзывам клиентов, покупка и установка контроля транспорта с контролем топлива значительно снижает расходы на содержание автопарка. Расходы на внедрение инновационной системы окупаются за 3-4 месяцев, в зависимости от количества техники и интенсивности ее эксплуатации, а в некоторых отраслях например сельском хозяйстве система окупается за 1 месяц.
Погрешность одометра и ГЛОНАСС
Друзья, на сегодняшний день есть очень много споров о том что показания ГЛОНАСС и показания штатного одометра/спидометра расходятся и для многих это становится даже большой темой для дискуссий, а в частности это разногласия начальников и водителей. Так давайте же рассмотрим эту проблему вместе и попытаемся разобраться, кто же все таки прав и чему стоит доверять, ГЛОНАССу или же штатному датчику скорости.
Наша компания уже долгое время занимается ГЛОНАСС/GPS мониторингом транспорта, тем самым у нас накопилось довольно много клиентов и каждый раз мы сталкиваемся с вопросом « по одометру автомобиль проехал 830 км, а ваш Глонасс показывает, что 800 км, почему так???» Ответ на самом деле прост.
Разберем что из себя представляет одометр и спидометр на автомобиле: это механические изделия измеряющие показания датчика скорости. Исходя из технической документации ГОСТ Р 41.39-99 все одометры принадлежит к классу неточных приборов расчет пробега. Для одометра установлены допустимые погрешности предусмотренные конструкцией автомобиля и заводом изготовителем ТС. Погрешности одометра не включают в себя износ деталей конструкции автомобиля (износ датчика скорости, износ шин).
Исходя из документации ЕЭК ООН №39 (ГОСТ Р 41.39-99) спидометры не могут занижать показания и средняя погрешность по этой документации не превышает скорость движения более чем на 10% + 6 км/ч. Следовательно и погрешность измерения одометра будет увеличиваться на эту цифру так как одометр и спидометр являются единым устройством.
В погрешности одометра не включены такие факторы как:
- Размер колес очень существенно влияет на показания спидометра, а следовательно и одометра. Рассмотрим пример разницы пробега в диаметре колеса в 1 см, на 100 километров пробега автомобиля разница в пробеге составит 1950 м, если посчитать то с пробега на 10000 километров одометр покажет разницу в пробеге 195 километров: пример расчета: диметр одного колеса 1 метр, второго — 1.01 метр, окружность первого колеса — 3.141592, окружность второго колеса — 3.17300792. Первое совершит 31 831 оборотов на 100 км, второе — 31 515 на 100 км. Разница — 1950 м.Такая разница получается всего при 1 см.
- Вес автомобиля имеет влияния на показания одометра — при полной загрузке автомобиля, шина проминается, следовательно, меняется диаметр колеса, следовательно, одометр будет считать в большую сторону пробег, нежели при пустом автомобиле.
- Давление в шинах — шина проминается при низком давлении. На давление влияет температура, при прогретых или перегретых шинах оно выше на холодную например зимой диаметр шины так же будет меньше.
- Скольжение колес или пробуксовке — при пробуксовках колес в грязи или же наоборот при блокировке колес на льду.
Бесспорно много факторов влияет на показания одометра мы представили малый список параметров влияющих на показания одометра.
Бесспорно терминалы ГЛОНАСС/GPS имеют свою погрешность в измерении скорости и пробега, но их показания не привязаны: к диаметру колес, износу датчика скорости и весу груза и другим факторам, но все же у них есть погрешность. Погрешность ГЛОНАСС/GPS трекеров составляет 2-3 метра это 1,5% погрешности в пробеге. ГЛОНАСС/GPS трекер обладает возможностью изменение рельефа местности учитывая (широту, долготу высоту над уровнем моря), тем самым дает полноценную картину пробега в отчетах уже с учетом погрешности в 1%. Эта погрешность берется из-за плохого приема сигнала от спутников при определении координат на стоянка, в туннелях, под эстакадами и в гаражах, а так же при плохой погоде и не превышает 1%, начинает искажать маршрут, тем самым увеличивая или уменьшая пробег и показывая так называемые отклонения от маршрута на 3-5 метров фиксируя их как пройденный путь. Все выше перечисленные погрешности вполне укладываются в показания изменения пробега на 100 км в 10-100 метров.
Так все же вернемся к вопросу « кому же все таки верить, показаниям Глонасс/GPS или же все таки штатным датчикам ? После того как мы разобрались с погрешностями штатных датчиков уже самими производителями и ГЛОНАСС, смело можно отвечать, что современные технологии уже считают все за нас и показания Системы мониторинга будут куда точнее чем показания штатных одометра и спидометра. Но все же- если у вас остались вопросы по ГОСТу, то мы оставим для вас ссылку в которой все подробно написано о погрешностях, и кому все таки верить.
спутников и сигналов ГЛОНАСС | GEOG 862: GPS и GNSS для специалистов в области геопространственных данных
Коды C и P ГЛОНАСС
Источник: https://gssc.esa.int/navipedia/index.php/GLONASS_Signal_Plan Цель была аналогична плану, принятому в GPS, системе, которая обеспечивала бы точность 100 метров с преднамеренно ухудшенным стандартным сигналом C/A и точность от 10 до 20 метров с его сигналами P, доступными исключительно военным.
Однако все изменилось в конце 2004 года, когда Федеральное космическое агентство (FKA) объявило о плане предоставления доступа к высокоточным навигационным данным всем пользователям, основой которых является решение на основе кода с правосторонней круговой поляризацией.
