Тема 6: методика спутниковых геометрических измерений

 

· Методика измерений

· Пост-обработка

И

· Статический

o Классчическая статика

o Быстрая статика

· Кинематический

o Непрерывная кинематика

o «Стой-иди»

Для геодезических задач используется в основном метод позиционирования относительный. В относительном методе координаты определяемой точки вычисляются на основе точки с известными координатами – базовой станцией.

Синхронные наблюдения – те, которые начинаются и заканчиваются в определенный момент времени.

Соответственно, две точки – базовая и роверная станция.

Относительный метод – геодезический.

Методика измерений делится на два вида:

· измерения в релаьном масштабе времени (координаты точки мы получаем практически мгновенно). Похож на дифференциальный.

· изначально был придуман режим пост-обработки: координаты получаем после того, как произошли наблюдения в поле. Пост-обработка позволяет использовать специализированное ПО для вычисления координат. Оно может быть коммерческим и научным. Коммерческое – быстро и без особых проблем, научное – точно, достоверно, долго и запутано.

Измерения выполняются в 2 основных режимах – статический и динамический.

Статический – оба приемника стоят на точках весь сеанс наблюдений, кинематический режим предполагает что в процессе измерений роверная станция либо перемещается сама как объект, либо мы переходим с точки на точку.

Классическая статика. При классической статике антенны обоих приборов устанавливаются над точкой на штативе или другой неподвижной подставке. Используются не мене двух приемников: один на точке с известными координатами, а другой – на точке, координаты которой надо определить.

Метод требует наибольшего времени наблюдений. Продоллжительность сеанса наблюдений варьируется в зависимости от условий окружающей среды и длины базовой линии.

 

Плотность 30-40 км на пункт: точность 1-2(?) класса триангулярной геодезической сети.

Классическая статика дает максиальный уровень точности на линии 0-35-40км

Наблюдения производятся синхронно с одинаковыми интервалами записи наблюдений (30 секунд) и при наличии, по крайней мере, четырех «общих» спутниках.

Два приемника должны иметь одинаковые натсройки.

Дискретность – с какой частотой мы записываем наблюдения в файл. При классической статике она составляет в основном 30 секунд.

При наблюдении 10 километров достаточно 2-частотным прибором надо будет отстоять 40 минут.

1 раз в мкс, или 1e-6 – частота излучения системой. За 30 секунд спутник успевает пройти расстояние, соответственно проще провести статистику для определения координат.

спутники летят по 3,7 км/сек.

Для корректного решения потребуется минимум 4 спутника. Обычно видно шесть.

Продолжительность сеанса наблюдений для линии в 15 км составляет 3 часа, и проводят измерения сдвоенными сеансами.

Независимые наблюдение.

В традиционной геодезии все наблюдения – независимые. А вот со спутниковыми наблюдениями всё не так просто.

Поэтому нужно три прибора. Тогда можно посчитать невязку. Но все ошибки тогда скомпенсируются, фейл! Поэтому нужно будет сделать еще 1 сеанс, тогда линия наблюдений будет независимой.

Независимые наблюдения – это наблюдения, полученные из независимого сеанса, и не входящие в построение замкнутой фигуры.

Сдвоенные наблюдения выполняются с изменением высоты антенны.

Обычно наблюдения между БС (треугольничек) и роверные станции.

summary:

Из классической статики: 0-40 км, 30 секунд – дискретность, продолжительность – [час,inf). В зависимости от длины линии продолжительность сеанса может быть сутки.

Такое делается для планового опорного обоснования.

Быстрая статика.

Вариация метода классической статики, разработанная для измерения коротких базовых линий (10-12 км).

Время синхронных наблюдений составляет около 20 минут и периоде сбора данных 15 секунд. Продолжительность сеанса может варьироваться в зависимости от количества отслеживаемых спутников, значения DOP (геометрического фактора ухудшения точности), наличия или отсутствия пропусков циклов, влияния многолучевости и т.д.

Благодаря укороченному времени сеанса, эффективность работ возрастает, но объем олученных данных меньше и надежность результатов может оказаться ниже.

Для увеличения точности получаемых данных используйте программное обеспечение для планирование работ, чтобы гарантировать достаточное количество спутников и хорошее значение DOP, а также другие оптимальные условия на период измерений.

</слайд>

 

10-12 км за 8 минут (6+ спутников). ля 5: 15, для 4:20 минут. Это при хорошем DOP.

Дискретность ставят 15 или даже 10 секунд. Тут уже оказывается важно созвездие спутников в моменты наблюдений.

