GNSS: wszystko, co musisz wiedzieć.

Wstęp

Zanim przyjrzymy się historii Globalnego Systemu Nawigacji Satelitarnej (GNSS, GNSS; dalej GNSS) lub kinematyka czasu rzeczywistego (RTK lub kinematyka czasu rzeczywistego)

Jest to podstawowy przegląd znanego nam systemu nawigacji satelitarnej, ale dzisiaj idziemy o krok dalej, aby omówić zaawansowany system nawigacji satelitarnej znany jako GNSS. Każdy system nawigacji satelitarnej o zasięgu globalnym nazywany jest globalnym systemem nawigacji satelitarnej lub GNSS. Ale to nie wszystko. GNSS ma tajną broń...

Jedną z technologii, na której często opiera się GNSS, jest kinematyka czasu rzeczywistego, czyli RTK. Kinematyka w czasie rzeczywistym to globalna technika pozycjonowania satelitarnego, która pomaga GNSS poprawić niezawodność i dokładność danych docelowych. Jeśli chodzi o pozycjonowanie, pozycjonowanie i maksymalną dokładność, połączenie GNSS z RTK zwiększa poziom dokładności niepodobny do niczego innego. RTK wzmacnia sygnał fazy wymieniany między nadajnikiem a odbiornikiem, zapewniając w ten sposób dokładność na poziomie centymetra i korekcję sygnału w czasie rzeczywistym.

Co to jest GNSS lub globalny system nawigacji satelitarnej?

Globalne Nawigacyjne Systemy Satelitarne zostały pierwotnie opracowane przez Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych, kiedy technologia ta nazywała się Global Positioning System lub GPS i mogła być używana tylko przez wojsko USA. Z biegiem czasu technologia GPS stała się dostępna dla wszystkich na tej planecie. Teraz, gdy każdy smartfon wyposażony w GPS jest łatwo dostępny dla każdego, rządy kilku krajów postanowiły przenieść tę technologię na bardziej zaawansowany, dokładny i długoterminowy poziom. Tak więc pojawienie się globalnych systemów nawigacji satelitarnej lub GNSS stało się oficjalnym zjawiskiem dla konsumentów z sektora prywatnego.

Obecnie, oprócz Stanów Zjednoczonych, GLONASS Rosji i Galileo Unii Europejskiej to dwa główne operacyjne GNSS działające na powierzchni naszej planety. Wraz z pojawieniem się technologii GNSS zaczęło działać wiele technologii wspomagających, znanych jako Regionalne Systemy Nawigacji. Koncepcja technologiczna jest taka sama jak w przypadku GNSS, ale obejmuje mniej obszarów geograficznych.

Jak działa globalny system nawigacji satelitarnej lub GNSS?

Satelity GNSS mają dwie fale nośne zarejestrowane w paśmie L, czyli L1 (1575,42 MHz) i L2 (1227,60 MHz). Głównym celem tych dwóch długości fal jest przesyłanie sygnałów z podłączonego satelity na powierzchnię Ziemi. Według Techopedia, zastosowanie technologii pasma L może zmniejszyć obciążenie, zapewniając jednocześnie niezawodne połączenie, które jest mniej podatne na przerwy. Wprowadzenie pasm L z prawidłowym umieszczeniem anteny oferuje szereg korzyści dla dronów rolniczych

Natomiast odbiorniki GNSS umieszczone na powierzchni ziemi składają się z anteny i jednostki przetwarzającej. Zadaniem anteny jest odbieranie zakodowanych sygnałów z podłączonych satelitów, a zadaniem jednostki przetwarzającej jest dekodowanie sygnałów na zrozumiałe informacje.

Uwaga: Aby określić pozycję jednego odbiornika, GNSS musi zbierać dane z co najmniej trzech oddzielnych satelitów.

Każdy satelita GNSS okrąża Ziemię w odstępie 11 godzin 58 minut i 2 sekund. Informacje o czasie przesyłane przez satelitę są przesyłane za pomocą kodów, dzięki czemu odbiornik może określić przedział czasu, w którym kod był przesyłany.

Sygnały nadawane z satelity zawierają zakodowane dane, które pomagają odbiornikom określić jego lokalizację, a sam odbiornik pozycjonuje się dokładnie zgodnie z pozycją satelity.

Odbiornik IC oblicza różnicę czasu między czasem nadawania a czasem odbioru zakodowanego sygnału. Gdy odbiornik jest ustawiony dokładnie względem satelity, jednostka przetwarzająca tłumaczy lokalizację odbiornika pod względem szerokości, długości i wysokości. Tak więc, w oparciu o tę prostą koncepcję, każdy GNSS działa na powierzchni tej planety.

Zastosowania globalnych usług nawigacji satelitarnej

Pojawienie się technologii GNSS zmieniło koncepcję śledzenia pozycji w wysokim stopniu dokładność i szeroki zakres zasięgu. Istnieje kilka głównych zastosowań GNSS, które pomogły światu zobaczyć lepszą przyszłość.

GNSS w nawigacji

Spośród wszystkich innych technologii koncepcja GNSS miała duży wpływ na technologię nawigacji. Ostatnio GNSS został włączony do przemysłu motoryzacyjnego, teraz prawie każda firma motoryzacyjna integruje technologię GNSS ze swoimi modelami samochodów. Integracja technologii GNSS pomaga kierowcy łatwo poruszać się po nieznanych trasach i odkrywać drogi świata.

