Los sistemas de corrección diferencial ( Global Navigation Satellite Systems Augmentation , inglés GNSS Augmentation ) son métodos para mejorar el rendimiento de un sistema de navegación, como la precisión, la fiabilidad y la disponibilidad, mediante la integración de datos externos en el proceso de cálculo. La abreviatura utilizada es DGPS (Russian DGNSS - Differential Global Navigation Satellite Systems).
Para mejorar la precisión de posicionamiento de los equipos de navegación GNSS en la superficie terrestre o en el espacio cercano a la Tierra. La esencia de la mayoría de los métodos de corrección diferencial es tener en cuenta en el equipo de navegación varios tipos de correcciones obtenidas de fuentes alternativas. Para varios tipos de aplicaciones, las fuentes de información correctiva son USSI (estaciones de recopilación de medidas unificadas) [comm. 1] cuyas coordenadas de referencia se conocen con gran precisión. Como regla general, los métodos de corrección diferencial proporcionan correcciones a un área limitada de la Tierra. Los canales de entrega de datos de corrección diferencial pueden ser diferentes, tradicionalmente son comunicaciones VHF, celulares y satelitales.
Sistema de Aumento Basado en Satélites ( SBAS ) . Los sistemas auxiliares satelitales admiten una mayor precisión de la señal mediante el uso de mensajes de transmisión satelital. Dichos sistemas generalmente consisten en varias estaciones terrestres cuyas coordenadas de ubicación se conocen con un alto grado de precisión. También se encuentra bajo el nombre WADGPS (GPS diferencial de área amplia) [1] .
El funcionamiento del sistema de corrección diferencial por satélite (SDCS) se puede representar de la siguiente manera:
GDGPS es un sistema de corrección GPS diferencial de alta precisión desarrollado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA para respaldar los requisitos de posicionamiento, sincronización y determinación en tiempo real de las misiones científicas de la NASA. Los planes futuros de la NASA incluyen el uso del Sistema satelital de seguimiento y retransmisión de datos ( TDRSS ) para distribuir mensajes de corrección diferenciados en tiempo real a través de satélites.
El sistema es atendido por satélites del Servicio de corrección TDRSS (TASS). La tecnología de navegación GDGPS se basa en una gran infraestructura global, que incluye el sistema WAAS y el segmento de control operativo GPS de próxima generación (OCX).
Usando una gran red terrestre de estaciones de referencia, arquitectura de red innovadora y software de procesamiento de datos. El sistema proporcionará precisión de posicionamiento subdecimétrica (<10 cm) y precisión temporal subnanosegundo en cualquier parte del mundo, en tierra, en el aire y en el espacio, independientemente de la infraestructura local. Una gama completa de información del estado de la constelación GNSS, datos ambientales y productos de apoyo estarán disponibles en tiempo real.
Una gama completa de mejoras de precisión, servicios de soporte GNSS ( A-GPS ), evaluación situacional y monitoreo ambiental estarán disponibles para GPS, GLONASS, BeiDou y Galileo, globalmente, de manera uniforme, precisa y confiable. [cuatro]
GNSS | GPS | GLONASS | galileo | Beidou/BDS | QZSS | IRNSS |
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SDK GNSS | WAAS ( Sistema de aumento de área amplia en inglés ) ; WAGE ( Mejora de GPS de área amplia ) | SDCM | EGNOS ( ing. Servicio de Superposición de Navegación Geoestacionaria Europea | SNAS ( Sistema de aumento de navegación por satélite ) | MSAS ( Sistema de aumento de satélite multifuncional ) | GAGAN ( ing. Navegación geoaumentada asistida por GPS ) |
Organización operativa | Administración Federal de Aviación de EE . UU .; Departamento de Defensa de EE. UU. | Roscosmos | Agencia Espacial Europea | Administración Nacional del Espacio de China | Ministerio de Tierra, Infraestructura, Transporte y Turismo | Organización India de Investigación Espacial |
Sistema coordinado | WGS 84 (Sistema Geodésico Mundial 1984) [com. 2] | PZ-90 (Parámetros de la Tierra 1990) [comm. 2] | GTRF 2000 (Marco de referencia terrestre de Galileo 2000) [com. 2] | CGCS 2000 (Sistema de coordenadas geodésicas de China 2000) [com. 2] | JGS (sistema geodésico japonés) [comm. 2] | WGS 84 |
Segmento de tierra (estaciones de medición) | WAAS - 20 en EE. UU. (excepto Alaska); 7 en Alaska; 1 en Hawái; 1 en Puerto Rico; 5 en México y 4 en Canadá | 46 en el territorio de la Federación Rusa; 3 en la Antártida; 1 en la República de Bielorrusia; 2 en Kazajstán; 1 en armenia | 1 en América, 6 en África y 22 en Europa | 16 puntos de medición | ||
Segmento espacial (satélites de comunicación) | Satélites de comunicación "Inmarsat 4-F3" - 98 ° W; Galaxia 15 - 133°O; Anik F1R - 107.3°O | Satélites de comunicación Luch-5A 167° E. d.; Almuerzo-5B 16° O d.; Luch-5V 95° este d. | Satélites de comunicación "Inmarsat 3-F2", "Inmarsat 3-F5" y ARTEMIS | Está previsto desplegar un sistema que consta de 35 naves espaciales para 2020, incluidos: 5 satélites en órbita geoestacionaria; 3 satélites en órbita geosíncrona inclinada. | Satélites de comunicaciones MTSAT-1R - 140° E y MTSAT-2 145° E | Satélites de comunicaciones GSAT-8 GSAT-10 |
Los sistemas SBAS generalmente usan solo una constelación GNSS, como GPS. SDMS Global Services es compatible con varias constelaciones GNSS, incluidas GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou y QZSS, y proporciona un posicionamiento más preciso, consistente y confiable que SDDS. Los servicios de corrección también están disponibles en todo el mundo, WAAS, SDKM, EGNOS y otros están limitados a ciertas regiones. Los servicios utilizan una red mundial de estaciones base con infraestructura redundante para calcular y brindar servicios de corrección. Todas las estaciones base, las soluciones de corrección y los mecanismos de entrega son supervisados por un equipo global de ingenieros de redes y profesionales de TI para garantizar el posicionamiento y la confiabilidad de la transmisión en gran parte del mundo. En estos servicios, por regla general, se utiliza el método SDGPS, que es difícil para los sistemas regionales NDGPS (Nationwide DGPS).