Быстрой статикой как правила выполняются съемка межевых точек, поворотных точек участка, характерных точек рельефа (НЕ рельефа вообще). классическая статика – 3-4 дня, так что лучше быстрая статика.

Если объемы наблюдений еще возрастают (надо снять рельеф, или протяженные объекты).

Нерперывная кинематика

(слайд)

Метод кинематики был разработан для аэрофотогеодезия, морской геодезии и трассы движения объектов.

Также два прибора, БС, второй приемник ставится на носитель.

Проблема аэрофотосъемки - мы не знаем координат центра нашего снимка. Появление метода непрерывной кинематики существенно упрощает эту задачу: мы цифровой АФА совмещаем/дополняем спутниковым приемником (антенна на крыле, корпусе, …), определяем смещение центра АФА от антенны, затем соединяем затвор с маркером событий прибора (нажали на кнопку – появилась отметка). Остается определить наклон – ставятся три(о_О) спутниковых антенны, или используют гироскопы. Кукурузники у нас летают 100-120 км/час. Дискретность наблюдений – нам надо определять координаты чаще. В зависимости от скорости движения объекта дискретность может стоять – секунда, пять (автомобиль), 1/2, 1/10 в зависимости от скорости движения самолета.

 

Морская геодезия – это вообще проблема.

Раньше измеряли глубину дна вот как: бригада как минимум из 3 человек, один – на берегу (лучше два на берегах), катер туда-сюда, отражатель или рейка для визирования, глубину дна меряют лодом с грузом. Катер или лодка удерживается на месте, человек кидает лод, поднимает руку, с берега человек делает судорожно измерения, в этот момент лодка смещается, отплыли на некоторое место (50-100-150-200 метров), снова. И ладно если всё записали и посчитали, а если он обрабатывает потом? а у него невязка? поезали заного.

Сейчас всё проще – эхолот, спутниковые данные, получаем рельеф дна из ПО.

Еще одно применение – инвентаризация дорог. При строительстве и инвентаризации делаем. Обычно так – построили, теперь измеряем как она получилась. При инвентаризации контролируется – длина участка (построили 300, оказалось 270-350), ширина асфальта, потом еще точки (начало, середина, конец поворота), примыкание дополнительных дорог, трубы под полотном, километровые знаки, дорожные знаки, и т.п.

Геодезисты бы скзаали: берем тахеометр и бегаем… 50-100 метров, бегаем, …

Машина, приемник, веб-камера, медленно едем правым колесом по правому краю асфальта, потом у нас есть время и съемка, потом начинают опознавать знаки с видео, выносим знаки на карту. Скорость тут будет 20 км/ч, зато будет кромка асфальта, повороты, и т.п.

А как определяются координаты, если мы на ней стоим всего секунду, в лучшем случае?

для того, чтобы было всё ок, нужно в начале движения определить целочисленную неоднозначность (для метода когда мы длины волн мерием) (инициализация съемки) – 8 минут стоим на точке. Потмо мы прибавляем циклы измерений.

Если вдруг мы нарушили непрерывность – потеряли спутники – инициализации надо будет выполнить заного. Самое неудобное для самолетов.

Обязаьтельным этапом является инициализация – процесс набора начальных измерений, которые необходимы для вычисления целочисленной неоднозначности.

Виды инициализации: инициализация по новой точке (стоим 8 минут, потом едем, измеряя трассу), по известной точке (втыкаем в точку с известными координатами) – порядка 40 секунд, ставятся координаты, целочисленная неоднозначность решается. Если нет возможности вернуться на точку, исопользуется режим «инициализация на лету» (разработан как раз под аэрофотосъемку) – OTF (on-the-flight) – летит себе самолет 8 минут, набрав эти 8 минут наблюдений он их использует в качестве исходных данных. Она может использоваться не только на самолёте. Например вы приехали по дороге, а объект на поле. Включите приемник и идите с ним. Пока придете – приемник наберет начальные данные и можете работать.

Когда нам нужно снять ЛЭП, забор, … - трасса не поможет. Для решения такой задачи гораздо больше подходит режим кинематики дискретный, или «стой-иди» («стою-иду»).

Кинематика «Стой – Иди» aka «Stop and Go».

Пир этом методе подвижный приемник выполняет предельно короткие статические измерения (при остановке) и непрерываные кинематические измерения в процессе движения.

Как правило, время стояния на точке длится порядка одной минуты и содержит 12 эпох по пять секунд каждая. Чем больше время статического отрезка, тем выше будет точность полученных данных.

Метод требует непрерывного потока данных, поэтому необходимо контролировать непрерывное слежение за спутниками в прцоессе движения. Соответственно стремиться к наиболее благоприятным условиям наблюдений.