Кодовая модуляция несущей GPS L1
Источник: GPS для геодезистов
Приемник, собирающий сигналы от GPS или от большинства других созвездий GNSS, собирает уникальный сегмент кода PRN от каждого спутника. Например, каждому спутнику GPS назначается определенный сегмент 37-недельного кода P(Y); т. е. SV14 назван так потому, что он передает четырнадцатую неделю кода P (Y). Кроме того, каждый спутник GPS транслирует свой уникальный сегмент кода C/A.
Одновременно
Источник: http://www.pocketgpsworld.com/howgpsworks.php
Несмотря на то, что сегменты кода P(Y) и кода C/A, поступающие в приемник на L1, уникальны для их спутник или источник, все они приходят на одной и той же частоте, 1575,42 МГц.
То же самое верно и для кода P(Y), поступающего на L2. Все они приходят на одной частоте, 1227,60 МГц.
Множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA)
Источник: IEC Engineers
Этот подход известен как CDMA ( Множественный доступ с кодовым разделением ). Технология CDMA была первоначально разработана военными во время Второй мировой войны. Исследователи искали способы связи, которые были бы безопасны при наличии помех. CDMA не использует частотные каналы или временные интервалы. Этот метод называется множественным доступом, потому что он обслуживает множество одновременных пользователей, а CDMA делает это на одной и той же частоте. Как и в GPS, CDMA обычно включает узкополосное сообщение, умноженное на более широкополосный сигнал PRN (псевдослучайный шум). Увеличенная полоса пропускания шире, чем необходимо для передачи информации о данных, и называется сигналом с расширенным спектром. Как вы уже читали, эти коды PRN прикрепляются к несущей GPS путем изменения фазы.
Тогда все пользователи смогут получать одни и те же полосы частот. Чтобы это работало, важно, чтобы каждый из кодов PRN, C/A, P(Y) и все остальные, обладал высокими свойствами автокорреляции и низкими свойствами взаимной корреляции. Высокая автокорреляция способствует эффективному сжатию и восстановлению уникального кода, поступающего от конкретного спутника, что включает в себя его сопоставление с кодом PRN, доступным для этого спутника внутри приемника. Низкая взаимная корреляция означает, что процессу автокорреляции для сигнала конкретного спутника не будут мешать какие-либо сигналы других спутников, поступающие одновременно с остальной частью созвездия. В CDMA каждый код, поступающий со спутника, транслируется на одной из трех уникальных несущих частот: L1, L2, L5. Есть разница между исходной схемой в системе ГЛОНАСС и GPS. Есть разница между CDMA и FDMA.
Множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA)
Источник: инженеры IEC
ГЛОНАСС с самого начала использовала другую стратегию.
Как показано на иллюстрации, спутники передают сигналы L-диапазона, и, в отличие от GPS, каждый код, который приемник ГЛОНАСС собирает с любого из спутников ГЛОНАСС, абсолютно одинаков. Кроме того, в отличие от GPS, каждый спутник ГЛОНАСС транслирует свои коды на своей уникальной назначенной частоте. Это известно как FDMA ( Множественный доступ с частотным разделением каналов 9).0028). Это обеспечивает разделение сигналов, известное как улучшенный коэффициент спектрального разделения (SSC). Однако система требует разработки более сложного аппаратного и программного обеспечения. В отличие от GPS, каждый код, который приемник ГЛОНАСС собирает с любого из спутников ГЛОНАСС, абсолютно одинаков. Однако каждый из них находится на разной частоте. Все спутники GPS используют одни и те же частоты, но разные сегменты кода. Все спутники ГЛОНАСС используют одни и те же коды, но разные частоты.
Диапазоны частот ГЛОНАСС
Адаптировано из В. Дворкина и С. Каруртина, ГЛОНАСС: текущее состояние и перспективы, 3-я открытая конференция Allsat, слайд 13 из 24, Ганновер, 22 июня 2006 г.
. ГЛОНАСС использует операторов по трем направлениям. Первый — L1 (~1602 МГц), в котором расстояние между отдельными несущими составляет 0,5625 МГц; диапазон составляет от ~ 1598,0625 до ~ 1607,0625 МГц. Второй — L2 (~1246 МГц), в котором расстояние между отдельными несущими составляет 0,4375 МГц; диапазон составляет от ~ 1242,9375 до ~ 1249,9375 МГц. Третий — L3. Этот третий гражданский сигнал на L3 доступен на спутниках K и в новой полосе частот (~ 1201 МГц), которая включает в себя от 1201,743 до 1208,511 МГц и будет перекрываться с сигналом E5B Galileo. На L3 будет разделение между отдельными несущими 0,4375 кГц. Однако в этих диапазонах может быть до 25 каналов сигналов L-диапазона; в настоящее время на каждом имеется 16 каналов для размещения доступных спутников.
Обратите внимание, что на рисунке -7 слева и +9справа для общего диапазона от центра 16. Как уже упоминалось, каждый канал отделен от других ?F, что составляет 0,5625 МГц на L1 и 0,4375 МГц на L2. Может быть до 25 каналов сигналов L-диапазона.
Этот номер нужен для того, чтобы каждый спутник в созвездии ГЛОНАСС мог иметь свой небольшой частотный сегмент. Это маленькие выпуклости, которые вы видите на иллюстрации. Другими словами, каждый спутник ГЛОНАСС транслирует один и тот же код, но каждый спутник получает свои частоты.
