GNSS: Alles, was Sie wissen müssen.

Einleitung

Bevor wir uns die Geschichte des Globalen Navigationssatellitensystems (GNSS, GNSS; im Folgenden als GNSS bezeichnet) oder Echtzeit-Kinematik (RTK oder Real Time Kinematic)

Dies ist ein grundlegender Überblick über das Satellitennavigationssystem, wie wir es kennen, aber heute gehen wir noch einen Schritt weiter und diskutieren ein fortschrittliches Satellitennavigationssystem, das als GNSS bekannt ist. Jedes Satellitennavigationssystem mit globaler Abdeckungsfähigkeit wird als globales Navigationssatellitensystem oder GNSS bezeichnet. Aber das ist nicht alles. GNSS hat eine Geheimwaffe...

Eine Technologie, auf die sich GNSS oft stützt, ist die Echtzeitkinematik oder RTK. Echtzeit-Kinematik ist eine globale Satellitenpositionierungstechnik, die GNSS hilft, die Zuverlässigkeit und Genauigkeit von Zieldaten zu verbessern. Wenn es um Positionierung, Positionierung und höchste Genauigkeit geht, erhöht die Kombination von GNSS mit RTK eine unvergleichliche Genauigkeit. RTK verstärkt das zwischen Sender und Empfänger ausgetauschte Phasensignal und bietet so eine Genauigkeit im Zentimeterbereich und eine Signalkorrektur in Echtzeit.

Was ist GNSS oder globales Satellitennavigationssystem?

Globale Satellitennavigationssysteme wurden ursprünglich von der US-Luftwaffe entwickelt, als die Technologie Global Positioning System oder GPS genannt wurde und nur vom US-Militär verwendet werden konnte. Im Laufe der Zeit ist die GPS-Technologie für jeden auf diesem Planeten verfügbar geworden. Da nun jedes mit GPS ausgestattete Smartphone für jeden leicht zugänglich ist, haben die Regierungen mehrerer Länder beschlossen, diese Technologie auf ein fortschrittlicheres, genaueres und langfristigeres Niveau zu bringen. Somit ist das Aufkommen von Global Navigation Satellite Systems oder GNSS zu einem offiziellen Phänomen für Verbraucher des privaten Sektors geworden.

Derzeit sind GLONASS von Russland und Galileo der Europäischen Union neben den Vereinigten Staaten die beiden wichtigsten operativen GNSSs, die auf der Oberfläche unseres Planeten operieren. Mit dem Aufkommen der GNSS-Technologie begannen viele Hilfstechnologien, die als regionale Navigationssysteme bekannt sind, zu funktionieren. Das Technologiekonzept entspricht dem von GNSS, deckt jedoch weniger geografische Gebiete ab.

Wie funktioniert das globale Satellitennavigationssystem oder GNSS?​​​​

GNSS-Satelliten haben zwei im L-Band aufgezeichnete Trägerwellen, nämlich L1 (1575,42 MHz) und L2 (1227,60 MHz). Der Hauptzweck dieser beiden Wellenbänder besteht darin, Signale von einem angeschlossenen Satelliten zur Erdoberfläche zu übertragen. Laut Techopedia kann der Einsatz der L-Band-Technologie den Overhead reduzieren und gleichzeitig eine zuverlässige und weniger unterbrechungsfreie Verbindung bereitstellen. Die Einführung von L-Bändern mit der richtigen Antennenplatzierung bietet eine Reihe von Vorteilen für landwirtschaftliche Drohnen

Auf der Erdoberfläche befindliche GNSS-Empfänger bestehen dagegen aus einer Antenne und einer Verarbeitungseinheit. Die Antenne dient dazu, verschlüsselte Signale von angeschlossenen Satelliten zu empfangen, und die Verarbeitungseinheit hat die Aufgabe, die Signale in aussagekräftige Informationen zu entschlüsseln.

Hinweis: Um einen Empfänger zu lokalisieren, muss GNSS Daten von mindestens drei separaten Satelliten sammeln.

Jeder GNSS-Satellit umkreist die Erde in einem Intervall von 11 Stunden 58 Minuten und 2 Sekunden. Die vom Satelliten übertragenen Zeitinformationen werden unter Verwendung von Codes übertragen, damit der Empfänger feststellen kann, in welchem ​​Zeitintervall der Code gesendet wurde.

Die vom Satelliten gesendeten Signale enthalten verschlüsselte Daten, die den Empfängern helfen, seinen Standort zu bestimmen, und der Empfänger selbst positioniert sich genau entsprechend der Position des Satelliten.

Der IC-Empfänger berechnet die Zeitdifferenz zwischen der Sendezeit und der Empfangszeit des codierten Signals. Sobald der Empfänger relativ zum Satelliten exakt positioniert ist, übersetzt die Verarbeitungseinheit den Standort des Empfängers in Bezug auf Breitengrad, Längengrad und Höhe. Basierend auf diesem einfachen Konzept arbeitet also jedes GNSS auf der Oberfläche dieses Planeten.

Anwendungen globaler Satellitennavigationsdienste

Das Aufkommen der GNSS-Technologie hat das Konzept der Positionsverfolgung mit einem hohen Grad an Genauigkeit und große Reichweite. Es gibt mehrere wichtige GNSS-Anwendungen, die der Welt zu einer besseren Zukunft verholfen haben.

GNSS für die Navigation

Unter allen anderen Technologien hat das Konzept des GNSS einen großen Einfluss auf die Navigationstechnologie. Vor kurzem wurde GNSS in die Automobilindustrie integriert, mittlerweile integriert fast jedes Automobilunternehmen die GNSS-Technologie in seine Automodelle. Die Integration der GNSS-Technologie hilft dem Fahrer, leicht unbekannte Routen zu navigieren, um die Straßen der Welt zu erkunden.

