Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych

Jerzy Saczuk1)

1) Centrum Geomatyki Stosowanej,  Wydz. Inż. Lądowej i Geodezji, Wojskowa Akademia Techniczna

1/40

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

2/40

Wprowadzenie:

Badania prowadzone w ramach projektu badawczego:BUDOWA SERWISÓW CZASU RZECZYWISTEGO SYSTEMU ASG‐EUPOSProjekt rozwojowy MNiSW nr NR09‐0010‐10/2010

Zadanie nr 12:Stworzenie serwisu pozycjonowania z wykorzystaniem telefonów komórkowych GSM z modułem GNSS

Pozycjonowanie mobilnePozycjonowanie z wykorzystaniem jednoczęstotliwościowych odbiorników GNSS przystosowanych do współpracy z urządzeniami mobilnymi (smartfony, urządzenia PDA, palmtopy) lub modułów GNSS wbudowanych w smartfony.

mRTK – technologia RTK bazująca na wyżej wymienionych odbiornikach.

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

3/40

Wbudowane moduły GPS – ocena wykorzystania  z użyciem standardowych możliwości programowania:

Ograniczenia:1. Dostęp do danych o pozycji [φ, λ, hel (hnpm)], za pośrednictwem 

Location API lub danych w formacie NMEA.2. Brak dostępu do surowych obserwacji pseudoodległości (i 

obserwacji fazowych).

Opracowany algorytm:1. Odtworzenie macierzy współczynników (design matrics) na 

podstawie pozycji odbiornika i pliku efemeryd.2. Utworzenie wektora wyrazów wolnych na podstawie poprawek 

referencyjnych (np. KODGIS).3. Obliczenie poprawionej pozycji (metodą analogiczną do technologii 

DGPS).

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

4/40

Wbudowane moduły GPS – ocena wykorzystania  z użyciem standardowych możliwości programowania:

Ocena użycia algorytmu:• Testy wykazały poprawę pozycji w wyniku użycia algorytmu dla 55% 

testowych sesji pomiarowych.• Skala poprawy była niewielka (30%‐40%) i różnorodna dla modułów GNSS 

pochodzących od różnych producentów. Osiągalna dokładność ~3m.• Brak efektu poprawy dla odbiorników stosujących algorytmy filtracji 

pomiarów.• Dla odbiorników, dla których w oprogramowaniu firmowym nie są 

stosowane algorytmy filtracji (SiRF) skala poprawy pozycji jest porównywalna z efektem zastosowania technologii DGPS (której skuteczność w przypadku odbiorników SiRF, charakteryzujących się niską dokładnością pomiarów kodowych, jest niewielka)

Wnioski:• Sens praktycznej implementacji metody jest dyskusyjny.• Istotną poprawę pozycji można osiągnąć jedynie w drodze wykorzystania 

pomiarów fazowych.

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

5/40

Wbudowane moduły GPS:

Przykład zastosowania technologii DGPS dla odbiornika SiRF:

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

6/40

Odbiorniki SiRF:

Popularne, tanie odbiorniki jednoczęstotliwościowe, jako jedyne w swojej klasie pozwalające na pracę w trybie binarnym umożliwiającym dostęp do surowych danych obserwacyjnych (pseudoodległości, obserwacje dopplerowskie, obserwacje fazowe (niedostępne wprost w SiRF III).

Przeznaczone do współpracy z urządzeniami mobilnymi – komputery przenośne, telefony komórkowe.

Odbiorniki oferowane w postaci:1. Anten łączonych z konsolą za pomocą łącza USB, PS2, RS‐232 (GPS mouse) –

np. Globsat BU‐353 S4 (SiRF Star IV GSD4e).2. Anten z połączeniem bezprzewodowym Bluetooth (Bluetooth GPS) – np.  

Nokia LD‐3W,  LD‐4W, Motorola T805 (SiRF Star III),  RoyalTek RBT‐1000 (SiRFStar II).

3. Modułów wbudowanych w urządzenia typu komputer kieszonkowy (PDA, palmtop), np. Eten M800 (SiRF Star III), smartfon – np. Samsung Glaxy SII (SiRF Star IV GSD4t ).