 

Дискретность наблюдений ставят ~20 секунд, делается три измерения на каждой точке. 5 секунд будет мало. На точке инициализации нужно будет измерить высоту антенны. Не забывайте втыкать аккуратно, контролировать вертикальность и как сильно втыкаете.

Но если зашли под дерево – инициализацию придется делать заного, неудачно встали спутники – некоторые измерения будут иметь плохую точность.

Классическая статика, точность наблюдений – 1-5 мм.

Быстрая статика – 5-7 милиметров.

Кинематические наблюения – 2,5 сантиметра. Лучше не получится.

Для съемки открытых незастроенных территорий он хорошо подходит. Но у нас другая задача, у нас есть проекты, и одна из задач геодезистов – вносить эти проект в натуру.

У нас есть сетка, мы должны вынести её на место. Например, точка начала координат выносится теодолитным ходом. Потом выставляем наблюдения на приборе, потом туда туда туда, правее, левее, ближе на 2 шага вбиваем гвоздь, поставили. Потом опять, иди туда туда туда, …

Сейчас оно делается не так, со спутниковым приемником так не получится – нужно вынести точки, много ездить придется.

Для выноски в натуру применяется следующий метод спутниковых наблюедний

Кинематика в реальном времени (RTK)

При съемке в режиме RTK так же, как и при кинематической съемке, один приемник служит в качестве базовой станции и осуществляет наблюдения с антенной, закрепленной на штативе или другой неподвижной подставке. Другой же приемник работает на опдвижном основании и провоидт измерения с антенной на вешке и перемещаемой по определяемоым точкам.

Базовая станция и подвижный приемник, связаны …

…

</слайд>

 

Есть БС, координаты известны, и есть канал связи чтобы пеедавать поправки для ровера. И ровер нам говорит или показывает на экране – еще 300 метров по азимуту такому, а когда дошли он начинает показывать «еще еще еще еще еще – попал в …» - такой двойной кружочек радиуса 2,5 сантиметра. Вы достигли цели. 2,5 сантиметра – коробок спичек.

Здесь нет набора, не нужно ехать – сразу в память созраняются точки. К сожалению, координаты этих точек определяются в плоских ситемах.

Канал связи GSM, есть всякое фонящее оборудование, срыв связи, срыв инициализации, … - электрически активные территории снимают обычными тахеометрами, ведь он может снабжаться спутниковым приемником, а если еще роботизированный – он сам наводится на отражатель!

Здесь очень важно и сложно настроит ьсвязь между БС и ровером, или настроить радиомодем, задать частоту или битность, в GSM-модеме надо задать точки доступа.

 

Мы постараемся освоить всер ежимы (40 минут конечно же стоять не будете).

Тема 7.

17? 21-24 апреля будет настройки приборов!

[L] 2013-04-01

Тема 7: Математическая обработка результатов спутниковых наблюдений.

Общий порядок математической обработки:

1. Создание и настройка проекта;

2. Импортирование результатов полевых наблюдений и их контроль;

3. Формирование сети из потенциальных векторов;

4. Вычисление векторов базовых линий;

5. Контроль невязок в замкнутых полигонах;

6. Уравнивание сети.

После обработки мы получаем файлы, а нам таки нужны координаты, ну или исх. данные для рисования.

Настройки проекта – там всё хранится: система координат (топоцентрические – на точке стояния (местные условные), геоцентрические – геоцентр, референсные – в центре референс-эллипсоида)

GPS – WGS-84, ГЛОНАСС – ПЗ-90.02.

Импорт результатов наблюдений и их контроль – может быть с приемника, или с жесткого диска. В процессе импорта осуществляется контроль следующей информации: проверить имена всех точек, у всех наблюдений должны присутствовать высоты антенн (фазовый центр антенны измеряет), должны быть опознаны антенна и приемник.

После загрузки данных в свой проект ваш … формирует сеть потенциальных (которые возможно будут) базовых. У нас есть синхронные наблюдения. Они могут быть запланированные и случайные. Должна быть учтена такая штука: независимость линий в базовых полигонах.

Перезодим к процессору базовых линий, в приемнике это блок, который делает всю работу. Его задача – вычислить векторы между БС и определяемой станцией. Откуда он узнает кто есть кто? вы емуу об этом говорите, когда создаете свою сеть.

Вычисление векторов базовых линий.

Elevation Mask – маска по высоте.

Тип координат/эфемерид

Типы решений базовой линии:

1. Фиксированный (fx) – в процессе обработки программе удалось вычислить величину N (количество длин волн, уложившиеся в спутниковом приемнике при фазовых наблюдениях – неоднозначность фазы).