Solución | Disponibilidad (alcance) | Método de entrega | Precisión horizontal (RMS) | Precisión vertical (RMS) | Tiempo de inicialización | Equipamiento opcional | Información proporcionada |
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Servicios globales de SSDC | Precálculo absoluto/local (rápido) de efemérides y tiempo | Comunicaciones de área amplia, Internet (comunicaciones celulares o satelitales) | 3 - 5 m, 2 - 50 cm (depende de la suscripción) | 6 - 10 m, 5 cm - 1 m (según el nivel de suscripción y el medio de comunicación) | < 1 - < 20 minutos (dependiendo del medio de comunicación) | Acceso al sistema de comunicación global (Internet) | Efemérides-información temporal |
SBAS (WAAS, EGNOS, etc.) | Continental | Satélite de comunicaciones, internet (en formato SISNeT) | 1m | 2 metros | Instantáneo | Receptor de radio del sistema | efemérides-información temporal;
información sobre la integridad del campo de navegación; datos de retraso ionosférico vertical |
Cinemática en tiempo real (RTK) (RTK de base única) | Local | Radio | 8 mm + 1,0 ppm (2 cm a 12 km de la estación base) | 15 mm + 1,0 ppm (2,7 cm a 12 km de la estación base) | Instantáneo | Radio módem (con plan de datos) | Fase |
Estación de referencia virtual (VRS) (Red RTK) | Regional | Radio o Celular | 8 mm + 0,5 ppm (2 cm o mejor en la mayoría de las redes) | 15 mm + 0,5 ppm (3 cm o mejor en la mayoría de las redes) | Instantáneo | Módem (con plan de datos) | Fase |
TerraStar es un servicio de corrección de satélites. Los errores provenientes de los satélites en órbita GPS/GLONASS se calculan en las estaciones base del servicio TerraStar (más de 80 piezas). Luego esta información llega y es procesada en el Punto de Control de Gestión. Desde allí ya se carga en los satélites geoestacionarios, que difunden la enmienda. Dado que los satélites están por encima del ecuador, cuanto más al sur esté el usuario, más alto estará el satélite sobre el horizonte y mejor será la señal. [5]
TerraStar ofrece servicios de comunicación de datos que brindan soluciones confiables de posicionamiento a nivel de centímetros y decímetros para aplicaciones terrestres y aéreas. El servicio se basa en el método PPP, donde los datos de tiempo y efemérides reales se utilizan junto con los receptores GNSS para brindar soluciones a nivel centimétrico utilizando un solo receptor. Las señales provienen de 7 satélites espaciados uniformemente a lo largo del ecuador (dos haces siempre son visibles desde cualquier lugar de la Tierra). La red TerraStar tiene tres centros de control. Los datos se transmiten por separado a cada satélite de navegación.
Los servicios de corrección de datos de TerraStar se brindan en asociación con los principales fabricantes de receptores GNSS.
Servicio TerraStar-M: la precisión máxima posible es de unos 5 centímetros. Servicio TerraStar-D: proporciona una precisión del orden de 10 cm [6] [7] [8] [9] .
El servicio incluye monitores de integridad TerraStar-X y RTK ASSIST que brindan continuidad de las observaciones de la constelación GNSS tanto en el espacio como en el tiempo.
El servicio TerraStar-X combinado con TerraStar-C PRO proporciona una precisión continua (precisión centimétrica continua en los bordes de las áreas de cobertura).
RTK ASSIST y RTK ASSIST PRO mantienen el posicionamiento de nivel centimétrico hasta 20 minutos después de que se apaga la corrección RTK y brindan posicionamiento independiente de nivel centimétrico en áreas donde no hay una base RTK o cobertura de red. [diez]
En el caso del servicio TerraStar, las correcciones generadas se transmiten a los usuarios finales a través de los satélites de telecomunicaciones de Inmarsat.
Niveles de servicio de TerraStar [11]Solución | TerraStar-L | TerraStar-C | TerraStar-C PRO |
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Posición planificada | 40 cm (RMS) y 50 cm (95%) | 4cm (RMS) y 5cm (95%) | 2,5 cm (RMS) y 3 cm (95%) |
Posición de altitud | 60 cm (valor eficaz) | 6,5 cm (valor eficaz) | 5cm (RMS) |
Tiempo de convergencia (inicialización) | < 5 minutos | 30 minutos | < 18 minutos |
GNSS usado | GPS/GLO | GPS/GLO | GPS/GLO/GAL/BDS |
Plataforma compatible | OEM7, OEM6 | OEM6 | OEM7 |
El servicio de Leica Geosystems está disponible en dos versiones como suscripción de 1 o 2 años: SmartLink - un servicio completo y SmartLink relleno - limitado a 10 minutos. SmartLink, que no requiere el uso de correcciones RTK y permite prescindir del uso de estaciones base y redes RTK de forma indefinida en el tiempo. La precisión de determinar las coordenadas planificadas al usar el servicio, en comparación con el modo RTK-NETWORK o RTK-Single base, se reduce un poco y le permite determinar la posición con una precisión de 5 cm.
SmartLink fill es un complemento de la tecnología RTK para zonas con comunicaciones inestables, rellena automáticamente los posibles huecos en RTK (GSM, GPRS o Radio), manteniendo una precisión de unos 5 cm durante un máximo de 10 minutos.
Leica xRTK es un nuevo tipo de posicionamiento, con una precisión de 10 a 30 cm.La tecnología se basa en el uso de señales adicionales de banda L de los satélites geoestacionarios Terrastar. Al mismo tiempo, las estaciones del segmento terrestre de la constelación de satélites Terrastar (más de 80 unidades) ubicadas en todo el mundo se utilizan como estaciones de referencia (base). La tecnología admite el trabajo con sistemas de coordenadas locales [12] [13] [14] [15] .
TopNET GlobalLos servicios satelitales globales TopNET proporcionados por Topcon son impulsados por TerraStar. TopNET Global proporciona una precisión de 4-10 cm. Las suscripciones se realizan a través de satélites globales de banda L que proporcionan corrección GPS+GLONASS PPP, con tiempos de convergencia típicos de 20-30 minutos. La duración de la suscripción es: 1, 3, 6 y 12 meses [16] [17] [18] .