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

7/40

Odbiorniki SiRF:

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

8/40

Odbiorniki SiRF ‐ ilustracja dokładności i precyzji obserwacji kodowych:

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

SiRF II SiRF III

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

9/40

Odbiorniki SiRF ‐ dane w formacie binarnym

1 epoka zawierająca  8 komunikatów MID‐28 (obserwacje) i 1 MID‐07 (czas):

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

To samo w formie tekstowej:

Komunikat MID‐28 dla SiRF II  i  SiRF III

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK -badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

10/40

Technologia mRTK ‐ problemy do rozwiązania

1. Dekodowanie danych binarnych (np. konwersja do formatu RINEX) z odzyskaniem  informacji o obserwacjach fazowych  (Carier Phase) na podstawie odbieranej częstotliwości (Carier Frequency) .

2. Opracowanie technologii opracowania pomiarów uwzględniającej specyfikę odbiorników jednofazowych cechujących się niską dokładnością pomiarów kodowych.

a. Przyspieszenie procesu dostrojenia filtru Kalmana.b. Opracowanie algorytmu polepszającego efektywność 

pozycjonowania w trybie kinematycznym.c. Automatyczne rozpoznanie ruchu odbiornika, przełączanie pomiędzy 

trybem statycznym i kinematycznym .

3. Opracowanie technologii transferu precyzyjnej pozycji do dowolnych aplikacji mobilnych.

Ad 1:  Aplikacja Sirf2rinex

Ad 2:  Opracowana technologia mobilnego RTK i aplikacja mRTK.

Ad 3:  W systemie Android wykorzystanie API „Pozorowane położenie” (Mocklocations).

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

11/40

Technologia mRTK ‐ dekodowanie danych binarnych

Został opracowany algorytm  obliczania przyrostu fazy na podstawie rejestrowanej częstotliwości nośnej (Carire Frequency). Algorytm został zaimplementowany w programie Sirf2rinex. Stworzono możliwość opracowania pomiarów z użyciem dostępnego oprogramowania (np. rtklib ).

Sposób obliczania obserwacji fazowych generuje błąd początkowej  wartości fazy  (0.20 m), co przenosi się na podobnego rzędu błąd wyznaczanej pozycji.  Ten problem oraz potencjał mRTK w trybie kinematycznym Ilustruje wykres. 

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK–badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

12/40

Technologia mRTK ‐ problem inicjalizacji procesu

Znany jest problem inicjalizacji procesu wyznaczania pozycji w technologii RTK dla odbiorników jednoczęstotliwościowych. Rozwiązania o zadawalającej dokładności osiąga się po około 10 ‐ 20 min od momentu rozpoczęcia pomiarów. W przypadku obserwacji statycznych można ten czas zredukować o połowę stosując kombinowany (w przód i wstecz) proces przetwarzania danych. Z punktu widzenia prowadzenia pomiarów w czasie rzeczywistym problem ten wymaga rozwiązania.  W tym celu została opracowana metoda polegająca na inicjalizacji pomiarów na punkcie o znanych współrzędnych.

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK–badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

13/40

mRTK‐tryb kinematyczny  ‐ przesunięcie z przyrostu fazy

Przyrost fazy można traktować jako dodatkowy rodzaj obserwacji pozwalający na precyzyjne (błąd rzędu 1cm) wyznaczenie zmiany położenia odbiornika pomiędzy kolejnymi epokami . Użycie tych obserwacji prowadzi do podobnego efektu, jak wyznaczenie szybkości z obserwacji Dopplerowskich (mniejsza dokładność – 10cm). Jednak błędy tych obserwacji  nie mają cech „białego szumu”, co prowadzi do ich kumulacji w kolejnych epokach. Efekt ten można zniwelować , stosując filtr Kalmana lub np. metodę PositionDimain Hatch Filter.