Стандартная длина кодового чипа на ГЛОНАСС L1 составляет 0,511 МГц — 3135,03 цикла L1 на чип, стандартная и 5,11 МГц точная — 313,503 цикла L1 на чип. На L2 они составляют 0,511 МГц — 2438,36 циклов L2/чип в стандарте и 5,11 МГц с точностью — 243,836 циклов L2/чип. Очевидно, что более быстрый код является точным. На L2 они 0,511 МГц стандартные, а точные 511 МГц — чем быстрее, конечно, тем точнее код. И, конечно же, есть такое разграничение между точным и стандартным сервисом в ГЛОНАСС, как и в GPS.
Спутники ГЛОНАСС
Источник: Навипедия
Сигналы, передаваемые спутниками ГЛОНАСС разных поколений.
ОФ 5 открытого доступа FDMA
SF 5 специального (военного) FDMA
OC 5 открытого доступа CDMA
OCM 5 открытого доступа CDMA модернизированного.
Модернизация сигналов ГЛОНАСС
Источник: Ресурсы ГИС
В своей презентации 20 февраля 2008 г. на Мюнхенской конференции по спутниковой навигации в Германии руководитель российского Центра управления полетами ГНСС объявил о планах тестирования сигналов CDMA в системе ГЛОНАСС. начиная с поколения спутников ГЛОНАСС-К. Фактически, с момента своего запуска в феврале 2011 года спутник «Ураган-К» или ГЛОНАСС-К транслировал сигнал CDMA на L3 с центром на частоте 1202,025 МГц вместе с сигналом FDMA. Как видно из диаграммы, трансляций CDMA со спутников ГЛОНАСС становится больше. По мере развития событий в группировку ГЛОНАСС будут входить спутники ГЛОНАСС-М, ГЛОНАСС-К1, ГЛОНАСС-К2 и ГЛОНАСС-КМ. Спутники ГЛОНАСС-К2 имеют расчетный срок службы 10 лет и передают гражданский сигнал CDMA в диапазоне L3 на частоте 1205 МГц. Модернизированный спутник ГЛОНАСС-К (ГЛОНАСС-КМ) мог бы передавать устаревшие сигналы FDMA на L1 и L2 и сигналы CDMA на L1, L2 и L3. Он также может передавать сигналы CDMA на частоте GPS L5 1176,45 МГц.
Информация о целостности GNSS также может передаваться в третьем гражданском сигнале и глобальных дифференциальных эфемеридах и временных поправках.
Созвездие ГЛОНАСС
Источник: GPS для Land Surveyor
Кроме того, изучается альтернатива существующей трехплоскостной, равноудаленной спутниковой группировке, которая также потребует отключения устаревших сигналов FDMA. Другими словами, в будущем могут быть некоторые изменения в подходе FDMA. Недавно Россия согласилась немного изменить архитектуру. Чтобы использовать вдвое меньше диапазонов, ГЛОНАСС теперь будет назначать одну и ту же частоту спутникам, которые находятся в одной орбитальной плоскости, но всегда на противоположных сторонах земли. Это не только уменьшит количество радиочастотного спектра, используемого ГЛОНАСС; он может фактически улучшить свою широковещательную эфемеридную информацию. Использование такого большого количества частот затрудняет работу с широким спектром скоростей распространения и удержание эфемеридной информации, отправляемой на приемники, в разумных пределах.
Существует ряд производителей приемников, которые предлагают приемники GPS/ГЛОНАСС, но различия между сигналами FDMA и CDMA увеличивают техническую сложность и стоимость такого оборудования. В последние несколько месяцев 2006 года упоминалось, что ГЛОНАСС, вероятно, сможет реализовать сигналы CDMA на третьей частоте и на L1. Это может упростить взаимодействие GPS и Galileo с ГЛОНАСС и, вероятно, повысит коммерческую жизнеспособность ГЛОНАСС.
Оба спутника передают на одной частоте
Источник: https://novatel.com/an-introduction-to-gnss/chapter-3-satellite-systems/…
Изменения в FDMA. В будущем возможны некоторые изменения в подходе FDMA. Недавно Россия согласилась немного изменить архитектуру. Чтобы использовать вдвое меньше диапазонов, ГЛОНАСС теперь будет назначать одну и ту же частоту спутникам, которые находятся в одной орбитальной плоскости, но всегда на противоположных сторонах Земли. Это не только уменьшит количество радиочастотного спектра, используемого ГЛОНАСС, но и может улучшить передачу эфемеридной информации.
Использование такого большого количества частот затрудняет работу с широким спектром скоростей распространения и удержание эфемеридной информации, отправляемой на приемники, в разумных пределах. Существует ряд производителей приемников, у которых есть приемники GPS/ГЛОНАСС, но различия между сигналами FDMA и CDMA увеличивают техническую сложность и стоимость такого оборудования. В последние несколько месяцев 2006 года упоминалось, что ГЛОНАСС, вероятно, сможет реализовать сигналы CDMA на третьей частоте и на L1. Это может упростить взаимодействие GPS и GALILEO с ГЛОНАСС.
Инновации: GPS, ГЛОНАСС и др.
Обработка множественных созвездий в международной службе GNSS
Тим Спрингер и Рольф Дач
Имеет ли значение сочетание наблюдений GPS и ГЛОНАСС? Международная служба GNSS (IGS) уже несколько лет предоставляет такие данные. Представители двух аналитических центров IGS обсуждают прошлое, настоящее и будущее мониторинга и разработки продуктов IGS GNSS.