SECORXSeptentrio , fabricante de receptores OEM y GNSS de alta precisión para navegación marina, anunció en marzo de 2018 el lanzamiento del servicio de corrección SECORX. El servicio SECORX está diseñado para propietarios de receptores Septentrio que requieren un posicionamiento GNSS de alta precisión y confiabilidad utilizando algoritmos PPP. Los servicios SECORX-C y SeCoRx-D le permiten realizar trabajos con precisión centimétrica y decimétrica en el continente de nuestro planeta. El servicio SECORX-60 proporciona una precisión de 10 cm en planta y 20 cm en altura en tierra y en el mar a una distancia de hasta 60 km de la costa. El servicio utiliza la tecnología TerraStar [19] [20] .
Trimble RTXTrimble RTX (Real Time eXtended) es una tecnología desarrollada por Trimble Navigation . Brindar servicios de corrección a la mayor parte del mundo utilizando datos atmosféricos y satelitales en tiempo real de una red global de estaciones de seguimiento. La arquitectura del sistema redundante, los centros de procesamiento (procesamiento) modernos en 3 continentes (América del Norte, Europa y Australia), brindan monitoreo de los sistemas de red global y redundancia de la red para garantizar la operación ininterrumpida del sistema. El servicio de respaldo lo proporciona el sistema Trimble xFill. Los servicios de corrección Trimble RTX solo están disponibles en tierra.
Trimble RTX es una tecnología PPP avanzada y exclusiva que proporciona posicionamiento horizontal a nivel centimétrico (2-2,5 cm con un 95 % de confianza). en tiempo real, funciona sin restricciones de red de estación base local o VRS (Sistema de posicionamiento de precisión), las correcciones se entregan en todo el mundo a través de satélite o celular/IP. El sistema funciona con todos los GNSS GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou y QZSS y garantiza la máxima fiabilidad y disponibilidad. El tiempo mínimo de inicialización es de 15 minutos, la interrupción de la señal es de 200 segundos. Trimble RTX no es RTK. RTK requiere el uso de una estación base temporal o permanente (las correcciones se pueden representar como correcciones VRS), y el rendimiento depende y se ve directamente afectado por la distancia desde la estación base. Es posible que se requiera una estación base RTK local para los requisitos de mayor precisión. Mientras que RTK funciona corrigiendo las fuentes de error GNSS entre la base local y el móvil, Trimble RTX modela esos errores globalmente. Por lo tanto, Trimble RTX está disponible en todo el mundo, transmite vía satélite o celular, y permite a los usuarios trabajar sin las limitaciones de una estación base RTK local o STP.
Es una familia de servicios de corrección GNSS que proporciona un posicionamiento de alta precisión vía satélite o Internet. Los servicios de corrección Trimble RTX tienen tiempos de inicialización variables que van de 1 a 30 minutos según el tipo de servicio de corrección. La mayoría de los receptores habilitados para Trimble RTX le permitirán establecer un "umbral de convergencia" que determina qué nivel de precisión se debe lograr.
- CenterPoint (geodésico o básico) proporciona una precisión de 2-2,5 cm en horizontal y 5 cm en vertical, con una probabilidad del 95 %. Inicialización en menos de 1 minuto en modo rápido y 15 minutos en modo estándar. Proporcionado vía satélite o Internet (por ejemplo, vía transmisión de datos celular), a través de un servicio de suscripción.
- xFill Premium (premium) proporciona una precisión horizontal de 2-2,5 cm, con una probabilidad del 95 %. Inicialización en menos de 1-2 minutos en modo rápido y 15-20 minutos en modo estándar. Suministrado vía satélite solamente.
- FieldPoint (campo) proporciona una precisión horizontal de 10-20 cm, con una probabilidad del 95%. Más de 1 minuto de inicialización en modo rápido y 15 minutos en modo estándar.
- RangePoint (agrícola) proporciona una precisión horizontal de 30-50 cm, con una probabilidad del 95%. Inicialización en menos de 5 min.
- ViewPoint (encuesta) proporciona una precisión horizontal de 50-100 cm, con una probabilidad del 95%. Inicialización en menos de 5 min.
Trimble CenterPoint RTX es un servicio de posprocesamiento para determinar la posición de la estación base y los puntos de control. Funciona en ITRF2014 época 2005 y está disponible en www.TrimbleRTX.com. La época actual de ITRF2014 da como resultado una pequeña diferencia entre las coordenadas de una posición en ITRF y las coordenadas de la misma posición en WGS84.
El Trimble CenterPoint RTX se distingue por QuickStart y CenterPoint RTX Fast Restart, que son funciones que le permiten reiniciar rápidamente el CenterPoint RTX en un punto conocido con precisión. Al iniciar el receptor en una ubicación conocida, o en la misma ubicación que estaba cuando se apagó por última vez, CenterPoint RTX puede inicializarse por completo en menos de 5 minutos.
Trimble xFill: los enlaces satelitales se encienden sin problemas si RTK Radio o Cellular/IP se pierden durante más de 200 segundos, mientras que las señales GNSS pueden perderse hasta cuatro minutos antes de que el receptor requiera una reinicialización completa. Proporciona respaldo de datos RTK y VRS. Se puede utilizar para compensar las interrupciones en la señal de corrección con alta precisión durante la duración de la interrupción y mitigar el daño. xFill se ejecuta sin problemas en segundo plano, calcula las posiciones de Trimble RTX y llena automáticamente los espacios en blanco si la fuente de corrección RTK o VRS del usuario se interrumpe debido a una falla en la señal celular o pérdida de radio. Las correcciones Trimble RTX se entregan vía satélite, lo que permite que las operaciones de campo continúen durante las interrupciones de la señal RTK/VRS y durante la mayoría de los períodos de interferencia que hacen que RTK no funcione. Xfill proporciona una precisión de posicionamiento cercana a CenterPoint RTX durante todo el período de interrupción, lo que amplía el servicio estándar, que está limitado a 5-20 minutos.
Cobertura | Segmento terrestre | Frecuencia |
---|---|---|
RTXWN | Oeste de América del Norte | 1557.8614 |
RTXCN | centro de america del norte | 1557.8150 |
RTXEN | Este de América del Norte | 1557.8590 |
RTXSA | America latina | 1539.8325 |
RTXAE | Europa/África | 1539.8125 |
RTXAP | Asia/Pacífico | 1539.8325 |
RTXIO [com. 3] | Asia Central | 1545.5300 |
El servicio se presta mediante suscripción.
