При представлении наземной дифференциальной системы позиционирования в предыдущем разделе было упомянуто, что дифференциальная система состоит из трех частей: базовой станции, мобильной станции и линии связи. Расстояние передачи линии связи является важным фактором при определении дифференциального позиционирования. Если в качестве канала связи используется канал передачи данных беспроводной связи, диапазон дифференциального позиционирования обычно находится в пределах десятков километров. Существует ли линия связи, которая может передавать информацию дифференциальной коррекции в радиусе нескольких тысяч километров, гарантируя, что мобильные станции в радиусе нескольких тысяч километров смогут получать информацию дифференциальной коррекции, тем самым получая высокоточные результаты дифференциального позиционирования?
Да, это звездная разница. Дифференциал спутникового базирования использует геостационарные спутники в качестве каналов связи для трансляции информации о дифференциальных поправках в зоне покрытия в несколько тысяч километров.
Фундаментальный
Сравнение с разницей в фундаменте
Крупнейшие в мире спутниковые дифференциальные системы
Как приемник GNSS получает дифференциальную информацию?
Точность дифференциального позиционирования на основе спутниковых данных
Фундаментальный
Спутниковая дифференциальная система в основном состоит из наземных опорных станций, наземных сетей связи, главных станций управления, геосинхронных спутников и т. д. по всему миру. Принцип работы и процесс всей системы разделены на следующие части:
Наземные опорные станции принимают сигналы со спутников ГНСС и точно измеряют временные задержки и ошибки спутниковых сигналов. Поскольку наземные опорные станции расположены по всему миру, они могут одновременно принимать сигналы всех спутников всей группировки GNSS и точно измерять информацию о задержке и ошибках всех спутников.
Информация о задержке и ошибках, измеряемая наземной опорной станцией, собирается на главную станцию управления через наземную сеть связи (в основном наземные оптические и телекоммуникационные сети);
Главная станция управления обрабатывает полученные данные для выявления отклонений орбиты спутников, отклонений часов и задержек на пути распространения сигнала (особенно в ионосфере и тропосфере) и на этой основе формирует корректирующую информацию: включая ошибку эфемерид каждого спутника, ошибки часов и оценки ионосферных задержек в конкретных регионах и т. д.;
После того, как главная станция управления вычисляет информацию о поправках, она передает информацию о поправках на геостационарный спутник через канал передачи спутниковой восходящей линии связи.
Геостационарные спутники передают корректирующую информацию в соответствии с предписанным форматом кадра.
Приемник GNSS пользователя получает поправочную информацию от геосинхронных спутников и исправляет ошибки орбиты спутников, отклонения часов и ошибки распространения сигнала во время вычислений позиционирования.
СБАС сервис
Сравнение с разницей в фундаменте
Сравнить товары
Спутниковый дифференциал (SBAS)
Фундаментальный дифференциал (GBAS)
|
|
|
Покрытие | Охватывайте большую территорию, например, целый континент или межконтинентальный регион. | Охват относительно небольшой, обычно ограничивается территориями от нескольких километров до десятков километров. |
Согласованность обслуживания | Все пользователи в зоне покрытия спутникового сигнала могут получать одинаковую информацию о поправках. | Благодаря специальной системе пользователи получают корректирующую информацию, которая наиболее близка им и наилучшим образом соответствует их требованиям. |
Специфика | Не является эксклюзивным для какого-либо отдельного пользователя или организации: любой пользователь в зоне покрытия может получить его бесплатно. | Обычно это дифференциальная система, созданная самими пользователями для обслуживания конкретных предприятий. |
канал связи | Доставка информации о дифференциальных поправках через спутник в качестве канала связи. | Обычно информация дифференциальной коррекции передается через наземные сети связи и линии беспроводной связи. |
Цена | Это может работать, если у вас есть приемник GNSS, который бесплатен для пользователей. | Необходимость инвестировать в наземное оборудование или платить за обслуживание. |
точность позиционирования | Точность позиционирования обычно близка к 1 м, а точность относительно низкая. | Точность позиционирования может составлять менее одного метра, а точность относительно высока |
Вообще говоря: SBAS больше подходит для приложений, требующих широкого охвата и не очень высоких требований к точности, тогда как GBAS больше подходит для сценариев приложений, требующих чрезвычайно высокой точности и имеющих относительно ограниченную сферу использования.