INNOVATION INSIGHTS by Richard Langley
МЫ УЖЕ ТАМ — в мире ГНСС с несколькими созвездиями? Европейская система Galileo имеет только два испытательных спутника на орбите, а завершение группировки запланировано не раньше 2014 года. Китайская система Beidou/Compass запустила несколько испытательных спутников, но глобальный охват не обещается до 2020 года. И первый японский квазизенитный спутник Космический аппарат системы планируется запустить в этом году, а система не будет полностью введена в эксплуатацию до 2013 года. Значит ли это, что GPS по-прежнему остается единственной игрой в городе? Нет, не далеко. Мы упустили из виду российскую ГЛОНАСС.
Глобальная навигационная спутниковая система. ГЛОНАСС была задумана бывшим советским министерством обороны в 1970-х годах, возможно, в ответ на объявленную разработку GPS. Первый спутник был запущен 12 октября 1982 г. Но из-за неудачных запусков и характерно короткого срока службы спутников были запущены еще 70 спутников до того, как в начале 1996 г.
была создана полностью укомплектованная группировка из 24 функционирующих спутников. созвездие просуществовало недолго. Экономические трудности России после распада Советского Союза нанесли ущерб ГЛОНАСС. Финансовых средств не было, и к 2002 году созвездие сократилось до семи спутников, и только шесть из них были доступны во время операций по техническому обслуживанию! Но судьба России изменилась, и при поддержке российской иерархии ГЛОНАСС возродился. Были запущены долгоживущие спутники, целых шесть в год, и медленно, но верно группировка выросла до 21, с двумя запасными на орбите.
А есть ли пользователи за пределами России? Хотя двухсистемные приемники GPS/ГЛОНАСС существуют уже не менее десяти лет, производители обратили внимание на недавнее возрождение ГЛОНАСС в виде феникса. Все ведущие производители сейчас предлагают приемники с поддержкой ГЛОНАСС. Имеет ли значение совмещение наблюдений GPS и ГЛОНАСС? Готов поспорить — просто спросите любого геодезиста, который использует обе системы в кинематическом подходе в реальном времени (RTK).
Научные приложения, требующие высокоточных спутниковых данных об орбитах и часах, также выиграют. Международная служба GNSS (IGS) предоставляет такие данные в течение нескольких лет, и в статье этого месяца представители двух аналитических центров IGS обсуждают прошлое, настоящее и будущее мониторинга и разработки продуктов IGS GNSS.
Итак, возвращаясь к нашему вопросу, мы уже на месте? Многие первые пользователи данных и продуктов GPS плюс ГЛОНАСС ответили бы громким «да».
В разделе «Инновации» обсуждаются достижения в технологии GPS, ее приложениях и основах позиционирования GPS. Колонку координирует Ричард Лэнгли, факультет инженерной геодезии и геоматики Университета Нью-Брансуика.
В 2005 году Международная служба GPS (IGS) была переименована в Международную Служба GNSS . С этим изменением руководящий совет IGS и сообщество IGS выразили надежду на расширение деятельности от хорошо зарекомендовавшей себя GPS на другие действующие и планируемые глобальные навигационные спутниковые системы, такие как ГЛОНАСС, Galileo и Compass.
Между тем, группировка спутников ГЛОНАСС, а также сеть слежения IGS GNSS претерпели значительные изменения. С 2003 года спутниковая группировка ГЛОНАСС неуклонно совершенствовалась, в результате чего в мае 2010 года сформировалась нынешняя группировка с 21 действующим спутником и двумя запасными на орбите. А начиная с 2008 г. возможности GNSS сети слежения IGS были значительно расширены, что привело к созданию действительно глобальной системы слежения GNSS с более чем 100 приемниками GNSS (GPS плюс ГЛОНАСС). Почти полная спутниковая группировка ГЛОНАСС в сочетании с доступной глобальной сетью слежения с высококачественными приемниками значительно повысила интерес и потребность в продуктах ГНСС, таких как точные эфемериды спутниковых орбит. Тем не менее, продукты центра анализа IGS по-прежнему в основном предназначены только для GPS. Только два аналитических центра предоставляют настоящие мульти-ГНСС-решения. Два аналитических центра предоставляют решения только для ГЛОНАСС (доступен комбинированный продукт IGS с ГЛОНАСС, но без точных часов).
Комбинированного продукта IGS GNSS не существует. Ввиду большого интереса со стороны сообщества пользователей это действительно разочаровывающая ситуация. В частности, поскольку опыт работы с GPS и ГЛОНАСС значительно упростит включение других GNSS, таких как Galileo, Compass и спутниковая система Quasi-Zenith (QZSS).
Однако во время встречи аналитических центров IGS в декабре 2009 г. стало ясно, что многие центры начали внедрять и расширять возможности обработки ГЛОНАСС в своем программном обеспечении. Это произошло как прямое следствие усовершенствований группировки ГЛОНАСС, сети слежения IGS GNSS и возросшего интереса пользователей (если не спроса). Таким образом, в течение 2010 и 2011 годов мы увидим значительное увеличение количества настоящих GNSS-решений в рамках IGS. Очень позитивное развитие для мира GNSS.
В этой статье мы даем обзор последних разработок в области обработки нескольких GNSS в IGS в целом, но с акцентом на деятельность двух аналитических центров в IGS, которые возглавляют усилия по GNSS: Центр определения орбиты в Европе (CODE) и Европейский центр космических операций (ESOC) Европейского космического агентства.
Почему ГНСС?
В IGS мы часто сталкиваемся с вопросом: Почему GNSS? Почему я должен нести бремя добавления возможностей GNSS в свое программное обеспечение, увеличения вычислительной нагрузки и т. д. практически без пользы? Ну, с точки зрения аналитического центра IGS, этот вопрос актуален. Точность, достигаемая только с помощью GPS, настолько хороша, что от включения другой системы будет мало видимых преимуществ. Тем не менее, преимущества действительно есть.