Sistema OmniSTAR y Starfix DGPSSistema Starfix DGPS y OmniSTAR : respaldado por el sistema de coordenadas WGS84 de la empresa holandesa Fugro NV (sistema comercial). El servicio satelital OmiSTAR está diseñado para usarse solo en tierra, vías navegables interiores, puertos y bahías, mientras que el sistema Starfix DGPS se usa en barcos e instalaciones que operan en el mar) [22] . Al salir del área de cobertura, el servicio diferencial se apaga automáticamente, al regresar al área, se vuelve a encender automáticamente [23] . El segmento terrestre de OmniSTAR consta de 100 estaciones de referencia terrestres, 3 centros de carga de datos satelitales y 2 centros de control (Centros de control de red). Las correcciones se generan utilizando una técnica conocida como Estación base virtual (VBS).Opciones de suscripción de OmniSTAR VBS:
OmniSTAR opera satélites de comunicaciones geoestacionarios de Inmarsat , Mobile Satellite Ventures (MSV) y otros en ocho regiones que cubren la mayor parte de la masa terrestre de todos los continentes habitados de la Tierra.
Satélites OmniSTAR y cobertura regional [25] [26] [27] [28] [29]Cobertura | Segmento terrestre | Nombre del satélite | Tipo de satélite | Frecuencia |
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Zona MSV [com. cuatro] | Subzona este de EE. UU. (Este de EE. UU.) | MSV-E | MSV-1 (EE. UU.), MSV-2 (Canadá) y un poco más tarde MSV-SA (Latinoamérica) | 1557.8450 |
Subzona central de EE. UU. (Centro de EE. UU.) | MSV-C | MSV-1 (EE. UU.), MSV-2 (Canadá) y un poco más tarde MSV-SA (Latinoamérica) | 1557.8350 | |
Subzona occidental de EE. UU. (Oeste de EE. UU.) | MSV-W | MSV-1 (EE. UU.), MSV-2 (Canadá) y un poco más tarde MSV-SA (Latinoamérica) | 1557.8550 | |
América del Norte, Central y del Sur, incluido el Caribe (América del Norte, Central y del Sur, incluido el Caribe) | zona ASAT | ASAT [com. 5] | N / A | 1539.9325 |
Oeste del Océano Atlántico (Oeste del Océano Atlántico) | zona AORW | AOR-W | Inmarsat-3 F4 | 1539.9625 |
Europa, África y Oriente Medio (Europa, África y Oriente Medio) | zona ESAT | ESAT | Inmarsat-3F2 | 1539.9125 |
India, CEI, Oriente Medio (India, CEI, Oriente Medio) [com. 6] | zona IOR | IOR | Inmarsat-3F1 | 1539.9325 |
Sudeste de Asia, Australasia, Pacífico Occidental, Australia (Asia Pacífico) | Zona AUSAT | AUSAT | Delphini 1 | 1539.9625 |
Australia y la Cuenca del Pacífico (Australia y la Cuenca del Pacífico) | zona POR | POR [com. 7] | Inmarsat-3F3 | 1539.9525 |
Sistema Starfix DGPS - basado en frecuencias GNSS 2 y método PPP. El sistema incluye un segmento terrestre que consta de 60 estaciones terrestres (base o de control y corrección) y un segmento espacial: 4 naves espaciales Inmarsat (INMARSAT), en particular AOR-W (región occidental del Océano Atlántico (Inmarsat-3F4)), POR (Región del Océano Pacífico (Inmarsat-3F3)), IOR (Región del Océano Índico (Inmarsat-3F1)), ESAT (Región del Océano Atlántico Oriental (Europa) (Inmarsat-3F2)). El rango supera los 2000 km desde la costa. La cobertura del sistema es muchas áreas de las aguas de los mares y océanos adyacentes de todos los continentes, con la excepción de la costa del sudeste de África. Noreste de Asia (Rusia) y las regiones centrales del Océano Mundial. La precisión de posicionamiento declarada (con una probabilidad de 0,95) es de 1-2 m a una distancia de hasta 1000 km y de 3 m a una distancia de más de 2000 km. El segmento espacial transmite correcciones a una frecuencia de 1600 MHz. El formato de datos cumple con el estándar RTCM-104 versión 2.0. La recogida de datos se lleva a cabo en centros de control ubicados en Houston (EE.UU.), Perth (Australia) y Eike. (igual que para OmniSTAR ), donde se analiza y procesa conjuntamente su confiabilidad. Después del procesamiento, la información correctiva (correcciones diferenciales, parámetros de la estación base y un mensaje especial del estándar RTCM SC-104 ) se transmite a los usuarios [30] .
Sistema de navegación StarFire : respaldado por la empresa estadounidense John Deere (sistema comercial), sistema de coordenadas WGS84. Proporciona una precisión en un período de 24 horas de menos de 4,5 cm La idea de mapear el rendimiento utilizando receptores GPS y contadores de granos apareció en 1994. Sin embargo, la precisión del GPS, aún utilizando la disponibilidad selectiva, era demasiado baja. En 1997, se formó un equipo de ingenieros de John Deere , la Universidad de Stanford y la NASA del Laboratorio de Propulsión a Chorro [31] . Decidieron crear un sistema DGPS que fuera bastante diferente de sistemas similares como WAAS.
El sistema StarFire utiliza un método de doble frecuencia. Para ello, el receptor capta la señal P(Y), que se emite en dos frecuencias, L1 y L2, y compara la influencia de la ionosfera en el tiempo de propagación de ambas frecuencias (fases de 2 señales) y calcula la corrección mediante software especializado. En el momento del desarrollo, este era un método costoso en términos de electrónica. Después de calcular las correcciones en las estaciones base, la información se transmite al usuario. StarFire transmite estos datos a 300 bits por segundo, repitiendo una vez por segundo. Las enmiendas generalmente son efectivas dentro de unos 20 minutos.