Если N=integer, то решение назначается фиксированным, и точность этого решения получается порядка 5 милиметров.

2. Плавающий (float). N = float. Точность ~20 сантиметров.

3. Кодовые (code). Информация так плохо дошла, и решение по фазе соснуло чуть менее, чем полностью. И мы получили только кодовое решение. ~3 метров, но это очень оптимистично я бы сказал. Хотите кодовое – получайте кодовое.

Это разделение по типу и точности.

4. Ионосферно-свободное (iono-free). Для линий меньше 5 километров можно решить без проблем. Точность модели кобушара – 50%.

5. Широкозонное (wide area).

В процессе измерения базовой линии происходит:

1. Образование файлов орбит

2. Вычисляется предварительное положение точки, чтобы понять где спутники

3. Идентификация и приведение спутников на моменты наблюдений.

4. Формируются разности фаз и вычисляются их корреляции. Если ошибка в наблюдениях есть, она войдет и туда и туда, а нам нужны комбинации чтобы ошибки исключать.

5. Вычисление вектора базовой линии по тройным разностям. Тройные разности они нечувствительны к потере счета циклов, они их исключают – есть возможность получить вектор базовой линии оценочно, но менее точно. Восстановления циклов наблюдений в случае прерываний может привести к потере точности, иногда адской

6. Вычисление вектора базовой линии по двойным разностям – получаются неоднозначности. Мы определяем вид решения – фиксированное или плавающее.

a. Оцениваем полученные вектора и смотрим: надо ли решать дальше. Если решение фиксированное не получено, программа итеративным путем пытается придти к фиксированному решению. Если за 10 шагов мы его не достигли, решению присваивается статус плавающего. Ухудшением качества решения могут быть уходящие или заходящие спутники, срывы циклов, и т.п. Основная задача плавающего решения – отключение спутников, которые дают некачественные данные. Получаем фиксированное решение или уходим на коррекцию.

7. Оцениваем соотношение дисперсий полученных решений – первого претендента на решения и полученного за ним. Выбираем кто статистически правильней. На этом этапе отфильтровываются грубые ошибки измерения высоты антенны и влияния многопутности. Контроль допустимости невязки – 3 сантиметра в плане, 5 сантиметров по высоте. Если не получается – начинаем смотреть где у нас развал.

8. Уравнивание (я два лишних пункта добавил кажется, это шестое) – это процесс распределения остаточных невязок наблюдений между всеми измерениями, участвующими в построении. Тут мы все наблюдения соединяем в единую структуру. Уравнивание от подгонки отличается только разумностью исполнителя. Основная задача спутниковых наблюдений – чтобы все наблюдения были равноточными.

д/з антанович 2 тон глава, посвященная обработке спутниковых наблюдений. чтобы завтра конгда формулы рисоывали не смотреть с большимиг лазами.

[L] 2013-04-29

Тема 8. Преобразование плановых и высотных координат.

Задачи локального преобразования.

· нахождение максимально точных оценок для параметров трансформирования (то есть параметров масштаба, сдвига и вращения);

· достижение такой комбинации координатных систем, которая уменьшает поправки к наблюдениям;

· учет стохастической модели сети (ошибки наблюдений, 1-3мм+мм/км для спутниковых, взаимное положение пунктов в ггс)

Поскольку у нас присутствуют ошибки при создании этих сетей

В спутниковых сетях ошибка – это неточное задание координат базовой станции. В классических сетях – это в основном ошибки смещения референс-эллипсоида, плюс ошибки, которые накапливаются – локальные деформации геодезической сети. Эти ошибки начинают сказываться на трансформировании координат объектов. Координаты ложатся, мягко говоря, рядом.

(title) Основные типы преобразований

1. Классический (аналитический) – когда преобразование задается формулой. 7-параметровое преобразование подобия в декартовых или эллипсоидальных координатах (методы Гельмерта (xyz) и Молоденского (blh)) (если необходимо сохранить геометрию существующей спутниковой сети). Масштабный коэффициент остается одним по всем направлениям.

2. Интерполяционный – метод нелинейной многопараметрической регрессии (если же необходимо наилучшим образом вписать спутниковую сеть под уже существующую сеть, то адекватным является интерполяционный подход, в котором геометрия сети не сохраняется. Масштабный коэффициент оп разным направлениям разный. Меняются длинны линий, расстояния между пунктами. Для государственных объектов (в государственных геодезических службах).