Во всем мире существует большое количество пользователей, которые оценят преимущества использования продуктов GNSS по сравнению с продуктами, поддерживающими только GPS. Очевидно, что все пользователи, работающие в режиме реального времени, получат огромную выгоду от увеличения количества спутников. Рис. 1, показывающий так называемое снижение точности положения (PDOP), наглядно демонстрирует это. Две панели на рис. 1 показывают PDOP только GPS и PDOP GPS плюс ГЛОНАСС с использованием спутниковой группировки от 3 мая 2009 г.
РИСУНОК 1A. Влияние ГЛОНАСС на снижение точности местоположения.
РИСУНОК 1Б. Влияние ГЛОНАСС на снижение точности местоположения.
На рис. 2 показано улучшение PDOP в процентах при сравнении значений PDOP только GPS со значениями PDOP GPS плюс ГЛОНАСС. В высоких широтах, то есть выше 55 градусов, улучшение находится на уровне 30 процентов. В средних широтах улучшения по-прежнему значительно превышают 15 процентов, демонстрируя значительные улучшения, которые могут ожидать пользователи GNSS в реальном времени по сравнению с пользователями, использующими только GPS.
Рис. 2. Позиционное разбавление повышения точности с использованием ГЛОНАСС.
С текущим созвездием GPS ежедневные решения не ограничиваются количеством доступных спутников, а скорее моделями анализа (например, для тропосферы), погрешностями калибровки (такими как модели изменения фазового центра антенны) и эффекты окружающей среды (такие как многолучевое распространение). По этим причинам стратегии обработки, подобные IGS, в которых данные с опорных станций обрабатываются 24-часовыми пакетами, не будут демонстрировать явных преимуществ от добавления данных с большего количества спутников и других систем.
Однако, помимо пользователей, работающих в режиме реального времени, улучшения коснутся пользователей в высоких широтах (включая всю Канаду и большую часть Европы). В последнее время несколько исследователей заметили, что для широт выше 50 градусов добавление ГЛОНАСС приносит пользу. Это, конечно, благодаря более высокому наклонению орбиты спутников ГЛОНАСС (около 64 градусов) по сравнению с наклонением спутников GPS (около 55 градусов), что также очень хорошо продемонстрировано в PDOP (см. рис. 1). Таким образом, с точки зрения обслуживания — буква «S» в IGS — существует очевидная необходимость предоставления GNSS-решений сообществу пользователей. Помимо значительных преимуществ с точки зрения точности, увеличение количества спутников также сделает решения более надежными и надежными. Совершенно другой цикл повторения орбит спутников ГЛОНАСС особенно важен, так как полностью меняет чувствительность к многолучевости. Эффекты многолучевости в данных только GPS почти идеально повторяются изо дня в день с 4-минутным сдвигом во времени, что приводит к появлению ложных сигналов, близких к годовым, во временных рядах GPS.
Спутники из других созвездий, таких как ГЛОНАСС, вводят другие частоты, связанные с системой, что приводит к общему сокращению таких частот, вызванных ГНСС, в решении с несколькими ГНСС.
Из-за конструкции созвездия каждый спутник GPS следует своей собственной наземной траектории в каждом орбитальном цикле. Это означает, что на наземной станции каждый спутник GPS наблюдается на одной и той же трассе каждый день, так что систематическое влияние спутника (например, неправильное моделирование положения спутниковой антенны по отношению к центру масс спутника) имеет существенное значение. систематическое влияние на получаемые (суточные) позиции станций. Такой систематический перевод ошибок, связанных со спутниками, в параметры, связанные со станциями, не происходит ни в одной другой группировке GNSS.
Центры анализа GNSS IGS
Подробное описание IGS выходит за рамки данной статьи; отличный обзор был представлен в предыдущей колонке «Инновации». Мы просто отмечаем здесь, что важно знать, что IGS служит эталоном и во многих приложениях GNSS, предоставляя данные и продукты максимально возможного качества. Очень хорошо известны и широко используются данные отслеживания из сети станций IGS — необработанные измерения псевдодальности и фазы несущей, а также продукты орбиты и часов спутников GPS. IGS генерирует эти продукты, комбинируя решения по орбитам и часам отдельных аналитических центров, которые вносят свой вклад в IGS. Для продуктов, предназначенных только для GPS, 10 различных аналитических центров участвуют в трех различных сериях продуктов, называемых сверхбыстрыми, быстрыми и конечными продуктами. Конечные продукты обеспечивают максимально возможное качество, но с самой большой задержкой, поскольку они становятся доступными через 12 дней после окончания недели наблюдения. Рапид-продукты по качеству примерно сопоставимы с конечными продуктами IGS, но доставляются ежедневно с задержкой всего в 17 часов после окончания дня наблюдения. Ультрабыстрые продукты доставляются четыре раза в день через 3 часа после окончания последнего использованного наблюдения. Например, в 03:00 UTC доставляется сверхбыстрый продукт, в котором использовались данные до 00:00 UTC. Он состоит из двух частей: расчетной части и прогнозируемой части, которые можно использовать для целей реального времени. Качество оцениваемой части очень похоже на качество быстрой продукции. Предсказанная часть, конечно, значительно менее точна, хотя орбиты имеют поразительную точность значительно ниже 30 миллиметров — намного лучше, чем у орбит в широковещательных навигационных сообщениях спутников.