En su despliegue inicial, StarFire utilizó siete estaciones de referencia en los Estados Unidos continentales. Las correcciones generadas en estas estaciones se envían a dos estaciones de procesamiento redundantes (una de las cuales comparte ubicación con el sitio de referencia/supervisión) y luego la señal resultante se transmite desde la estación de la costa este de EE. UU. Todas las estaciones están conectadas a través de Internet, con líneas ISDN dedicadas y enlaces VSAT como respaldo. Las señales recibidas se retransmitieron a través del satélite Inmarsat III.
Posteriormente, se crearon redes StarFire adicionales en América del Sur, Australia y Europa, cada una operando desde sus propias estaciones de referencia y transmitiendo datos a sus propios satélites. A medida que se expandió el uso de este sistema, se tomó la decisión de combinar las diversas redes "locales" en una sola red global. Hoy, la red StarFire opera veinticinco estaciones en todo el mundo, computando y transmitiendo datos.
El sistema SkyFix y SkyFix XP es operado por Racal Survey Limited y cubre las principales áreas del mundo donde se llevan a cabo los procesos más activos de extracción y exploración de recursos naturales. La transmisión de las correcciones diferenciales se realiza a través de los satélites de comunicaciones de Inmarsat . SkyFix proporciona una precisión de aproximadamente 3 my mejor en un área amplia; además, cuando se usan varios CCS, la precisión aumenta a 1 M. SkyFix implementa medios para monitorear el funcionamiento de los elementos del sistema, monitorear el rendimiento y la integridad. Los datos sobre cualquier falla se vuelven rápidamente conocidos por el consumidor. Racal Survey arrienda los canales de 4 satélites Inmarsat. Se supone que la red KKS incluirá unas 60 estaciones repartidas por todo el mundo. El sistema SkyFix debe usar no solo señales GPS, sino también GLONASS. El sistema incluye dos centros de control (en Aberdeen y Singapur), una red de estaciones de referencia en todo el mundo y varios monitores, 5 estaciones de descarga están ubicadas en Houston (EE. UU.), Abu Dibi (EAU), Ciudad del Cabo (Sudáfrica) Perth ( Australia), Gunhilly (Reino Unido). Para brindar información correctiva a los consumidores, el sistema SkyFix utiliza canales especializados en los satélites del sistema Inmarsat - AOR-E (Región del Océano Atlántico Este), AOR-W (Región del Océano Atlántico Oeste), IOR (Región del Océano Índico), POR ( Región del Océano Pacífico). El área de cobertura de SkyFix cubre todas las áreas principales de trabajo geodésico de alta precisión en todo el mundo, incluidas las áreas en alta mar. Se ubican las estaciones correctivas. [33]
SkyFix XP proporciona una precisión decimétrica (alrededor de 10 cm en planta y 15 cm en altura) para determinar las coordenadas sin restricciones en la distancia del receptor a las estaciones de referencia. SkyFix XP supera a todos los sistemas existentes en términos de precisión y velocidad en el posicionamiento de embarcaciones marítimas y fluviales, para la recopilación y el procesamiento de datos para la producción de petróleo y gas y la exploración de minerales, la construcción y los levantamientos hidrográficos.
SkyFix XP implementa una nueva técnica SDGPS que utiliza la red global de estaciones de referencia de Thales posicionadas para recibir continuamente datos de todos los satélites GPS para actualizar continuamente las correcciones diferenciales en las estaciones de referencia, lo que da como resultado una cobertura verdaderamente global de datos GPS de alta precisión.
SDGPS, como técnica de determinación de posiciones a partir de datos GPS, se basa en el uso de correcciones diferenciales asociadas a un satélite GPS específico de la constelación, y no a una estación de referencia específica. Logrado mediante el monitoreo continuo de los satélites en sus órbitas desde las estaciones de seguimiento de Thales Corporation, identificando así errores inaceptables para cada satélite y rechazando datos no confiables. Al mismo tiempo, se introducen correcciones troposféricas e ionosféricas locales basadas en mediciones de GPS de doble frecuencia. Los efectos de los reflejos múltiples y los retrasos internos del receptor se eliminan durante el posprocesamiento.
El sistema SkyFix XP difiere significativamente de los métodos GPS diferenciales tradicionales, que usan coordenadas de estaciones de referencia exactamente conocidas para determinar las correcciones diferenciales de las mediciones realizadas por los rovers en los satélites actualmente disponibles en la constelación GPS. Estas correcciones de pseudodistancia se transmiten en formato RTCM SC-104 para el cálculo de la posición. Este enfoque permite obtener una sola versión de las correcciones, que tiene en cuenta únicamente las fuentes de error asociadas a los datos de las estaciones de referencia disponibles. SkyFix XP elimina por completo tales restricciones sobre la distancia del receptor a las estaciones de referencia.
Ubicación de las estaciones centrales de SkyFixRegión | País | Ubicación |
---|---|---|
América del norte | Canadá | halifax |
EE.UU | San Francisco | |
tampa | ||
houston | ||
Nueva Orleans | ||
México | ciudad del carmen | |
Sudamerica | Brasil | Macaé |
Panamá | Panamá | |
Islas Malvinas | puerto stanley | |
África | Kenia | Mombasa |
Sudáfrica | Durban | |
ciudad del cabo | ||
Namibia | bahía de walvis | |
angola | Luanda | |
Gabón | puerto gentil | |
Nigeria | puerto harcourt | |
Mozambique | beira | |
Asia | Emiratos Árabes Unidos | Abu Dhabi |
India | Bombay | |
Japón | saporo | |
Hong Kong | ||
Filipinas | Manila | |
Malasia | Kuala Lumpur | |
Singapur | ||
Rusia | Nogliki | |
Indonesia | Riau | |
Australia | Australia | Darwin |
Apagador | ||
Escoba | ||
Adelaida | ||
Perth | ||
Sídney | ||
mojones | ||
Europa | España | Cádiz |
Italia | Roma | |
Noruega | Hamerfest | |
Bergen | ||
Bronnoysund | ||
molde | ||
Escocia | Samburgo | |
aberdeen | ||
Holanda | guarida helder | |
Suecia | Estocolmo | |
Inglaterra | Flamborough | |
Norwich | ||
Golfo de Vizcaya |
Los monitores de integridad están ubicados en Aberdeen (norte) y Ciudad del Cabo (sur), respaldo en Perth (sur) y Houston (norte) [34] [35]
Además, la red terrestre SkyFix es compatible con el sistema SDGPS, que se monitorea y opera las 24 horas del día. El error de precisión es inferior a 2 m, el área de cobertura centrada en la estación de corrección es superior a 2000 km, el ciclo de actualización de la información es de 5 segundos. Los sistemas Starfix utilizan mensajes RTCM SC-104 [36] .