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

14/40

mRTK ‐ Algorytm

Cechy algorytmu:• Metoda RTK – pozycjonowanie relatywne w oparciu o pomiary fazowe.• Dane stacji referencyjnej z systemu ASG‐EUPOS (Rtcm3/nTrip).• Procedura szybkiej inicjalizacji procesu (1 lub kilka sekund).• Detekcja ruchu odbiornika.• Automatyczny wybór trybu  (statyczny/kinematyczny)• Praca w trybie kinematycznym nie pogarszająca dokładności rozwiązania.

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

15/40

mRTK – Charakterystyka użytej metody

• Filtr Kalmana.• Procedury ujednolicone dla trybów statycznego i kinematycznego 

(niezmienna forma wektora stanu  i macierzy kowariancji) .• Etap predykcji realizowany jedynie w trybie kinematycznym.• Predykcja realizowana w oparciu o wektor przesunięcia wyznaczany z 

przyrostów fazy i kontrolnie szybkości wyliczanej z obserwacji Dopplerowskich (jednocześnie detekcja ruchu).

• Zastosowana dodatkowa korekcja macierzy kowariancyjnej (macierz kowariancyjna  zakłóceń systemu), niwelująca wpływ „kolorowego szumu” błędów przyrostu fazy.

• Etap korekcji wykonywany identycznie, niezależnie od trybu statycznego/kinematycznego.

• Równania obserwacyjne formułowane z użyciem techniki podwójnego różnicowania: eliminacja błędów atmosfery, zegarów satelitów, zegara odbiornika (szczególnie istotne z uwagi na dużą niestabilność zegara w odbiornikach SiRF).

• Rozpoznawanie przeskoków fazy  na podstawie sygnalizacji odbiornika.• Możliwość użycia zestawu satelitów użytych przez odbiornik (detekcja 

obserwacji obarczonych błędem wielodrożności – SiRF IV).

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

16/40

mRTK – wzory

Predykcja:Etap realizowany, gdy

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

xxx kk Δ+=−+ ˆˆ 1 [ ]TZYXx 00LΔΔΔ=Δ

Korekcja:

11

+−+ += k

kkk QPP

minVx >Δ

1))ˆ()ˆ()(ˆ( −−−−−− += kT

kkkkkk RxHPxHxHPK))ˆ((ˆˆ −− −+= kkkkk xhyKxx−−−= kkkk PxHKIP ))ˆ((

)(xh ‐ wektor pomiarowy modelu)(xH ‐macierz pochodnych cząstkowych

kR ‐macierz kowariancyjna błędów pomiaru

kk xx ˆ,ˆ− ‐ wektor stanu – a prori, a posteriori

kk PP ,− ‐macierz kowariancyjna stanu– a prori, a posteriori1+k

kQ ‐macierz kowariancyjna zakłóceń systemu

ky ‐ wektor wartości pomierzonych 

‐ wektor przesunięcia

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

OprogramowanieTesty

Podsumowanie

17/40

Oprogramowanie

Zostały opracowane moduły oprogramowania prototypowego, służącego zarazem do prowadzenia testów i dostrojenia technologii. Oprogramowanie jest gotowe do użytku i pozwala na realizację pomiarów i gromadzenie danych z wykorzystaniem urządzeń mobilnych  oraz opracowanie wyników w trybie post‐processingu.

Technologia jest gotowa do wdrożenia i implementacji na urządzenia mobilne, z przeznaczeniem do realizacji pomiarów lub precyzyjnej nawigacji w trybie czasu rzeczywistego.

Funkcje programowe, opracowane w języku ANSI C++, w przypadku programów na komputer stacjonarny,  lub Java ME w przypadku programów przeznaczonych na urządzenia mobilne, wymagają transferu do języka DalvikJava, w celu opracowania oprogramowania przeznaczonego dla systemu Android. Zadanie jest ułatwione z uwagi na syntaktyczną zbieżność tych języków.

Wobec dominującej popularności tego systemu na urządzeniach mobilnych i smartfonach, jego uniwersalności, otwartości i dostępności wymaganych rozwiązań technologicznych,  optymalnym jest wybór systemu Android jako platformy działania systemu  mRTK.