В дополнение к этим продуктам, предназначенным только для GPS, существует также продукт GLONASS. Однако, в отличие от GPS, для ГЛОНАСС создается только конечный продукт. Четыре аналитических центра предоставляют продукты для комбинации IGS GLONASS: Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG), Франкфурт-на-Майне, Германия; CODE, базирующийся в Астрономическом институте Бернского университета, Швейцария; ESOC, Дармштадт, Германия; и Информационно-аналитический центр (ИАЦ) Роскосмоса, Москва, Россия.
Центры анализа BKG и IAC определяют орбиты спутников ГЛОНАСС, вводя информацию для спутников GPS из решения IGS без дополнительной оценки. Центр анализа КОД предоставляет с мая 2003 года орбиты для GPS и ГЛОНАСС на основе тщательного комбинированного анализа данных обеих ГНСС, то есть действительно мульти-ГНСС решение. С января 2008 года этой стратегии придерживается и ESOC. Из этих четырех аналитических центров только два, ESOC и IAC, предоставляют оценки спутниковых часов для спутников ГЛОНАСС. Эта ситуация не позволяет IGS создать надежный и надежный комбинированный продукт часов ГЛОНАСС. С четырьмя аналитическими центрами, вносящими свой вклад в орбиты, IGS может и действительно создает превосходный комбинированный орбитальный продукт ГЛОНАСС.
В нашем определении истинных решений с несколькими GNSS измерения каждой системы влияют на все соответствующие параметры в одинаковой степени. Этого можно добиться только тщательной комбинированной обработкой данных со всех доступных GNSS. Двухэтапный подход, предусматривающий использование решения GPS при вычислении орбит ГЛОНАСС и спутниковых часов, рассматривается как расширение решения, основанного только на GPS, для ГЛОНАСС. Как показывают вклады BKG и IAC в продукт IGS GLONASS, эта двухэтапная процедура обеспечивает превосходные результаты.
С точки зрения пользователя большим недостатком является тот факт, что IGS не предоставляет реальный продукт GNSS. IGS предоставляет высококачественный продукт GPS и высококачественный продукт орбиты ГЛОНАСС, но не существует комбинированного продукта GNSS. Кроме того, IGS способна генерировать только окончательные продукты ГЛОНАСС, потому что только два аналитических центра, CODE и ESOC, представляют продукты GNSS для быстрых и сверхбыстрых продуктов. Политика IGS требует вклада как минимум трех аналитических центров для создания значимого и надежного комбинированного продукта.
Таким образом, пользователи орбит и/или часов GNSS должны использовать продукты одного из отдельных аналитических центров или комбинировать продукты только для GPS и только для GLONASS от IGS. Здесь продукты GNSS аналитических центров CODE и ESOC явно предпочтительнее, чем продукты IGS и других аналитических центров, поскольку это единственные два настоящих продукта GNSS, которые гарантируют полную согласованность между двумя GNSS.
Сеть слежения ГЛОНАСС
До 2003 года IGS создала сеть слежения ГЛОНАСС всего из 20 станций. В 2003 г. это число быстро выросло с 20 до 30, но после 2003 г. количество станций довольно долго оставалось стабильным с очень неоднородным распределением. Например, во всем западном полушарии было всего несколько станций. В 2006/2007 годах стало доступно новое поколение комбинированных приемников GPS/ГЛОНАСС, выпускаемых несколькими известными производителями приемников GPS. С появлением этого нового оборудования количество станций слежения ГЛОНАСС в сети IGS начало неуклонно расти. В 2008 г. темпы роста значительно возросли (см. рис. 3) и, что более важно, улучшилось глобальное распределение приемников, поскольку, наконец, в Северной и Южной Америке начало появляться значительное количество станций. Орбиты и часы спутников ГЛОНАСС, начиная с 9 лет0171 июнь 2009 г., определено по данным более 100 глобально распределенных станций слежения в сети IGS (см. рис. 4). Хорошее глобальное распределение пунктов наблюдения чрезвычайно важно для определения орбиты и, тем более, для определения часов. До начала 2008 года определение часов ГЛОНАСС страдало от пробелов в глобальной сети слежения, что серьезно сказывалось на оценках часов. Если пропуски отслеживания вызывают прерывание отслеживания фазы несущей спутника GNSS, оценки часов в основном сбрасываются, и происходит скачок. Величина скачка ограничивается точностью кодовых (псевдодальностных) наблюдений, то есть на уровне 1 метра, или 3 наносекунд в тактовом исчислении.
Можно констатировать, что сегодня определение орбиты и часов спутников ГЛОНАСС может основываться на действительно глобальной сети слежения за высококачественными приемниками геодезического типа. Это значительное улучшение произошло благодаря усилиям многих руководителей станций IGS и их учреждений.
Рис. 3. Количество сайтов в сети IGS, предоставляющих данные ГЛОНАСС, используемые для определения орбиты в CODE.
Рис. 4. Текущее распределение станций IGS, объединенных в GPS и ГЛОНАСС.
Созвездие ГЛОНАСС
После выхода на полную орбиту созвездия из 24 спутников в начале 1996 года созвездие ГЛОНАСС быстро деградировало из-за экономических трудностей России после распада Советского Союза, а также короткого срока службы спутников ГЛОНАСС. С 2002 года созвездие ГЛОНАСС медленно, но верно перестраивалось (см. рис. 5). В настоящее время в эксплуатации находится 21 модернизированный спутник ГЛОНАСС (ГЛОНАСС-М), которые имеют значительно больший срок службы по сравнению с исходными спутниками. Кроме того, на орбите находятся два резервных спутника.