(title) Основные причины некорректного преобразования

· Несоответствие точности определения положения пунктов ГГС (пункты триангуляции 1-4 классов) точности встраиваемых спутниковых сетей (их точность на 1-2 порядка выше). Более точные пункты ГГС спасли бы положение. Если бы была запущена сеть пунктов фундаментальной астрономо-ГС (ФАГС), ну и высокоточные, тогда мы бы привязывали пункты не к триангуляции, а к нормальной точной сети WGS ~100 ФАГС, 36 действующие, 10 публично, в системе ГСК-2011.

· Плановая ГГС (широты, долготы) создана в геометрической системе отсчета (относительно референц-эллипсоида), а высотная ГГС (нормальные высоты) – в гравитационной системе – относительно квазигеоида (или геоида). Спутниковая сеть – образует трехмерную пространственную систему с примерно равными по точности координатами в геометрической системе отсчета. Широта и долгота, а у нас – трехмерная система, высотная (нормальные высоты) они определены в гравитационной системе относительно геоида. То есть мы из трехмерной переводим в двухмерную и одномерную, определенную из разных физических величин.

· Плохая математическая обусловленность системы уравниваний связи координат на локальной области (наличие погрешностей измерений в обоих системах координат и погрешностей модели преобразования). Неизвестные в уравнениях – это погрешности, чтобы оценить всё это надо иметь большое количество измерений, а поскольку эту задачу мы с вами решаем на локальной области, мы не будем измерять пол страны чтобы определить параметры.

(title) Определение нормальных высот по спутниковым наблюдениям

· из спутниковых наблюдений положение определяемых пунктов получают форме прямоугольных XYZ и/или геодезических BLH координат в единой системе осей общеземного эллипсоида.

· Геодезистам и инженерам обычно нужны высоты от уровня моря H, в установленной Балтийской системе нормальных высот БСВ-77.

H^gamma = H – eta.

где h^gamma – нормальная высота пункта (над поверхностью квазигеоида), а eta – высота квазигеоида над эллипсоидом.

(title) Модели геоида

Модели геоида могут быть представлены в виде точечных значений, профилей или карт и могут быть аппроксимироваться функцией. Модели геоиодв различают по размеру охватываемой ими территории

· планетарные (глобальные)

· региональные (национальные)

· локальные (местные или на конкретных объектах)

и по методам получения их характеристик

· астрономо-гравиметрические

· спутниковые

· геодезические

· гравиметрические.

коэффициенты C и S. Описываются до степени 180 и 360.

Глобально – это наборы коэффициентов, которые описываются глобальной сеткой. На уровне 1-2 метров описывают реальное состояние. Сетка как правило делается пяти- или одноградусная. Модели EGM-96 и EGM-2008. Для территории сибири очень хорошо подходит.

региональные создаются странами для себя. Порядка 20 моделей, кроме модели на территорию этой страны.

локальные мы по хорошему должны поставить из измерений, но по факту: разница такая значит геоид будет такой. Неееее, в нивилеровках ггс могут быть ошибки, опять же они будут зависеть от набора пунктов.

астрономо-гравиметрическое.

из спутниковых данных. откуда взять нормальные высоты? у нас решается задача не обратная (определение координат точек) а прямая (от точки определяем координаты спутника), то есть если много высокоточных спутниковых измерений – можно получить модель гравитационного поля, так как у нас спутник летит в гравитационном поле земли. так что спутниковый метод получения – это определение орбит спутников.

геодезические методы – нивилирование, триангуляция и полигонометрия.

гравиметрия – гравиметрические съемки, которые хорошо сопровождать определением положения.

гравиметр – система из кварцевых нитей (микронной толщины), колебание которых показывает изменение силы тяжести.

(title) Карта высот планетарного геоида

Линии эквипотенциальной поверхности …

Ноль – уровень мирового океана.

глобальные модели это хорошо, но для высокоточных не катят. надо егиональные или локальные.

Еще один метод трансформирования – метод конечных элементов. Общая концепция – есть 2 набора координат (набора пунктов, класткров), и по набору вот этих точек определяются локальные параметры на небольшие участки.

чем неудобно – программа. рейнар ягер – один из разработчиков.

(x | y | z) = m*(1 | omega_x | -omega_y || -omega_z | 1 | omega_x || omega_y | -omega_x | 1) * (delta_x | delta_y | delta_z)_c;

Чтобы осуществить это преобразование между основными системами координат (WGS-84 и СК-95)

ГОСТ Р-51.79.4-2008 «ГНСС. Системы координат. Методы преобразования координат определяемых точек» - задает оценочные параметры для работы с системами координат.

Задаются на основании уравнения Гельберта.

