Precyzyjne pozycjonowanie punktów
Precise Point Positioning (PPP) to metoda pozycjonowania globalnego systemu nawigacji satelitarnej (GNSS) , która oblicza bardzo precyzyjne pozycje, z błędami rzędu kilku centymetrów w dobrych warunkach. PPP to połączenie kilku stosunkowo zaawansowanych technik udoskonalania pozycji GNSS, które mogą być używane ze sprzętem klasy konsumenckiej w celu uzyskania wyników zbliżonych do pomiarów geodezyjnych. PPP wykorzystuje pojedynczy odbiornik GNSS, w przeciwieństwie do standardowych RTK , które wykorzystują tymczasowo nieruchomy odbiornik bazowy w terenie, jak również względnie pobliski odbiornik mobilny. Metody PPP częściowo pokrywają się z DGNSS metody pozycjonowania, które wykorzystują stałe stacje referencyjne do ilościowego określania błędów systemowych.
Metody
PPP opiera się na dwóch ogólnych źródłach informacji: bezpośrednich obserwacjach i efemerydach.
Dane obserwowalne bezpośrednio to dane, które odbiornik GPS może zmierzyć samodzielnie. Jedną z bezpośrednich obserwacji dla PPP jest faza nośnej , tj. nie tylko komunikat taktowania zakodowany w sygnale GNSS, ale także to, czy fala tego sygnału idzie w górę, czy w dół w danym momencie. Luźno mówiąc, fazę można traktować jako cyfry po przecinku w liczbie fal między danym satelitą GNSS a odbiornikiem. Sam pomiar fazy nie może dostarczyć nawet przybliżonej pozycji, ale gdy inne metody zawężą oszacowanie pozycji do średnicy odpowiadającej pojedynczej długości fali (około 20 cm), informacja o fazie może uściślić oszacowanie.
Inną ważną bezpośrednią obserwacją jest opóźnienie różnicowe między sygnałami GNSS o różnych częstotliwościach. Jest to przydatne, ponieważ głównym źródłem błędów pozycji jest zmienność spowalniania sygnałów GNSS w jonosferze , na którą stosunkowo nieprzewidywalnie wpływa pogoda kosmiczna . Jonosfera jest rozproszona , co oznacza, że sygnały o różnej częstotliwości są spowalniane o różne wartości. Mierząc różnicę w opóźnieniach między sygnałami o różnych częstotliwościach, oprogramowanie odbiornika (lub późniejsze przetwarzanie końcowe) może modelować i usuwać opóźnienie na dowolnej częstotliwości. Ten proces jest tylko przybliżony i pozostają niedyspersyjne źródła opóźnienia (zwłaszcza z pary wodnej poruszającej się w troposferze ), ale znacznie poprawia dokładność.
Efemerydy to precyzyjne pomiary orbit satelitów GNSS, dokonywane przez społeczność geodezyjną ( International GNSS Service i inne organizacje publiczne i prywatne) z globalnymi sieciami stacji naziemnych. Nawigacja satelitarna działa na zasadzie, że pozycje satelitów w danym momencie są znane, ale w praktyce uderzenia mikrometeoroidów , zmiany ciśnienia promieniowania słonecznego , i tak dalej oznaczają, że orbity nie są całkowicie przewidywalne. Efemerydy, które transmitują satelity, to wcześniejsze prognozy, nawet sprzed kilku godzin, i są mniej dokładne (nawet o kilka metrów) niż starannie przetworzone obserwacje rzeczywistego położenia satelitów. Dlatego też, jeśli system odbiornika GNSS przechowuje surowe obserwacje, można je później przetworzyć w oparciu o dokładniejsze efemerydy niż to, co było w komunikatach GNSS, uzyskując dokładniejsze oszacowania pozycji niż byłoby to możliwe przy standardowych obliczeniach w czasie rzeczywistym. Ta technika przetwarzania końcowego od dawna jest standardem w zastosowaniach GNSS, które wymagają wysokiej dokładności. Ostatnio takie projekty jak np APPS , usługa automatycznego precyzyjnego pozycjonowania NASA JPL , zaczęła publikować ulepszone efemerydy w Internecie z bardzo małymi opóźnieniami. Protokół PPP używa tych strumieni do stosowania w czasie zbliżonym do rzeczywistego tego samego rodzaju korekcji, co kiedyś w post-processingu.
Aplikacje
Precyzyjne pozycjonowanie jest coraz częściej stosowane w takich dziedzinach, jak robotyka , autonomiczna nawigacja , rolnictwo, budownictwo i górnictwo.
Główne słabości metody PPP w porównaniu z konwencjonalnymi konsumenckimi metodami GNSS polegają na tym, że wymaga ona większej mocy obliczeniowej, wymaga zewnętrznego strumienia korekcji efemeryd oraz zajmuje trochę czasu (do dziesiątek minut), aby osiągnąć pełną dokładność. To sprawia, że jest stosunkowo nieatrakcyjny w zastosowaniach takich jak śledzenie floty , gdzie precyzja w skali centymetrowej generalnie nie jest warta dodatkowej złożoności, i bardziej przydatny w obszarach takich jak robotyka, gdzie można już założyć moc obliczeniową na pokładzie i częsty transfer danych .