Крупнейшие в мире спутниковые дифференциальные системы
В настоящее время основными дифференциальными системами спутникового базирования в мире являются:
WAAS (Глобальная система расширения) в США: существует около 3 геостационарных спутников, покрывающих Северную Америку и прилегающие к ней территории.
Европейская служба геостационарной навигации EGNOS (Европейская геостационарная навигационная служба): имеется 3 спутника, в основном обслуживающих Европу.
Японская QZSS (система спутникового расширения MTSAT): обслуживает Японию и прилегающие территории.
Индийская система GAGAN (GPS Aided Geo Augmented Navigation): разработана для повышения точности и целостности авиационной навигации над Индией.
Китайская навигационная спутниковая система «Бэйдоу» (BDS): в настоящее время имеется 5 спутников, обеспечивающих региональные услуги в Азиатско-Тихоокеанском регионе Земли;
Когда мы наблюдаем интерфейс выходной информации приемника GNSS, когда идентификатор спутника, отображаемый на интерфейсе программного обеспечения, является SBAS, спутник является спутником на дифференциальной геосинхронной орбите.
Как приемник GNSS получает дифференциальную информацию?
В наземной дифференциальной системе как базовая станция, так и мобильная станция оснащены линиями связи, а передача данных дифференциальной коррекции реализуется по линиям беспроводной связи. Канал связи с приемником GNSS представляет собой два совершенно отдельных компонента. Приемники GNSS должны полагаться на беспроводные каналы связи для получения информации о дифференциальных поправках.
Итак, в спутниковом дифференциальном режиме у пользователей есть только приемники GNSS и нет каналов беспроводной связи. Как получить информацию о дифференциальной поправке, передаваемую спутниками?
Этот вопрос уже рассматривался при создании спутниковой дифференциальной системы.
Радиочастотные точки, передаваемые дифференциальными геостационарными спутниками, обычно совпадают с полосами частот L1 и L2, используемыми системой GPS. Существующие приемники GNSS обычно могут принимать дифференциальную информацию со спутников.
Система WAAS в США использует для передачи сигналов те же частоты L1 и L2, что и GPS. Эти частоты: частота L1: 1575,42 МГц, частота L2: 1227,60 МГц;
Европейская система EGNOS использует 2 диапазона частот для передачи информации о дифференциальных поправках:
Частота L1: 1575,42 МГц, что соответствует частоте L1 GPS и используется для предоставления основных услуг позиционирования и корректирующей информации.
Частота E5: 1191,795 МГц, такая же, как частота E5 Galileo, используется для обеспечения более высокой точности и целостности услуг.
Японская система QZSS использует 4 диапазона частот для передачи информации о дифференциальных поправках:
Частота L1: 1575,42 МГц, такая же, как частота L1 GPS, для совместимости с системами GPS.
Частота L2: 1227,60 МГц, что соответствует частоте L2 GPS и используется для предоставления высокоточных услуг.
Частота L5: 1176,45 МГц, такая же, как частота L5 GPS, предназначенная для гражданской авиации и служб более высокой производительности.
Частота L6: 1278,75 МГц, уникальная частотная точка QZSS, используемая для передачи расширенной информации и дополнительных услуг.
Китайская система навигации и позиционирования Beidou использует для вещания диапазон частот B1C (тот же диапазон частот, что и GPS L1, 1575,42 МГц) и диапазон частот B2a (тот же диапазон частот, что и GPS L5 и Galileo E5a) спутника геостационарной Земли (GEO). информация о региональной дифференциальной коррекции, предоставляющая информацию для прилегающих территорий вокруг Китая. Пользователи предоставляют информацию об ошибке орбиты спутника Beidou, ошибке часов и информации об исправлении ионосферных ошибок.
Точность дифференциального позиционирования на основе спутниковых данных
При позиционировании приемник GNSS использует широковещательную эфемеридную и временную информацию спутника GNSS, а также спутниковую дифференциальную информацию, передаваемую спутником геостационарного спутника (GEO), для выполнения дифференциального позиционирования. После использования спутникового дифференциала точность позиционирования приемника GNSS может быть близка к 1 м, что примерно соответствует уровню 1,5–3 м.