WGS-84 --> ПЗ-90.02 --> СК-95

Геоцентрическая, снабженная референсной, эллипсоид WGS-84

Собственный эллипсоид ПЗ-90.

СК-95 референсная система координат, эллипсоид Крассовского 40-го года

Если пропустить переход в ПЗ-90, точность преобразования координат будет составлять 3-4 метра по широте и 7-8 метров по долготе в северных широта.

ПЗ-90 a=6378136м сжатие alpha=1/298.25784

WGS-84 a=6378137 alpha=1/298.257223563

Крассовского a=6378245 alpha=1/298.3

Для согласованности данных (чтобы все карты не переиздавать)

Параметры преобразования.

ПЗ-90.02 --> СК-95

\	WGS-84 --> ПЗ-90.02	ПЗ-90.02 --> СК-95
m		-0.22e-6
delta_x	-0.36	+24.83
delta_y	+0.08	-130.97
delta_z	+0.18	-81.74
omega_x		0.0''
omega_y		0.0''
omega_z		-0.13''

m – Масштабный коэффициент, omega – углы поворота, delta x – смещение, метры.

[L] 2013-05-07

Оставшиеся 2 лекции будут около-джипиэсным темам

Интеграция/объединение/комплексирование ГНСС аппаратуры/методов с другими направлениями.

Спутниковые технологии непосредственно интересны только геодезистам.

в 1999 вроде вышла статья, в который был проведен анализ рынка сбыта спутниковых систем. 2005 – пятирублевая (или евровая) монета.

Геодезическое применение – 7%. Военные – 12%. Машиностроители, строители (для стройки – например, Комсомольский мост, там делается развязка, насыпаются подложка под дорогу, там как раз строители используют спутн. технологии для управления тяжелой строительной техники. Датчик на ноже грейдера. Он выносится на проектное положение. Точность 10 см хватает за глаза. Немцы кстати строят с двухсантиметровой точностью.

Еще пример – порты и большие строительные площадки с различной тяжелой техникой. Мазы, белазы – высота 7 метров, там чисто для навигации используется цифровая модель. На каждом шлеме человека стоит блок. Водителю на монитор передается где люди. Ну или в диспетчерском центре.

Техника карьерная. Самая большая выемка грунта – на алмазном месторождении трубка мира. Начинается грейдером снятие земли, глубина сейчас – порядка 3-4 км, радиус 4 км. Смысл в том что следить за этой техникой довольно сложно. На трубке мира такой техники нет, а в южно-африканском месторождении на краях ставят псевдо-спутники.

Каких-то новых картинок нет, так что сегодня даже без проектора.

Помимо строительных и добывающих отраслей спутниковые технологии применяются в сельском хозяйстве, так называемая GPS ArgoCulture (Точное сельское хозяйство). Есть поле, есть дядя вася тракторист, который работает в светлое время суток. Посевная – это довольно напряженный период времени. В течении пары недель надо засеять в максимально сжатые сроки, и как можно быстрее, так как подходят не все дни. Хорошо бы работать днем и ночью. Плюс работы автоматизированной техники. Мы ставим модуль в трактор чтобы он сам ездил (людей конечно сажают на случай). Зазоры-перекрытия – до полметра. Когда засеваем та же фигня. Нужен либо квалифицированный точный водитель, либо навигация – 10 сантиметров стыковка. Обработка различными удобрениями.

Экономия от внедрения точной навигации в сельское хозяйство может достигать порядка 30% оборота (на посевных, на времени), а это простите домного.

Мы идем к получению информации на основе ГИС-технологий: точно известно что где посадили, чем обработали и т.п.

Фермеры, которые занимаются не производством зерновой продукции, а занимаются мясомолочной промышленностью (крупным, мелким рогатым скотом). А поставим датчик на корову и интегрируем его не только с коровой, а еще и: медицинский датчик. У вас на мониторе слежения можно найти.

Вместо трактора обрабатываем удобрениями с самолета.

Еще потребитель – коммунальные службы. Где проложены трубы, где коллекторы (закатали в асфальт все люки). В Европе меряют ливневые решетки хуманы с антенной на голове.

ГИС-приложения. Нас интересует местоположение, но обычно – метаинформация.

Индонавигация (indoor navigation). Навигация в помещениях.

У нас есть ГНСС, есть сигналы от спутников, в помещении они не работают. В помещениях нам надо: людям с ограниченными возможностями; строительные ангары; аэропорты.

Проблемы. Во-первых, нет сигнала. Встроенные мультидатчики: инерционная система (гироскоп). Высоту как можно определить: по давлению. В чем проблема с интегрированием таких датчиков? надо переключаться между ними. Инерционный показывает вообще только изменение положения.