Der Einsatz von GNSS in Navigationssystemen ist nicht auf Autos beschränkt, da die Technologie mittlerweile auch in Flugzeugen weit verbreitet ist. Vorläufige Geländekartierungen und Echtzeit-Geländeaktualisierungen von GNSS ermöglichen es Piloten, Kollisionen im Flugverkehr zu vermeiden. Darüber hinaus verwendet das in Flugzeugcockpits verwendete GNSS auch Technologien wie WAAS oder GBAS (LAAS), um die Kursgenauigkeit zu verbessern.

Was ist WAAS?

Im Gegensatz zu herkömmlichen bodengestützten Navigationshilfen bietet das Wide Area Augmentation System (WAAS) Navigationsdienste im gesamten National Airspace System oder abgekürzt NAS). WAAS stellt GPS/WAAS-Empfängern zusätzliche Informationen bereit, um die Genauigkeit und Integrität der aktuellen Positionsschätzungen zu verbessern.

Was ist GBAS oder LAAS?

In der Vergangenheit hat sich die Federal Aviation Administration (FAA) einmal auf das bezogen, was wir heute GBAS, LAAS, nennen. Laut der Website der Federal Aviation Administration ist das Ground-Based Augmentation System (GBAS) ein System, das differenzielle Korrekturen und die Überwachung der Integrität von globalen Navigationssatellitensystemen (GNSS) bietet.

Neben den vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von GNSS in Automobilen und Flugzeugen wird GNSS auch zur Navigation von Booten / Yachten und Schiffen auf der Wasseroberfläche eingesetzt.

Hinweis: Schiffe verwenden auch einen GNSS-Funktionsblock namens "Man Overboard" oder Abk. MOB. Diese Funktion ermöglicht es der Schiffsbesatzung, den Standort einer über Bord gefallenen Person zu lokalisieren.

GNSS für die Vermessung und geologische Kartierung

Die geodätische Vermessung und geologische Kartierung ist eine weitere wichtige Anwendung von GNSS. Die meisten GNSS-Empfänger verwenden Signaldaten, die bei der L1-Wellenfrequenz erzeugt werden, um geologische Kartierungen durchzuführen. Es ist mit einem präzisen Quarzoszillator ausgestattet, der der Welle hilft, Taktfehler beim Mapping zu reduzieren. Forscher können auch hochgenaue Messungen durchführen, indem sie den entsprechenden Versatz zwischen den GNSS-Sensoren berechnen.

Wenn beispielsweise ein sich aktiv verformendes Gebiet (z. B. ein Vulkan) von mehreren Empfangsstationen umgeben ist, kann GNSS für die Erkennung jeglicher Art nützlich sein von Verformungen oder Bodenbewegungen.

GNSS-Anwendungen in anderen Industrien

Neben den oben genannten GNSS-Anwendungen sind auch wichtig:

1. Mobiler Satellit
2. Standortbasierte Notfall- und Präzisionsdienste
3. Verbesserte Wettervorhersage
4. Fotografische Geokodierung
5. Marketing und mehr

Trägheitsmessgerät oder INS-Sensoren

Trägheitsmesseinheit (IMU) spielt eine entscheidende Rolle in globalen Navigationssatellitensystemen. Wie oben besprochen, sammelt das GNSS-System Datensignale von mindestens drei der Satelliten im Orbit, wobei jedes von den Empfängern empfangene Signal unglaublich genau ist.

Wenn das Signal jedoch durch Hindernisse wie Bäume, Felsbrocken oder Gebäude behindert wird, kann das Signal keine genaue Positionierung mehr liefern. Eine Trägheitsmesseinheit ist eine Art Trägheitssensor, der die Rotation und Beschleunigung eines sich bewegenden Körpers berechnet, um seine Position im Raum zu bestimmen.

Lassen Sie uns etwas tiefer in die Details gehen

Die IMU besteht aus 6 zusätzlichen Sensoren, die entlang drei anderen orthogonalen Achsen angeordnet sind, wobei jeder von ihnen besteht auch aus einem Beschleunigungsmesser und einem Gyroskop. Die Aufgabe des Beschleunigungsmessers besteht darin, die lineare Beschleunigung eines sich bewegenden Körpers zu messen, während das Gyroskop die Rotationsbeschleunigung misst. Durch die Berechnung der Werte dieser beiden Sensoren kann das System somit leicht den genauen Standort des sich bewegenden Körpers bestimmen. Zusammen bieten GNSS und IMU den Endnutzern leistungsfähigere und genauere Navigationslösungen.

Zusammenfassend

Dank der jüngsten technologischen Fortschritte haben viele Konzepte und Technologien das Spielfeld für Robotik, Satellitenkommunikation und Navigation, wie wir sie kennen, erheblich verändert. Das Global Navigation Satellite System ist ein wichtiger Akteur unter den innovativen Technologien, die den Alltag, wie wir ihn heute kennen, verbessert haben. Darüber hinaus bietet RTK GNSS mit zentimetergenauer Genauigkeit mit Echtzeit-Signalkorrekturen. Die Kombination von GNSS und RTK bietet die höchste Genauigkeit und die höchste Tracking-Qualität, die Sie benötigen. Schließlich sind GNSS und RTK heute die leistungsstärkste Kombination auf dem Markt.

In diesem Überblick haben wir alle möglichen Bereiche für GNSS untersucht und seine Konzepte, Funktionsprinzipien und Anwendungen im Detail diskutiert. Wir hoffen, dass das präsentierte Material Sie umfassend über die GNSS-Technologie informiert, aufgeklärt und inspiriert hat, Ihre Ziele zu erreichen. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.