Cobertura | Segmento terrestre | Nombre del satélite | Tipo de satélite | Frecuencia |
---|---|---|---|---|
Oeste del Océano Atlántico (Oeste del Océano Atlántico) | zona AORW | AOR-W | Inmarsat-3 F4 | |
Este del Océano Atlántico (Océano Atlántico Este) | Zona AORE | AOR-E | Inmarsat-3 F5 | |
India, CEI, Oriente Medio (India, CEI, Oriente Medio) [com. ocho] | zona IOR | IOR | Inmarsat-3F1 | |
Australia y la Cuenca del Pacífico (Australia y la Cuenca del Pacífico) | zona POR [com. 9] | POR | Inmarsat-3F3 |
El sistema de corrección diferencial basado en tierra ( GRAS - sistema de aumento regional basado en tierra )) es un sistema de corrección diferencial ( DGPS ) en el que se transmiten mensajes de información adicional a través de estaciones VHF terrestres dentro de la cobertura de la estación base. También se encuentra bajo el nombre de GBAS (sistema de aumento basado en tierra).
El suplemento terrestre GBAS incluye los siguientes elementos principales:
El ADPS ( Aviation Differential Subsystem ) es un sistema/subsistema diferencial destinado a mejorar el nivel de servicio de la aviación en las etapas de aproximación, aterrizaje y salida, así como para operaciones en tierra y maniobras en el área del aeródromo . Tienen cobertura local (por ejemplo, alrededor del aeropuerto). El objetivo principal de ADPS es garantizar la integridad, también mejora la precisión a 1 m [38] [39] . La designación rusa es LDPS (subsistema diferencial local) [comm. 10] [40] . En fuentes inglesas, se utilizan las abreviaturas GBAS ( sistema de aumento basado en tierra en inglés ) o LAAS ( sistema de aumento de área local en inglés ) [comm. 11] .
ADPS es un sistema crítico para la seguridad de la aviación civil y consta de un subsistema terrestre y un subsistema de posicionamiento de aeronaves. El subsistema de tierra proporciona a la aeronave datos de trayectoria de aproximación y, para cada satélite a la vista, información de corrección e integridad. Las correcciones permiten que la aeronave determine con mayor precisión su posición en relación con la trayectoria de aproximación. La infraestructura de tierra para ADPS consta de LKKS [42] . El radio de emisión es de 30 kilómetros. La cobertura de la señal está destinada a apoyar la transición de las aeronaves desde el espacio aéreo en ruta hacia el espacio aéreo del área terminal ya través de él [43] Frecuencias de transmisión de 108 a 118 MHz. El formato de las modificaciones del RTCM es SC 104. Estructuralmente es un monobloque. Los DPS locales tienen rangos máximos desde USSI (estación de recopilación de medidas unificadas) o transmisor de enlace de datos (LTD), hasta 50-200 km.[ aclarar ] Los LDPS suelen incluir un USSI (hay opciones con varios), equipos de mando y control (incluido el control de integridad), así como instalaciones de transmisión de datos. La ubicación de GBAS en el área del aeródromo crea las condiciones para la expansión de sus funciones y también facilita el mantenimiento. Es posible ejercer el control y la gestión de todos los objetos móviles ubicados en el área del aeródromo. [37] .
Estación de Control y Corrección Local (LKKS)El LCCS incluye:
El transmisor de radio VHF transmite correcciones, parámetros de integridad y varios datos locales asociados con el Sistema Geodésico Mundial (WGS84) [42] .
Según los datos de 2010, el Centro de Investigación "Geodinámica" es recomendado por el Comité Interestatal de Aviación (IAC) y el Ministerio de Transporte de la Federación Rusa para trabajar en soporte geodésico para la aviación. El Centro ha implementado más de 70 proyectos en aeropuertos de los países de la CEI en más de 40 helipuertos en Rusia [45] . Unos 40 aeródromos están equipados con el sistema LKKSA-A-2000 en Rusia [46] .
ADPS puede tener una arquitectura de cobertura de área extendida que cubra una determinada región (ERPA). El diámetro de la zona de trabajo del sistema regional suele ser de 500 a 2000 km. Puede tener una o más estaciones de recolección de medidas unificadas. En el caso de que la arquitectura del sistema asuma varios USSI, se organiza adicionalmente un punto de control. El subsistema de tierra transmite información correctiva a las señales de distancia a través de la transmisión VHF. Ejemplos de este tipo de RDPS son el sistema australiano de aumento regional basado en tierra (AGRAS), que cubre los territorios de Australia y Nueva Zelanda, y el sistema europeo Eurofix, en el que se utilizan estaciones de transmisión RSDN de fase de pulso Loran para transmitir correcciones a los consumidores. -C (eLoran) [46] .
MDPS (Subsistema Diferencial Marino)MDPS ( subsistema diferencial marino , inglés MDGPS - DGPS marítimo ) - el sistema (subsistema) se basa en estaciones transmisoras instaladas en varios puntos costeros, un centro de control, equipos GPS y comunicaciones en barcos. Complementa los sistemas de posicionamiento global al proporcionar correcciones de seudodistancia localizadas y transmisión de información auxiliar a través de una red de radiobalizas marítimas. Los datos se transmiten en formato RTCM SC-104 usando modulación de cambio mínimo (MSK). La transmisión se realiza en el rango de 285 kHz a 325 kHz, que se asigna para la radionavegación marítima (radiobalizas). Todas las USSI (estaciones de recolección de medidas unificadas) tienen un número de identificación individual transmitido en la señal DGPS. La precisión de posicionamiento es de 10 metros o mejor (en el caso de una constelación exitosa de satélites para el equipo de usuario, es decir, DOP < 2 o 3) [47] . La autonomía alcanza los 500 km. La tasa de transmisión de información correctiva varía de 25 a 200 bps.