Рис. 5. Развитие спутниковой группировки ГЛОНАСС с 1982 г.
Россия намерена к концу 2010 г. создать полную группировку из 24 спутников. августа и один в ноябре. Ноябрьский запуск может включать спутник ГЛОНАСС нового типа — ГЛОНАСС-К. Версия ГЛОНАСС-К представляет собой более легкий негерметичный космический аппарат с расчетным сроком службы 10 лет. В дополнение к устаревшим сигналам множественного доступа с частотным разделением он будет передавать сигналы множественного доступа с кодовым разделением и использовать дополнительную полосу частот, перекрывающуюся с полосой GPS L5.
Точность орбиты и часов
Развитие возможностей отслеживания ГЛОНАСС сети станций IGS, а также постоянное увеличение количества спутников ГЛОНАСС оказали положительное влияние на точность орбит и часов ГЛОНАСС. Это также значительно повысило интерес к системе ГЛОНАСС. Расширение сети слежения IGS GNSS от почти чисто европейской сети до действительно глобальной сети в период с 2008 г. по настоящее время оказало значительное влияние на качество орбит и часов ГЛОНАСС. Чтобы показать влияние на качество оценок орбиты ГЛОНАСС, мы рассмотрим разницу между двумя независимыми последовательными решениями, охватывающими 24 часа от 0 до 24 часов времени GPS. Сравниваем «полуночную точку» обоих решений, то есть решение в конце одних суток (или дуги) и в начале следующих суток (или дуги). Это даст нам оценку качества орбиты для наихудшего случая, поскольку обычно орбита менее точна на границе орбитальной дуги по сравнению с серединой орбитальной дуги. Мы проанализировали эти различия орбит для всех спутников GPS и ГЛОНАСС отдельно для четырех полугодовых временных интервалов, используя стандартные решения IGS GNSS от ESOC. Разности вычисляются в трех различных направлениях, связанных с орбитой спутника: радиальном, вдоль пути и поперек пути. Промежутки времени:
- Январь-июнь 2008 г. (6 месяцев)
- июль-декабрь 2008 г. (6 месяцев)
- Январь-июнь 2009 г. (6 месяцев)
- июль-декабрь 2009 г. (6 месяцев)
Результаты показаны на рис. 6. Для спутников GPS мы не видим каких-либо улучшений с течением времени. Качество GPS-орбит превосходно на уровне от 25 до 35 миллиметров для всех трех компонентов.
Рис. 6. Динамика качества орбит GPS и ГЛОНАСС с января 2008 г. по декабрь 2009 г..
Помните, что здесь мы рассматриваем наихудшие различия. Для ГЛОНАСС мы видим значительное улучшение за четыре промежутка времени. В начале 2008 г. качество орбиты находилось на уровне 120 миллиметров (поперечная траектория), которое значительно улучшилось до уровня 85 миллиметров. Важно отметить, что никаких изменений в обработке за этот промежуток времени не вносилось, а улучшения связаны с доработками сети слежения за станциями и спутниковой группировки ГЛОНАСС.
Качество часов оценить сложнее, но за период с 2008 по 2009 год мы заметили, что оценки часов спутников ГЛОНАСС стали полными. В 2008 году, когда сеть слежения была еще далека от глобальной, было много пробелов в слежении за спутниками ГЛОНАСС. Это означает, что в некоторые эпохи ни одна станция не отслеживала спутник ГЛОНАСС. Такие промежутки вызывают скачки в оценках спутниковых часов, поскольку наблюдения фазы несущей становятся прерывистыми, и эти скачки находятся на уровне 1 метра (3 наносекунды). Благодаря улучшениям сети отслеживания IGS GNSS отслеживание ГЛОНАСС теперь завершено, и часы оцениваются для всех эпох. Сравнение часов двух аналитических центров, которые предоставляют оценочные часы для спутников ГЛОНАСС, показывает совпадение на уровне 80 пикосекунд, что лишь немного хуже, чем согласие между часами GPS. Значительные смещения на уровне нескольких сотен наносекунд существуют только в часах ГЛОНАСС из-за внутренних задержек приемника, зависящих от частоты. Тем не менее, продукты ESOC GNSS для орбит и часов идеально подходят для точного позиционирования с использованием GPS, ГЛОНАСС или, что еще лучше, обеих GNSS одновременно. Следует отметить, что с февраля 2010 года образцы часов ESOC IGS теперь измеряются с интервалом 30, а не 300 секунд, что еще больше повышает их пригодность.
Выводы и перспективы
IGS пообещала стать службой GNSS, изменив свое название в 2005 году, более четырех лет назад. Между тем, спутниковая группировка ГЛОНАСС, а также сеть слежения IGS GNSS созрели и практически завершены. Чтобы IGS стала настоящей службой GNSS, значительное количество аналитических центров должно вносить вклад GNSS во все продукты IGS: окончательные, быстрые, сверхбыстрые и в режиме реального времени. Эти продукты должны быть получены в результате тщательного комбинированного анализа наблюдений всех активных спутников ГНСС. Ожидается, что в течение следующих двух лет мы увидим значительное увеличение количества настоящих GNSS-решений в рамках IGS, что является очень позитивным событием для мира GNSS.