Адометры, шагомеры. Поставить на плату - не проблема, а обеспечить их функционирование...

Лаборатория Ягера в университете Карлсроя. Проблемы две: сомнительный уровень знаний и незнание языка.

Low cost gnss and trends

· Low cost high precise software receiver

· online precise point positioning (opp) non d-gnss

· RTKLIB

Сами собираем приемники, собираем софт, etc.

Way 1: infrastructure-sensor based indoornavigation (pseudosatellites, wlan, etc) «landmarks».

Way 2: New Way SatNav&MIT B.W. Joint RaD Project (NAVKA): Autonomus MEMS-Sensors + New Algorithms «Deep-coupling»

6.Georeferenced markers

Navigation State Vector and Mobile Georeferencing

 

[L] 2013-05-13

Для лекций посл. раз, на след. неделе лекция для сдачи хвостов.

Доп2] Форматы данных ГНСС

Внутренние форматы – разрабатываются производителем под конкретные виды аппаратуры и, как правило, являются коммерческой тайной.

Алгоритмы поставляются пользователю в виде ПО за отдельные деньги, а если форматы будут одинаковые – ПО покупать не будут.

Не все пользователи готовы обрабатывать блоки наблюдений в отдельном ПО. Для этого у нас с вами используются форматы обменные.

*.t00, *.dat } trimble

*.m05, *.m0… } leica (6 версия m05 не поддерживает, только 7 версия)

*.jps, *.tps } Javad, Topcon

многие производители для своих данных используют формат.dat

Помимо наблюдений объектов как таковых нужно улучшать их, делается это для исследований, и ученые не очень любят обработку в разных форматах. Как правило это всё обрабатывается в научном ПО, но производственники свой формат не отдадут.

Учеными был разработан формат обмена спутниковыми данными RINEX (Reciever INdependent Exchange format). Вся информация собрана по её виду. Файлы наблюдений содержат различные данные – измерения, фазовые и кодовые наблюдения, характеристики и т.п.

Изначально RINEX был разделен на файлы навигационные *.nav или *.YYn (*.13n), и данные съемки *.obs, *.YYo (*.13o). Тогда вопроса о присутствии глонасса не стояло. Потом к нему добавились навигационные данные глонасса *.yyy (*.13y). В GPS данные сначала: код на 1 частоте, код на военной частоте, фазовые на 1 и 2 частоте, могли еще доплеровские добавить – пять. В том же галилео будет до девяти. Формат проходит уже третью модификацию.

Чем хорош независимый формат? он текстовый.

*.10o – observation data.

Что мы видим?

версия формата (у нас 2.10 есть 3.1), в заголовке присутствует заголовок и собственно наблюдения. В заголовке – формат и тип данных. тут только GPS. Потом будет Mixed (mix). Обязательно – имя точки.

Еще хорошо – не нужна спец. программа для редактирования.

Тип приемника, серийный номер, производитель.

Если точке не задавали координат, в заголовок будет вбито абсолютное решение (~10м).

Информация об антенне (кроме высоты она еще может быть смещена относительно точки стояния – когда у нас кусты мешают). Выноску то есть можно сразу задать.

Количество наблюдений – C1 – CA гражданский код простого/легкого обнаружения, D1 – доплеровские, L1, L2 – фазовые наблюдения в циках, P2 – precise-код, S1,S2 – соотношение сигнал/шум, время начала и конца наблюдений, указано в какой системе времени!

Смещение часов приемника (модель часов) – 0, ибо такой информации не поступало.

смещение секунд, и проблемы, присутствующие с наблюдениями спутников.

Рабочее созвездие спутников. 8 штук, GPS #9, 11, … - 8G09G11G12…

CA-код, доплеровское измерение, L1, L2, P-код, соотношение сигнал-шум. Это для G09. По тем же самым строчкам остальные.

Раньше было 1 строка – 1 спутник, сейчас под каждый спутник 3 строки.

Следующий момент наблюдений – снова все данные.

Суточный файл RINEX с 30 сек интервалом – 1.5 мегабайт. А внутреннего формата приемника – порядка 300 кбайт.

 

Это были наблюдения спутниковые – "*.??o"

теперь "*.??n" – навигационный файл.

То же самое – заголовок и наблюдения.

Параметры ионосферы, альфа и бета коэффициенты ионосферы – ваша вторая работа.

Модель часов.

Комментарии с 60 символа пишутся практически везде

0 коэф смещения начала шкалы

A0, A1, 1 коэффициент – скорость часов, 2 должен был быть ускорение часов, момент GPS T, номер недели W.