El MDPS incluye desde una hasta varias USSI (estaciones de recolección de medidas unificadas) unidas en un clúster, equipos de control de clúster y control remoto (punto de control), líneas de comunicación de control/control directo e inverso. La lógica del trabajo es proporcionar una mayor precisión mediante el uso de un receptor GPS de referencia (estación base) ubicado en un punto con coordenadas conocidas, comparando las coordenadas de una ubicación conocida con lo que se recibe. A continuación, las correcciones de alcance de los satélites se calculan y transmiten en tiempo real por radio a los usuarios cercanos, que utilizan las correcciones para mejorar sus cálculos de posición [48] . [49] .
Tradicionalmente, el subsistema diferencial incluye:
USSI proporciona la formación de correcciones a las señales GLONASS/GPS y su transmisión según el estándar RTCM SC-104 . Para controlar el trabajo del USSI y controlar la transmisión de información de navegación, se crean puntos de control. Todas las operaciones de seguimiento y control se pueden realizar localmente desde cada una de las estaciones DGPS o remotamente desde un punto de control o centro de control, desde donde se pueden cambiar los parámetros y variables del servicio de corrección diferencial. Además, las USSI cuentan con aplicaciones informáticas que permiten el registro automático de datos. Los USSI están diseñados en una configuración redundante, lo que garantiza su confiabilidad y autonomía en caso de fallas y violaciones.
USSI (estación de recolección de medidas unificadas) incluye:
La tarea principal del punto de control (CP) es controlar la operación (mantenimiento) de las estaciones de recolección de medidas unificadas, las líneas de comunicación (RDSI, GSM o Inmarsat) entre ellas y el CP, y un canal especial de transmisión de datos ( ing. GIC - canal de integridad GPS ). Además de garantizar la integridad de las observaciones de los sistemas de radionavegación por satélite y la formación de datos de integridad para su transmisión a los consumidores [54] [37] .
Centro de control del sistema (SCC)NCC o unidad de control centralizada NDGPS (National DGPS) USA está ubicada en Alexandria, Virginia.
En Rusia para 2019 no hay un sistema MDPS civil unificado, respectivamente, no hay un centro de control único. Y los sistemas de tierra funcionan independientemente unos de otros.
MDPS en RusiaEn cuanto a los subsistemas diferenciales locales, los más elaborados son los temas de construcción de un DPS marítimo (MDPS) para áreas costeras locales basado en radiobalizas existentes que operan en el rango de onda media de 283.5-325.0 kHz. Según ellos, se llevaron a cabo actividades de I + D y actividades para su despliegue en la costa de Rusia y a lo largo de vías navegables interiores.
Casi todas las USSI operadas en Rusia operan de forma independiente entre sí, no forman un campo diferencial continuo y tampoco existe un control centralizado sobre la operación de las USSI existentes. Se debe formar un campo de navegación de radio continuo de la corrección diferencial GLONASS mediante la construcción de una red de subsistemas diferenciales locales (LDPS). Al mismo tiempo, la superposición de las áreas de trabajo de la USSI debe garantizarse en al menos un 10-15%, y se considera que un 30% es una superposición suficiente. [55] .
A partir de enero de 2010, como parte del IRPS de Rusia, solo el IRPS del Golfo de Finlandia (faro Shepelevsky) está desplegado y en funcionamiento regular.
En la operación de prueba están los MDPS de la región de Azov-Mar Negro, los mares Báltico, Caspio, Barents, Blanco y en Peter the Great Bay:
Novorossiysk USSI en Cabo Doob; Temryuk USSI en RC GMDSS Temryuk; Tuapse USSI en Cabo Kodosh; USSI MDPS en las aproximaciones a los puertos de Baltiysk y Kaliningrado, en el puerto de Baltiysk; Astrakhan USSI, puesto No. 2 del Canal Volga-Caspio; USSI del Mar Caspio, asentamiento de Makhachkala; USSI del Mar de Barents, península de Rybachy, faro de Tsyp-Navolok; Arkhangelsk USSI, faro de Mudyugsky; Golfo de Pedro el Grande, Cabo Povorotny; USSI en el faro de Van der Linda; USSI en Petropavlovsk-Kamchatsky; Sakhalin USSI, en el pueblo de Korsakov; USSI en la isla Oleniy; USSI en el río. Yenisei, rollo de Lipatnikovsky; USSI en Cabo Sterligov, USSI en aproximadamente. Stolbovoy y Kamenka, USSI en Cabo Andrei, Sabbet [56] , Indigirka.
En enero de 2010 en vías navegables interiores: USSI en Sheksna, Volgograd, Rostov-on-Don, Nizhny Novgorod, Kazan, Saratov, Samara, Perm, Krasnoyarsk, Irkutsk, Omsk, Khanty-Mansiysk, Pechora y Podkamennaya Tunguska [50] .
En enero de 2011, Transas completó el trabajo de puesta en operación de prueba USSI GLONASS/GPS en las vías navegables interiores de la Federación Rusa en la región de Omsk, Khanty-Mansiysk y Pechora [57] .
En septiembre de 2012, en el Ártico, en la Ruta del Mar del Norte, además del USSI existente en la isla de Oleniy, en el cabo Sterligov y en el río Indigirka, se puso en funcionamiento el USSI en las islas de Andrey, Stolbovaya y Kamenka [58] .
Por Decreto del Gobierno de la Federación Rusa del 15 de abril de 2014 No. 319, está previsto desplegar: USSI en las islas de Vize, Wrangel y Kotelny, en los asentamientos de Novorybnoye, Conduction y Pevek, en Cape Dezhnev [55 ] .
en 2015, USSI se instaló en la esclusa de Novosibirsk del río Ob en Novosibirsk [59] .
En 2017, el equipo se entregó en las ciudades de Rybinsk (FGBU "Canal de Moscú"), Surgut (FBU "Administración" Ob-Irtyshvodput "") y Barnaul (FBU "Administración de la cuenca de vías navegables interiores de Ob"), así como en el pueblo de Parkhomenko, Región de Volgogrado (FBU "Administración" Volgo-Don "") [60] .
En 2018, Rostelecom completó la instalación de dos USSI para procesar señales de sistemas satelitales GLONASS/GPS en las orillas de los ríos Ob y Tom en el pueblo de Samus, región de Tomsk y la ciudad de Barnaul, respectivamente [59] .