В рамках IGS аналитические центры CODE и ESOC возглавляют усилия по использованию GNSS. CODE предоставляет полностью согласованные продукты GPS/ГЛОНАСС на основе строго комбинированного подхода к обработке для всех продуктов IGS (окончательных, быстрых и сверхбыстрых) с мая 2003 года или в течение семи лет. С начала 2008 года ESOC следует этой передовой практике для своих конечных продуктов, а в феврале 2010 года ESOC начала производить быстрые и сверхбыстрые продукты GNSS. Уникальной особенностью продуктов ESOC является то, что они включают часы для спутников ГЛОНАСС даже с частотой дискретизации 30 секунд для конечных продуктов. CODE добавит часы ГЛОНАСС к своим продуктам IGS очень скоро, в течение фи
первое полугодие 2010 года. Качество продукции ГЛОНАСС по орбите и часам стало сравнимым с качеством продукции GPS в IGS. Однако, поскольку разрешение целочисленной неоднозначности фазы несущей ГЛОНАСС затруднено, продукты ГЛОНАСС являются и будут оставаться несколько менее точными, чем продукты GPS.
Опыт, полученный в CODE и ESOC путем полного объединения наблюдений систем GPS и ГЛОНАСС, проложит путь для интеграции дополнительных систем и сигналов в IGS. Таким образом, IGS сохранит свое лидирующее положение в предоставлении ссылка , в самом широком смысле слова, для всех GNSS. В ближайшем будущем это означает интеграцию наблюдений QZSS и Galileo, а также интеграцию новых трехчастотных сигналов со спутников GPS последнего поколения Block IIF, запуск первого из которых был запланирован в прошлом месяце.
Положительные изменения в области GNSS в рамках IGS потребуют обновления комбинированного программного обеспечения IGS, чтобы обеспечить настоящую комбинацию GNSS. Аналитические центры CODE и ESOC заявили, что они заинтересованы в том, чтобы взять на себя эту важную задачу по переписыванию и усовершенствованию программного обеспечения для комбинации орбиты и часов IGS, чтобы сделать IGS настоящей службой GNSS.
Благодарности
CODE является результатом сотрудничества между Астрономическим институтом, Бернским университетом (Берн, Швейцария), Швейцарским федеральным управлением топографии (Ваберн, Швейцария), Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (Франкфурт-на-Майне, Германия) и Institut für Astronomische und Physikalische Geodäsie Мюнхенского технического университета (Мюнхен, Германия).
Авторы очень благодарны IGS и ее многочисленным участникам за предоставление глобальной сети данных отслеживания GNSS.
ТИМ СПРИНГЕР получил докторскую степень. получил степень бакалавра физики в Астрономическом институте Бернского университета (AIUB) в 1999 году. Он был ключевой фигурой в развитии Центра определения орбиты в Европе (CODE), одного из аналитических центров IGS, расположенного в AIUB. С 2004 года он работает в Управлении навигационной поддержки (OPS-GN) в Европейском центре космических операций (ESOC) Европейского космического агентства (ЕКА) в Дармштадте, Германия. В этой группе он руководил разработкой нового программного обеспечения ESOC GNSS, которое используется для большинства операций с GNSS в OPS-GN, включая анализы GIOVE-A и -B.
РОЛЬФ ДАК получил докторскую степень. по геодезии в Институте планетарной геодезии Технологического университета в Дрездене, Германия. С 1999 года работает ученым в AIUB, где возглавляет исследовательскую группу GNSS. Он курирует разработку программного обеспечения Bernese GPS, используемого в CODE для деятельности в рамках аналитического центра AIUB IGS и в других местах.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
• Статус и история ГЛОНАСС
Сайт Информационно-аналитического центра Роскосмоса: www.glonass-ianc.rsa.ru.
«Обновленный ГЛОНАСС: улучшенные характеристики приемников ГНСС» А.Е. Зиновьева, А.В. Вейцель и Д.А. Долгин в Proceedings of ION GNSS 2009, 22-я Международная техническая встреча спутникового отдела Института навигации, Саванна, Джорджия, 22–25 сентября 2009 г., стр. 3271–3277.
«Другие спутниковые навигационные системы» С. Фейрхеллера и Р. Кларка, глава 11 в Понимание GPS: принципы и приложения, 2-е издание, под редакцией Е.Д. Kaplan and C.J. Hegarty, опубликовано Artech House, Boston, 2006.
«Производительность ГЛОНАСС, 1995–1997 гг., и вопросы взаимодействия GPS-ГЛОНАСС» Г. Л. Кука в Navigation , Vol. 44, № 3, осень 1997 г., стр. 291–300.
«Обзор и обновление ГЛОНАСС» Р. Б. Лэнгли в GPS World, Vol. 8, № 7, июль 1997 г., стр. 46–51.
• Международная служба GNSS
«Международная служба GNSS в меняющемся ландшафте глобальных навигационных спутниковых систем», авторы J.M. Dow, R.E. Нейлан и К. Ризос в Journal of Geodesy, Vol. 83, № 3-4, март 2009 г., стр. 191–198, doi:10.1007/s00190-008-0300-3; опечатка: Том. 83, № 7, июль 2009 г., с. 689, doi: 10.1007/s00190-009-0315-4.
«Обработка GNSS в CODE: отчет о состоянии», Р. Дах, Э. Брокманн, С. Шаер, Г. Бейтлер, М. Майндл, Л. Пранге, Х. Бок, А. Ягги и Л. Остини в журнале геодезии , Том. 83, № 3-4, март 2009 г., стр. 353–365, doi: 10.1007 / s00190-008-0281-2.
«Международная служба GNSS: есть вопросы?» А.В. Мур в GPS World, Vol. 18, № 1, январь 2007 г., стр. 58–64.
Сайт Центрального бюро IGS. Часто задаваемые вопросы IGS, правила сайта, информация о доступе к данным и продуктам, а также сведения о сети доступны по адресу: http://igscb.