Corectii DGPS disponibile la statia GPS permanenta "BUCU"

Aplicatia "EUREF-IP"

Introducere

Aplicatia GNSS prezentata este dezvoltata in cadrul unui proiect mai larg, international, denumit “Euref-IP”la care participamai multe tari europene intre care si Romania, prin intermediul Facultatii de Geodezie din cadrul Universitatii Tehnice de Constructii Bucuresti. Coordonarea proiectului este asiguratade catre BKG Frankfurt a.M., Germania si EUREF (Bruxelles, Belgia).

Proiectul este axat pe utilizarea sistemului GNSS-GPS in determinarea unor pozitii, navigatie si monitorizare pe baza principiilor de navigatie diferentiala(D-GNSS) si/sau cinematicain timp real (RTK-Real Time Kinematic). Aplicatia dezvoltataare ca obiectiv central imbunatatirea solutiilor de navigatie in timp real sau in mod post-procesare utilizand un singur receptor GNSS si corectii diferentiale si/sau RTK. Precizia pozitiilor determinate in navigatie sau monitorizare se va imbunatati de la circa 10…100m la 1m sau chiar mai putin.

Aplicatia este recent implementatain cadrul statiei GPS permanente “Bucu”(Bucuresti) din Facultatea de Geodezie, statie inclusain reteaua EUREF-PN (European Reference Frame –Permanent Network).

Specificul aplicatiei este dat de faptul catransmisia corectiilor diferentiale sau RTK are loc prin intermediul internetului (IP-Internet Protocol), lucru care reduce mult costurile de transmisie.

Sfera de implementare a aplicatiei este foarte larga, fiind vorba despre majoritatea sistemelor de navigatie si monitorizare pe baza GNSS. Desi avand la bazain prezent sistemele de pozitionare globala NAVSTAR-GPS sau GLONASS, principiile de functionare ale aplicatiei si modalitatile de implementare in practicavor fi similare si dupadezvoltarea sistemului de pozitionare GALILEO.

Principiile pozitionarii D-GNSS

Pozitionarea absolutadiferentialaeste o tehnicade pozitionare prin care se determinapozitia unui receptor, de regulamobil (B), pe baza observatiilor directe spre sateliti si a unor corectii (diferentiale) transmise (in timp real) de la un alt receptor (A) fix, numit si receptor-baza.

Pseudodistantele masurate de receptorul mobil (B) sunt corectate pe baza corectiilor diferentiale obtinute de la receptorul baza, iar apoi are loc o pozitionare absoluta(punctuala). Aceste corectii diferentiale imbunatatesc precizia de pozitionare.
Corectiile transmise de receptorul-bazapot fi:
a) corectii de pseudodistante (PRC-Pseudo-Range-Corrections, engl.);
b) corectii de variatie a pseudodistantelor (RRC-Range Rate Corrections, engl.).

Metoda DGPS (Differential GPS) este larg aplicataazi in special in aplicatii negeodezice (transporturi, navigatie, turism, s.a.). Existasisteme DGPS cu diverse precizii de pozitionare intre care si sisteme DGPS cu precizie de pozitionare centimetrica.


Functiuni
Sistemul indeplineste urmatoarele functii principale:
- colectarea corectiilor diferentiale sau/si RTK de la unul sau mai multe receptoare GNSS (de regula, statii permanente);
- realizarea legaturilor de comunicatie de la receptor la calculator si invers;
- procesarea datelor primare = generarea corectiilor diferentiale si/sau RTK, cu ajutorul sistemului de calcul;
- transmiterea corectiilor diferentiale generate folosind internetul (protocol TCP/IP, HTTP);
- receptia corectiilor diferentiale de catre receptoarele GNSS mobile folosind internetul (protocol TCP/IP, HTTP) si alte sisteme de comunicatie in timp real (GSM, GPRS etc.);
- administrarea datelor transmise/receptionate la/dinspre difuzorul de servicii DGNSS si RTK.