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

OprogramowanieTesty

Podsumowanie

18/40

Moduły oprogramowania prototypowego

Oprogramowanie na urządzenia mobilne (Java ME):• Rtcm21 ‐ transfer danych w standardzie nTrip i dekodowanie danych• Rtcm31 formatu rtcm.• UniGPS ‐ rejestracja danych pomiarowych z odbiornika SiRF, sterowanie

trybem pracy odbiornika, itp.

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK–badania

Implementacja

OprogramowanieTesty

Podsumowanie

19/40

Moduły oprogramowania prototypowego

Oprogramowanie na komputery PC (ANSI C++):• Sirf2rinex ‐ dekodowanie danych binarnych formatu SiRF z zapisem do 

formatu RINEX.• mRTK ‐ opracowanie wyników pomiarów GPS wykonanych fazowym 

odbiornikiem jednoczęstotliwościowym w trybie post‐processingu.

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

OprogramowanieTesty

Podsumowanie

20/40

Program Sirf2rinex

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

OprogramowanieTesty

Podsumowanie

21/40

Program mRTK

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

22/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Testy

Wykonanych zostało kilkadziesiąt godzin pomiarów testowych różnymi odbiornikami (zaprezentowanymi w galerii). Na podstawie zgromadzonych danych zidentyfikowano różnego rodzaju problemy związane z niestabilnością pracy odbiorników, błędami transferu danych, itp. Pozwoliło to na opracowanie algorytmów odpornych na błędy lub minimalizujących skutek ich występowania. 

Pomiary prowadzone były w większości w optymalnych warunkach,  zabezpieczających przed narażeniem na skażenie błędami wielodrożności (punkty na dachu budynku Wydziału), na punktach o znanych współrzędnych (pomiary statyczne).

Jeden z punktów testowych zlokalizowany był na terenie osiedla z wysoką zabudową.

Dla sprawdzenia działania algorytmów dla pomiarów w trybie kinematycznym, zasymulowano te pomiary wykonując kilka serii  pomiarów statycznych rozdzielonych przeniesieniem  pracującego odbiornika na dystansie kilkudziesięciu metrów i ponowne ustawienie go na tym samym punkcie. 

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

23/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

TestyWprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

24/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Testy:

Powtarzalność wyznaczeń RoyalTek RBT‐1000 (SiRF II) , Motorola T805 , Noka LD‐3W, LD‐4W (SiRF III)

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

25/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Testy:

Powtarzalność wyznaczeń Noka LD‐3W,  Eten M800 (SiRF III)

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

26/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Testy:

Indywidualne cechy odbiorników SiRFMotorola T805 (SiRF III) – Moto1 / Moto2

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

27/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Testy:

Wyliczanie obserwacji fazowych z częstotliwości nośnej RoyalTek RBT‐1000 (SiRF II) – Dostarczane / Generowane z Dopplera

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

28/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Testy:

Czas inicjalizacji procesuInicjalizacja na punkcie o znanych współrzędnych – 1s

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

29/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Testy:

Czas inicjalizacji procesuInicjalizacja na punkcie o 1s / 1m

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

30/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Testy:

Zagubione epokiwszystkie dostępne / brak epok:  6:20:00,   6:25:01‐6:25:05

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

31/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Testy:

Wiek poprawekwszystkie dostępne / brak poprawek:  6:20:00 ‐ 6:22:00 = 2 min

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

32/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Testy:

Wiek poprawekwszystkie dostępne / poprawki co 5s

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

33/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Testy:

Problem całkowitych nieoznaczoności fazowych (fix/float)

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

34/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Testy:

Tryb kinematycznymRTK / rtklib

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

35/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Testy:

Problem zakłóceń sygnałumRTK / rtklib (CS –> 2ep + 2ep)

