GNSS: Vše, co potřebujete vědět.

Úvod

Než se podíváme na historii globálního navigačního satelitního systému (GNSS, GNSS; dále jen GNSS) nebo kinematika v reálném čase (RTK nebo Real Time Kinematic)

Toto je základní přehled družicového navigačního systému, jak ho známe, ale dnes se posuneme o krok dále, abychom diskutovali o pokročilém satelitním navigačním systému známém jako GNSS. Jakýkoli satelitní navigační systém s možností globálního pokrytí se nazývá globální navigační satelitní systém nebo GNSS. Ale to není vše. GNSS má tajnou zbraň...

Jednou z technologií, na kterou se GNSS často spoléhá, ​​je kinematika v reálném čase neboli RTK. Kinematika v reálném čase je globální technika určování polohy satelitů, která pomáhá GNSS zlepšovat spolehlivost a přesnost cílových dat. Pokud jde o polohování, polohování a maximální přesnost, kombinace GNSS s RTK zvyšuje úroveň přesnosti na rozdíl od čehokoli jiného. RTK zesiluje fázový signál vyměňovaný mezi vysílačem a přijímačem, čímž zajišťuje přesnost úrovně centimetru a korekci signálu v reálném čase.

Co je to GNSS nebo globální navigační satelitní systém?

Globální navigační satelitní systémy byly původně vyvinuty americkým letectvem, když se tato technologie nazývala Global Positioning System neboli GPS, a mohla je používat pouze americká armáda. Technologie GPS se postupem času stala dostupnou každému na této planetě. Nyní, když je každý smartphone vybavený GPS snadno dostupný každému, se vlády několika zemí rozhodly posunout tuto technologii na pokročilejší, přesnější a dlouhodobější úroveň. Proto se vznik globálních navigačních satelitních systémů nebo GNSS stal oficiálním fenoménem pro spotřebitele v soukromém sektoru.

V současné době jsou kromě USA dvěma hlavními operačními GNSS působícími na povrchu naší planety kromě USA také GLONASS Ruska a Galileo Evropské unie. S příchodem technologie GNSS začala fungovat řada pomocných technologií, známých jako regionální navigační systémy. Technologický koncept je stejný jako v GNSS, ale pokrývá méně geografických oblastí.

Jak funguje globální navigační satelitní systém nebo GNSS?​​

Satelity GNSS mají dvě nosné vlny zaznamenané v pásmu L, a to L1 (1575,42 MHz) a L2 (1227,60 MHz). Hlavním účelem těchto dvou vlnových pásem je přenos signálů z připojeného satelitu na zemský povrch. Podle Techopedia může použití technologie L-pásma snížit režii a zároveň zajistit spolehlivé připojení, které je méně náchylné k rušení. Zavedení pásem L se správným umístěním antény nabízí řadu výhod pro zemědělské drony

Na druhé straně přijímače GNSS umístěné na povrchu Země se skládají z antény a procesorové jednotky. Účelem antény je přijímat kódované signály z připojených satelitů a úkolem procesorové jednotky je dekódovat signály na smysluplné informace.

Poznámka: Aby mohl GNSS lokalizovat jeden přijímač, musí sbírat data alespoň ze tří samostatných satelitů.

Každý satelit GNSS obíhá kolem Země v intervalu 11 hodin 58 minut a 2 sekund. Časová informace vysílaná satelitem je přenášena pomocí kódů, takže přijímač může určit časový interval, během kterého byl kód vyslán.

Signály vysílané ze satelitu obsahují zakódovaná data, která pomáhají přijímačům určit jeho polohu, a samotný přijímač se umísťuje přesně podle polohy satelitu.

IC přijímač vypočítá časový rozdíl mezi vysílacím časem a časem příjmu kódovaného signálu. Jakmile je přijímač umístěn přesně vzhledem k satelitu, procesorová jednotka překládá polohu přijímače z hlediska zeměpisné šířky, délky a nadmořské výšky. Na základě tohoto jednoduchého konceptu tedy každý GNSS funguje na povrchu této planety.

Aplikace globálních družicových navigačních služeb

Příchod technologie GNSS změnil koncept sledování polohy s vysokým stupněm přesnost a široký rozsah pokrytí. Existuje několik hlavních aplikací GNSS, které pomohly světu vidět lepší budoucnost.

GNSS pro navigaci

Mezi všemi ostatními technologiemi měl koncept GNSS zásadní vliv na navigační technologie. Nedávno byl GNSS začleněn do automobilového průmyslu, nyní téměř každá automobilová společnost integruje technologii GNSS do svých modelů automobilů. Integrace technologie GNSS pomáhá řidiči snadno navigovat po neznámých trasách a prozkoumávat silnice světa.