Sistema de posicionamiento de precisiónSTP ( sistema de posicionamiento de precisión ) en algunas fuentes aparece como ( SDGS - red de estaciones geodésicas diferenciales) - un complejo de hardware y software automatizado, que es una red controlada centralmente de estaciones de control y corrección, diseñada para proporcionar correcciones y servicios de posicionamiento [61] . El alcance de tales sistemas no es más de 50 km, proporcionan un nivel de precisión de centímetro a decímetro. Los requisitos de continuidad, disponibilidad e integridad para dichos sistemas pueden relajarse sustancialmente [62] [63] .
Cómo funcionaLas estaciones base (de referencia) de los sistemas de posicionamiento preciso se distribuyen uniformemente en toda el área de servicio. Cada estación base es portadora de las coordenadas geográficas del GNSS operado (WGS84, PZ-90, etc.). Además, los parámetros de la transición a sistemas de coordenadas verticales y planificadas locales se conocen de forma fiable. El sistema de posicionamiento de precisión se puede utilizar tanto en RTK como en modos cinemáticos de posprocesamiento . Para determinar las coordenadas en tiempo real, se utilizan estaciones equipadas con transmisores de radio o acceso a Internet. En estas estaciones se realizan continuamente mediciones GPS y sus resultados se transmiten al centro de control . Las correcciones diferenciales GPS recibidas se transmiten a los usuarios del sistema en frecuencias FM oa través de una dirección IP en formato RTCM SC-104 [62] . Al mismo tiempo, la precisión de determinar las coordenadas planificadas se logra al nivel de 1 m para usuarios del servicio de tipo básico (Básico) y menos de un metro para usuarios del servicio de tipo mejorado (Premium). El acceso a la SSTP es mediante suscripción. Para determinar las coordenadas en el modo de posprocesamiento, debe tener datos de al menos cuatro estaciones base. En este caso, se puede lograr la precisión centimétrica de los resultados en un sistema de coordenadas rectangulares. Los datos de las observaciones GPS diferenciales obtenidos después del procesamiento de las señales de todas las estaciones están disponibles para los usuarios 4 horas después del final de las mediciones. La información se puede transmitir desde el Centro de control a través de Internet oa través de canales de módem [64] [65] .
Metas y objetivosEl sistema de posicionamiento preciso opera sobre la base de estaciones geodésicas de referencia permanentes. El sistema proporciona correcciones diferenciales para determinar las coordenadas de los objetos en tiempo real ( RTK ), así como datos iniciales - archivos RINEX para el método Cinemático de Postprocesamiento [66] .
Composición de la STPLa estructura del STP incluye: redes de estaciones diferenciales satelitales en operación permanente, servidores con software especial, canales de comunicación diseñados para controlar la operación de las estaciones diferenciales y transmitir información correctiva satelital a los usuarios que realizan mediciones satelitales por métodos relativos [61] .
El sistema de corrección diferencial autónomo (ABAS - Aircraft- Based Augmentation Systems ) es un sistema de corrección diferencial ( DGPS ) en el que se generan mensajes de información adicionales de forma independiente, es decir, de algoritmos internos.
Los sistemas autónomos, implementados a bordo de submarinos o a bordo de aeronaves, utilizan métodos autónomos de monitoreo de integridad RAIM y AAIM.
La adición aerotransportada de ABAS es esencialmente una mejora en el sistema autónomo de monitoreo de integridad y se conoce comúnmente como RAIM. Con la ayuda de toda la información de navegación disponible a bordo, otros sistemas de consumo a bordo y un potente procesador, se proporcionan las características requeridas del software de navegación [37] .
Métodos de determinaciones relativas de GPS utilizando al menos dos antenas combinadas en un solo sistema. Consiste en el procesamiento de mediciones reales (obtenidas) por los datos de medición iniciales (precisión de hasta 1-2 cm). Conociendo la "geometría" entre los centros de fase de las antenas, un triángulo básico o un vector, es posible realizar una corrección diferencial de las medidas primarias y recalcular las coordenadas del centro matemático del sistema. El algoritmo de "arranque en frío" se repite varias veces, con cierta discreción (frecuencia), lo que permite afinar los datos iniciales.
Una vez que se inicia el sistema, comienza a funcionar el sistema RAIM, que analiza la información entrante. Si es necesario, RAIM rechaza los satélites cuyos datos no se pueden utilizar en su totalidad para los cálculos de rendimiento de navegación. Por cada satélite rechazado, debe haber 5 satélites activos. . Con una calidad y cantidad insuficiente de satélites observados, el sistema comienza a utilizar información adicional del procesador, introduce correcciones[ ¿Qué? ] o reemplace los satélites faltantes por satélites virtuales. El período de reemplazo depende de la potencia del procesador, el software y la información estadística inicial.
Los datos del sistema deben actualizarse cada 4 horas (el momento de la actualización completa de las pléyades/constelación de satélites de navegación) y/o cada 3000 km de alcance (cobertura de las pléyades/constelación de satélites de navegación). Realizado de antemano por un conjunto redundante de receptores (los períodos de desincronización óptimos son 2 horas y 1500 km, respectivamente) .
La arquitectura de los sistemas ABAS es redundante y autosuficiente con doble redundancia en todos los equipos clave, lo que permite determinar de forma independiente las coordenadas (posicionamiento con una calidad suficientemente alta) y garantiza un funcionamiento sin fallos.
Para cualquier sistema ABAS, uno de los parámetros definitorios de la “arquitectura” es la configuración. Hay 2 tipos principales: dinámico y estático.
Estático : consiste en la ubicación de antenas (centros de fase) en forma derivada. Requiere más antenas para un buen rodamiento . Asegura redundancia y largos periodos de desincronización.
Dinámico : consiste en la ubicación de antenas (centros de fase) en una línea (vector) a lo largo del eje de la portadora. Se instala en objetos con una velocidad de movimiento importante. Requiere menos antenas. Por lo general, se instala en aviones. Da buenos resultados en el proceso de movimiento. Uno de los receptores está instalado en la proa del portaaviones y se considera la " cabeza ", el segundo en la popa y se define como la " cola ". Aplicando métodos cuasi-diferenciales en orden directo e inverso, con suficiente discreción (frecuencia), es posible calcular los acimutes de movimiento entre sí. Requiere un reinicio regular de la información: actualizaciones de cuadros.
El sistema ABAS incluye 4 elementos.
Algoritmo de Posicionamiento Primario
navegación | Sistemas de|||||||
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Satélite |
| ||||||
Terrestre | |||||||
Sistemas de corrección diferencial |