Wykorzystanie GNSS w systemach nawigacyjnych nie ogranicza się do samochodów, ponieważ technologia ta jest obecnie szeroko stosowana również w samolotach. Wstępne mapowanie terenu i aktualizacje terenu w czasie rzeczywistym z GNSS pozwalają pilotom uniknąć kolizji w ruchu lotniczym. Ponadto GNSS stosowany w kokpitach samolotów wykorzystuje również technologie takie jak WAAS lub GBAS (LAAS) w celu poprawy dokładności kursu.

Co to jest WAAS?

W przeciwieństwie do tradycyjnych naziemnych pomocy nawigacyjnych, WAAS (Wide Area Augmentation System) zapewnia usługi nawigacyjne w całym Krajowym Systemie Przestrzeni Powietrznej lub w skrócie NAS. WAAS dostarcza dodatkowe informacje do odbiorników GPS/WAAS w celu poprawy dokładności i integralności aktualnych szacunków pozycji.

Co to jest GBAS lub LAAS?

Historycznie, Federalna Administracja Lotnictwa (FAA) kiedyś odniosła się do tego, co teraz nazywamy GBAS, LAAS. Według strony internetowej Federalnej Administracji Lotnictwa, naziemny system wspomagania (GBAS) to system zapewniający korekty różnicowe i monitorowanie integralności globalnych systemów nawigacji satelitarnej (GNSS).

Oprócz szerokiego zakresu zastosowań GNSS w samochodach i samolotach, GNSS jest również wykorzystywany do nawigacji łodzi/jachtów i statków na powierzchni wody.

Uwaga: statki stosują również blok funkcjonalny GNSS o nazwie „Człowiek za burtą” lub skrót. TŁUM. Ta funkcja pozwala załodze statku określić położenie osoby, która wypadła za burtę.

GNSS do pomiarów geodezyjnych i kartowania geologicznego

Innym ważnym zastosowaniem GNSS jest geodezja i kartografia geologiczna. Większość odbiorników GNSS wykorzystuje dane sygnałowe generowane na częstotliwości fali L1 do wykonywania mapowania geologicznego. Jest wyposażony w precyzyjny oscylator kwarcowy, który pomaga fali zredukować błędy zegara podczas mapowania. Naukowcy mogą również dokonywać bardzo dokładnych pomiarów, obliczając odpowiednie przesunięcie między czujnikami GNSS.

Na przykład, jeśli aktywnie odkształcający się obszar (powiedzmy wulkan) jest otoczony przez kilka stacji odbiorczych, GNSS może być przydatny do wykrywania wszelkiego rodzaju deformacji lub ruchu gruntu.

Zastosowania GNSS w innych gałęziach przemysłu

Oprócz powyższych zastosowań GNSS, ważne są również:

  1. Mobilny satelita
  2. Lokalne usługi ratunkowe i precyzyjne
  3. Poprawa prognozy pogody
  4. Geokodowanie fotograficzne
  5. Marketing i więcej

Inercyjne urządzenie pomiarowe lub czujniki INS

Inercyjne urządzenie pomiarowe (IMU) odgrywa istotną rolę w globalnych systemach nawigacji satelitarnej. Jak wspomniano powyżej, system GNSS zbiera sygnały danych z co najmniej trzech satelitów na orbicie, gdzie każdy sygnał odbierany przez odbiorniki jest niewiarygodnie dokładny.

Jednakże, jeśli sygnał jest zakłócany przez jakiekolwiek przeszkody, takie jak drzewa, głazy lub budynki, sygnał nie może już zapewniać dokładnego pozycjonowania. Inercyjna jednostka pomiarowa to rodzaj czujnika bezwładnościowego, który oblicza obrót i przyspieszenie poruszającego się ciała, aby określić jego położenie w przestrzeni.

Przejdźmy nieco głębiej w szczegóły

IMU składa się z 6 dodatkowych czujników rozmieszczonych wzdłuż trzech innych ortogonalnych osi, gdzie każdy z nich składa się również z akcelerometru i żyroskopu. Zadaniem akcelerometru jest pomiar przyspieszenia liniowego poruszającego się ciała, natomiast żyroskop mierzy przyspieszenie obrotu. Tym samym, obliczając wartości tych dwóch czujników, system może w łatwy sposób określić dokładną lokalizację poruszającego się ciała. Równocześnie GNSS i IMU zapewniają użytkownikom końcowym wydajniejsze i dokładniejsze rozwiązania nawigacyjne.

Podsumowując

Dzięki ostatnim postępom technologicznym wiele koncepcji i technologii znacząco zmieniło pole gry dla robotyki, komunikacji satelitarnej i nawigacji, jakie znamy. Globalny System Nawigacji Satelitarnej jest kluczowym graczem wśród innowacyjnych technologii, które poprawiły codzienne życie, jakie znamy dzisiaj. Co więcej, RTK zapewnia GNSS z dokładnością do centymetra z korekcją sygnału w czasie rzeczywistym. Połączenie GNSS i RTK zapewnia najwyższą dokładność i najwyższą jakość śledzenia, jakiej potrzebujesz. W końcu GNSS i RTK to obecnie najpotężniejsze połączenie na rynku.

W tym przeglądzie zbadaliśmy wszystkie możliwe obszary GNSS i szczegółowo omówiliśmy jego koncepcje, zasady działania i zastosowania. Mamy nadzieję, że przedstawiony materiał w pełni przybliżył Państwu technologię GNSS, oświecił i zainspirował do osiągnięcia zamierzonych celów. Dziękuję za uwagę.

.