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

36/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Podsumowanie ‐mRTKMetoda mRTK została zaprojektowana do realizacji precyzyjnego pozycjonowania GNSS z wykorzystaniem jednoczęstotliwościowych odbiorników fazowych SiRF współpracujących z urządzeniami mobilnymi.W metodzie założono wykorzystywanie poprawek referencyjnych systemu ASG‐EUPOS.Oferuje dokładność rzędu 1dcm w trybie statycznym i kinematycznym.Osiągnięcie zakładanej dokładności  warunkowane jest czasem inicjacji procesu, wynoszącym do 30 minut.W trybie stacjonarnym czas inicjacji można skrócić o 50% wykorzystując kombinowany algorytm opracowania danych  (forward+backward).Istnieje możliwość wykonywania pomiarów metodą „poligonizacji GNSS”, prowadząc pomiar w trybie kinematycznym, lub metodą „stop and go”, wychodzą z punktu o znanych współrzędnych, minimalizując do 1 lub kilku epok cza inicjalizacji.Technologia zapewnia automatyczną detekcję ruchu i przełączenie trybu (statyczny/kinematyczny) opracowania danych  pomiarowych.Prace badawcze zostały ukończone. Technologia jest gotowa do wdrożenia. Możliwe są dalsze udoskonalenia w przyszłości.

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

37/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Podsumowanie – oprogramowanie prototypowe i wdrożenieOpracowane oprogramowanie prototypowe pozwala obecnie na pozyskiwanie danych pomiarowych z wykorzystaniem urządzeń mobilnych (telefony komórkowe, smartfony) oraz opracowanie wyników w trybie post‐processingu.Przewiduje się wdrożenie technologii na urządzenia mobilne z systemem Android celem umożliwienia precyzyjnego pozycjonowania realizowanego w czasie rzeczywistym.Możliwym będzie zasilanie precyzyjną pozycją wyznaczoną w technologii mRTK dowolnych aplikacji  klasy LBS (Location Based Services).

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

38/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Podsumowanie ‐ ograniczeniaW wyniku badań testowych stwierdzono negatywny wpływ na wyniki pomiarów fazowych  (przeskok fazy – cycle slip) odziaływania otoczenia: np. użycie odbiornika we wnętrzu auta, uchwycenie odbiornika dłonią w celu jego przeniesienia na kolejny punkt, itp. Efektem może być istotny poziom utraty dokładności pozycjonowania.

W celu zapewnienia wysokiej (decymetrowej) dokładności pomiarów rekomenduje się użycie zewnętrznych anten (bluetooth, USB), umieszczonych w sposób eliminujących wpływ oddziaływania otoczenia i ciała obserwatora: np. umieszczenie anteny na dachu auta, prowadzenie pomiarów z anteną umieszczoną na tyczce, ponad głową obserwatora.

Wykorzystanie odbiorników wbudowanych, przy jednoczesnym wykorzystywaniu smartfonu jako konsoli sterującej, wydaje się problematyczne (wyjątek: nawigacja samochodowa w kabriolecie).  

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

39/40Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Podsumowanie – potencjalne obszary zastosowańPrecyzja (0.05 – 0.5m):

• Mobilna kartografia (mobile mapping)

• Sterowanie maszynami (machine controll), np. w budownictwie drogowym, zautomatyzowanym rolnictwie

• Rolnictwo (precyzyjne nawożenie, monitoring wydajności)

• Leśnictwo

• Usługi komunalne

• Inteligentne systemy transportowe

• Projekty w obszarze inżynierii lądowej i wodnej

• Automatyczne, ciągłe monitorowanie obsunięć ziemi, lawin, poziomu rzek

• Monitorowanie deformacji budowli

• Sterowanie modelami latającymi

• Żeglarstwo

• Geocaching

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie

40/40

DZIĘKUJĘ Z UWAGĘ

BUDOWA SERWISÓW CZASU RZECZYWISTEGO SYSTEMU ASG‐EUPOS

Projekt rozwojowy MNiSW nr NR09‐0010‐10/2010

„II Konferencja Użytkowników ASG‐EUPOS”             Katowice 20‐21.11.2012 r.

Saczuk  J. – „Mobilne pozycjonowanie GNSS z użyciem obserwacji fazowych”

Wprowadzenie

Wbudowane GPS

Odbiorniki SiRF

mRTK-badania

Implementacja

Oprogramowanie

Testy

Podsumowanie