Využití GNSS v navigačních systémech se neomezuje pouze na automobily, protože technologie je nyní široce používána také v letadlech. Předběžné mapování terénu a aktualizace terénu v reálném čase z GNSS umožňují pilotům vyhnout se kolizím v letovém provozu. Kromě toho GNSS používaný v kokpitech letadel také používá technologie jako WAAS nebo GBAS (LAAS) ke zlepšení přesnosti kurzu.

Co je WAAS?

Na rozdíl od tradičních pozemních navigačních pomůcek poskytuje WAAS (Wide Area Augmentation System) navigační služby v celém systému National Airspace System nebo zkráceně NAS). WAAS poskytuje doplňkové informace k přijímačům GPS / WAAS za účelem zlepšení přesnosti a integrity odhadů aktuální polohy.

Co je GBAS nebo LAAS?

Historicky Federální letecká správa (FAA) kdysi odkazovala na to, co dnes nazýváme GBAS, LAAS. Podle webu Federal Aviation Administration je Ground-Based Augmentation System (GBAS) systém, který poskytuje diferenciální korekce a monitoruje integritu globálních navigačních satelitních systémů (GNSS).

Kromě široké škály aplikací GNSS v automobilech a letadlech se GNSS používá také k navigaci lodí / jachet a lodí na vodní hladině.

Poznámka: lodě také používají funkční blok GNSS s názvem „Man Overboard“ nebo zkráceně. DAV. Tato funkce umožňuje posádce lodi určit polohu osoby, která spadla přes palubu.

GNSS pro průzkum a geologické mapování

Geodetické průzkumy a geologické mapování je další důležitou aplikací GNSS. Většina přijímačů GNSS používá k provádění geologického mapování signální data generovaná na vlnové frekvenci L1. Je vybaven přesným krystalovým oscilátorem, který vlně pomáhá snížit chyby hodin při mapování. Výzkumníci mohou také provádět vysoce přesná měření výpočtem příslušného posunu mezi senzory GNSS.

Pokud je například aktivně deformující oblast (řekněme sopka) obklopena několika přijímacími stanicemi, pak může být GNSS užitečný pro detekci jakéhokoli druhu deformací nebo pohybem země.

GNSS aplikace v jiných průmyslových odvětvích

Kromě výše uvedených aplikací GNSS patří mezi důležité také:

1. Mobilní satelit
2. Pohotovostní a přesné služby založené na poloze
3. Vylepšení předpovědi počasí
4. Fotografické geokódování
5. Marketing a další

Inerciální měřicí zařízení nebo senzory INS

Inerciální měřicí jednotka (IMU) hraje zásadní roli v globálních družicových navigačních systémech. Jak bylo uvedeno výše, systém GNSS shromažďuje datové signály z nejméně tří satelitů na oběžné dráze, kde je každý signál přijímaný přijímači neuvěřitelně přesný.

Pokud je však signál překážel jakýmikoli překážkami, jako jsou stromy, balvany nebo budovy, signál již nemůže poskytovat přesné určování polohy. Inerciální měřicí jednotka je druh inerciálního senzoru, který vypočítává rotaci a zrychlení pohybujícího se tělesa a určuje jeho polohu v prostoru.

Pojďme trochu hlouběji do detailů

IMU se skládá ze 6 dalších senzorů umístěných podél tří dalších ortogonálních os, kde každý z nich se také skládá z akcelerometru a gyroskopu. Úkolem akcelerometru je měřit lineární zrychlení pohybujícího se tělesa, zatímco gyroskop měří zrychlení otáčení. Výpočtem hodnot těchto dvou senzorů tedy systém může snadno určit přesnou polohu pohybujícího se těla. V tandemu poskytují GNSS a IMU koncovým uživatelům výkonnější a přesnější navigační řešení.

Shrnuto

Díky nedávnému technologickému pokroku mnohé koncepty a technologie výrazně změnily podmínky pro robotiku, satelitní komunikaci a navigaci, jak je známe. Globální navigační satelitní systém je klíčovým hráčem mezi inovativními technologiemi, které zlepšily každodenní život, jak ho známe dnes. RTK navíc poskytuje GNSS s přesností na úrovni centimetrů s opravami signálu v reálném čase. Kombinace GNSS a RTK poskytuje nejvyšší přesnost a nejvyšší kvalitu sledování, kterou potřebujete. Koneckonců GNSS a RTK jsou nejsilnější kombinací na dnešním trhu.

V tomto přehledu jsme prozkoumali všechny možné oblasti GNSS a podrobně jsme probrali jeho koncepty, principy fungování a aplikace. Doufáme, že vás předložený materiál plně informoval o technologii GNSS, osvětlil vás a inspiroval vás k dosažení vašich cílů. Děkuji za pozornost.