Specificatii de cerinte software

Administrarea fluxului de date din cadrul unui serviciu de tip D-GNSS se realizeazacu ajutorul unor programe specializate. Aceste programe vizeaza:
-   functiile de generare a corectiilor diferentiale si/sau RTK ( aceste programe sunt specifice receptoarelor GNSS, dar formatul de iesire al datelor este standardizat);
-   functiile de transfer a datelor de la receptorul GNSS la sistemul de calcul (in general nu depind de tipul receptorului satelitar);
-   functiile de verificare, validare, arhivare a datelor;
-  functiile de difuzare a corectiilor diferentiale in mod direct (spre utilizatori) sau indirect (prin intermediul unui serviciu specializat);
-   functii de monitorizare a datelor transmise, eventual a utilizatorilor serviciului D-GNSS (RTK).
In cadrul proiectului European EUREF-IP s-a dezvoltat un pachet de programe denumit Ntrip (Networked Transport of RTCM via Internet Protocol), care realizeazatotalitatea functiilor necesare prezentate mai sus.

Pachetul de programe Ntrip

Ntrip include un protocol de sine statator bazat pe HTTP –Hypertext Transfer Protocol si adaptat la cerintele de transfer al datelor GNSS. El permite difuzarea corectiilor diferentiale (in format RTCM-104) sau al altor tipuri de date GNSS, spre utilizatori stationari sau in miscare, prin intermediul internetului. Ntrip permite accesul internet prin retele mobile bazate pe IP, cum sunt retelele GSM, GPRS, EDGE sau UMTS.
Caracteristici principale:
-   Este bazat pe protocolul foarte popular HTTP find usor de implementat de diferite platforme ale unui utilizator;
-   Nu este destinat unui numar limitat de formate fiind utilizabil la distributia oricarui tip de date GNSS;
-   Poate servi la utilizarea in masaa serviciului D-GNSS prin diseminarea simultanaa sute de tipuri de date spre mii de utilizatori;
-   Nu este neaparat necesar ca difuzorii de date GNSS si utilizatorii saintre in contact direct (pe internet), astfel incat este protejatareteaua localaa difuzorilor;
-   Permite transferul datelor pe orice tip de retea mobiladatoritautilizarii protocolului TCP/IP (conversie SERIAL>TCP/IP, care poate fi reconvertit TCP/IP>SERIAL la utilizator).

• Pachetul include 3 module principale: NtripClient, NtripServer si NtripCaster.

NtripServer – realizeazatransferul fluxului de date spre o locatie precizata;
NtripCaster – componenta principalaa sistemului de programe, realizand colectarea datelor diferentiale, validarea acestora, monitorizarea fluxului de date, securitatea accesului, diseminarea datelor;
NtripClient – permite accesarea datelor difuzate de NtripCaster de catre utilizatori.

Protocolul TCP/IP utilizat in modulele Ntrip permite detectarea automataa pierderii legaturii intre componentele sistemului (modulele softului) si reconectarea automatala disparitia acestei intreruperi.
In figura de mai jos este prezentatastructura de principiu a sistemului de programe Ntrip.


Proiectul pilot - primele rezultate

Proiectul "EUREF-IP" demarat in anul 2003 include serviciul de date diferentiale din cadrul Facultatii de Geodezie Bucuresti –Statia GPS permanenta “Bucu”. Statia permanentadispune in prezent de toate echipamentele necesare functionarii acestui serviciu. Pe baza acestora si a modulelor software disponibile s-au realizat primele testari. Ele au vizat:
-   generarea corectiilor D-GPS in format RTCM;
-   transmiterea corectiilor D-GPS prin intermediul internetului;
-   receptia corectiilor D-GPS prin intermediul internetului;
-   monitorizarea functionarii serviciului de distributie a corectiilor D-GPS (in prezent prin intermediul BKG-Frankfurt a.M. si Euref);
-   posibilitatile de creare a unui serviciu national de tip D-GNSS in Romania;
-   posibilitatile de utilizare ale serviciului D-GNSS in diverse aplicatii (va fi experimentat pe deplin dupace se va dispune de echipamentele necesare unui utilizator al serviciului).

Echipamente utilizate in cadrul proiectului "EUREF-IP" la statia GPS permanenta "Bucu"