дата, время, потом пошли квадрат большой полуоси, наклонение, эксцентриситет орбиты, долгота …

Через 6 часов тот же спутник мы встретим. Если короткий – то там навигационная информация будет конкретно на это время. Если большой – на всё.

Для файла суточного удобно работать – есть только информация о рабочем созвездии.

Файл глонассовский не отличается от того, что показано, там переработаны данные.

GPS – кеплеровы элементы орбиты, а у ГЛОНАСС – прямоугольные X,Y,Z. Соответственно чтобы форматы соответствовали описанию, производители ПО приняли задачу перевода XYZ в кеплеровы элементы орбиты, соответственно не всегда соответствие реалиям корректно.

Помимо обменных форматов присутствуют форматы данных дополнительных.

Наиболее частая информация – точные эфемериды - *.sp3 (берутся из интернета)

Строго говоря, это формат IONEX (разработчик – ооодин из секторов нац. гнсс службы)

Он разработан под разл. виы доп. информации

Число день месяц когда сделан файл, 96 – год создания (версия) ПО, ORBIT вид инфы, каталог IGS05 HLM IGS

Неделя GPS, секунды недели, …

32 спутника,

… наблюдений всех вот этих научных центров – mit (MIT), ngs (national geoesig survey) gfz – европейцы, gfg, jpl, …

Момент, на который представлены эфемериды, номер спутников (PG01, PG02, …) – первая буква зарезервирована под другие системы, координаты его XYZ, км; оценка мощности сигнала, оценка статистическая вот этих величин. Всё простенько и понятненько. Еще один блок эфемерид через 15 минут. Чтобы строить дуги два файла по дням.

Можно было бы с особой жестокостью показать вам параметры вращения земли, часов, тропосферные ионосферные задержки, но вы врятли с ними столкнетесь.

Формат каталога координат IGS-станций. *.ssc – формат станций.

Здесь всё еще проще. Информация о системе координат в которой каталог (ITRF2005), сейчас 2008, есть 3, 6, 98, 2008, …

все координаты этих станций приведены на эпоху 2000 года. Это значит что наблюдения проводились в 2005 и обрабатывались с остальными и координаты рассчитаны на 2000 год, и при помощи скоростей смещения станций привести их к нашим: текущая дата – 2000 год, потом умножить на движение…

Есть такой же каталог в BLH. угловая скорость очень удобна наверное? лол, фейл. В зависимости от широты меняется проложение.

10001S006 ­– …, имя, внутренний ИД, собственно координаты и скорости координат, последине три – СКО, количество решений, присутствующих на данной станции. Центры обработки – сколько их решили. Станция GRASSE – решение номер 1, 2, 3. 1 – MIT, 2 – gfz, 3 – GPL (лаборатория реактивного движения), это к рпимеру.

GPS NVSK (два реешния тут, а так у нас две станции – институт метрологии это 1, вторая саранская в ключах – там еще есть слежения за ионосферой).

Еще одна дополнительная информация – расширения вроде не было ANTINFO.003 или ATX – информация об антеннах. Ибо ПО не знает параметров антенны, чтобы подружить всех нужен файл с параметрами антенны (ну можно вручную ввести таблицы смещения положения фазового центра …) – 2 частоты, это 36 положений * 72 (5к коэффициентов)

присутствует единый описанный формат предоставления таблиц смещения фазового центра:

<ant_info.003>

ид антенны, описание ресурса, смещение фазового центра, смещение фазы по высоте, и то и другое по L1 и по L2.

LEIAX1202GG – то что стоит у нас. NONE external geodesig antenna L1/L2 smart igs, дата производства, подъем пластинки (!), смещения по высоте в миллиметрах.

Internal антенна (кастрюльные приборы) имеют по сути одни и те же параметры решетки (но всё равно разные смещения).

Антенны *.clc – модель часов спутника. Модель часов приемника в RINEX файл по хорошему записывается.

*.zpd – zenith paf delay – тропосферная зенитная задержка

Часы никто кроме научного ПО использовать не умеет

*.erp – earth rotation parameters.

На сайте IGS есть все описания форматов, но после обновления сайта их очень трудно найти. Хотелось бы алгоритмы, лаборатории есть, опенсурс ПО есть, только надо найти… кстати посмотрите MIT. Есть пакеты под Mathlab.

К след. лекции подтяните хвосты. Там будет подтягивание хвостов и сделаем самостоятельную по определениям – пролистайте конспект лекций. Тем кто не явится.

Будет некая часть под зачет.