Куда добирается GPS

Автор оригинала: Alexandra Witze
  • Перевод

Пять возможностей спутниковой навигационной системы, о которых вы не подозревали



Высокоточная GPS-станция на гребне Форда на Земле Мэри Бэрд в Антарктике. Является частью полярной наблюдательной сети Земли (POLENET), собирающей измерения, касающиеся GPS и сейсмической активности, чтобы лучше понимать поведение ледяного покрова. Это один из примеров различных данных, получаемых учёными за счёт GPS-инструментов.

Вы можете считать себя экспертом по навигации в городских условиях при наличии у вас смартфона. Вы, возможно, даже гуляете по пересечённой местности с GPS-навигатором, чтобы не заблудиться в глуши. Но вы наверняка удивитесь, узнав на какие вещи способна GPS – система глобального позиционирования, лежащая в основе всей современной навигации.

GPS состоит из созвездия спутников, отправляющих сигналы на поверхность Земли. Простейший GPS-приёмник, как тот, что есть в вашем смартфоне, определяет ваше местонахождение – в радиусе 1-10 метров – измеряя время прихода сигналов от четырёх или более спутников. С более модными (и дорогими) GPS-приёмниками учёные могут узнавать своё местонахождение с точностью до сантиметров или даже миллиметров. Используя эту уточнённую информацию и новые способы анализа сигналов, исследователи обнаруживают, что GPS способна рассказать им о планете гораздо больше, чем считалось ранее.

За последнее десятилетие всё более быстрые и точные GPS-устройства позволили учёным узнать, как движется земля во время землетрясений. GPS привели к созданию более точных систем, предупреждающих о таких природных катастрофах, как наводнения и извержения вулканов. Исследователи даже собрали на коленке GPS-приёмники, работающие как датчики уровня снега, измерители приливов и другие неожиданные инструменты, измеряющие состояние Земли.

«Люди думали, что я сошёл с ума, когда я начала рассказывать об этих способах применения», — говорит Кристин Ларсон, геофиизк из Университета Колорадо-Бордер, под чьим руководством было сделано множество открытий, описанных в ежегодном отчёте о Земле и планетарных 2019 Annual Review of Earth and Planetary Sciences. «Но оказалось, что мы смогли это сделать».

Вот несколько неожиданных вещей, которые, как лишь недавно догадались учёные, можно сделать при помощи GPS.

1. Почувствовать землетрясение


Веками геологи полагались на сейсмометры, измеряющие земную тряску, чтобы оценить силу и масштаб землетрясения. GPS-приёмники служили другой цели – они отслеживали геологические процессы, происходящие на гораздо меньших масштабах, к примеру, скорость, с которой плиты земной коры трутся друг об друга в процессе тектоники плит. Так что GPS может сообщить учёным о скорости, с которой противоположные стороны разлома Сан-Андреас движутся относительно друг друга, а сейсмометры измеряют колебания земли, когда этот разлом переживает землетрясение.

Большинство исследователей просто не знали, что GPS может измерять местоположение с достаточной точностью и скоростью для того, чтобы оказаться полезным в оценке землетрясений. Но оказывается, что учёные могут выжать дополнительную информацию из сигналов, передаваемых GPS-спутниками на Землю.

Эти сигналы приходят в двух компонентах. Одна из них – уникальная последовательность нолей и единиц, или код, передаваемый каждым из GPS-спутников. Вторая – сигнал несущей частоты, передающий код со спутника. Поскольку у несущего сигнала длина волны меньше – и составляет всего 20 см – по сравнению с большей длиной волны, передающей код, и способной может достигать десятков или сотен метров, несущий сигнал даёт возможность обозначить точку на поверхности Земли с большой точностью. Учёным, наблюдателям, военным и другим людям часто требуется очень точное GPS-местоположение, и для этого нужен лишь более сложный GPS-приёмник.


Как работает GPS: GPS-приёмник, как тот, что есть в вашем смартфоне, определяет ваше местонахождение измеряя расстояние до трёх спутников. Четвёртый синхронизирует часы в приёмнике и спутниках.
Трилатерация: зная расстояние X до спутника 1, вы знаете, что находитесь в любой точке серого круга (или сферы, в трёхмерном пространстве). Зная расстояние Y до спутника 2, вы понимаете, что можете находиться в одной из двух точек пересечения кругов. Зная расстояние Z до спутника 3, вы понимаете, в какой из двух точек находитесь. Четвёртый спутник синхронизирует часы в приёмнике и спутниках.


Инженеры также улучшили скорость обновления информации о местонахождении в GPS-приёмниках, так, что они уже умеют обновлять её по 20 раз в секунду, или даже чаще. Как только исследователи поняли, что могут так быстро получать результаты измерений, они начали использовать GPS для изучения движения земли во время землетрясений.

В 2003 году, в одном из первых исследований такого рода, Ларсон с коллегами использовали GPS-приёмники, расставленные по западу США, чтобы изучать сдвиги земли при проходе сейсмических волн от землетрясения на Аляске магнитудой 7.9. К 2011 году исследователи смогли собрать GPS-данные по землетрясению магнитудой 9.1, разрушившей Японию, и увидели, что морское дно во время землетрясения сдвинулось на невероятные 60 метров.

Сегодня учёные более широко изучают возможности GPS по оценке землетрясений. Диего Мелгар из Орегонского университета в Юджине и Гэвин Хейс из геологической службы США в Голдене, Колорадо, изучили 12 происшедших ранее крупных землетрясений, чтобы узнать, можно ли было с первых секунд землетрясения предсказать его полный масштаб. Учитывая информацию, полученную с GPS-станций, расположенных рядом с эпицентром землетрясения, учёные смогли за 10 секунд определить, достигнет ли магнитуда землетрясения пагубных 7 баллов или совершенно разрушительных 9.

Исследователи с западного побережья США даже включают GPS в свою нарождающуюся систему раннего предупреждения о землетрясениях, распознающую колебания земли и уведомляющую людей в удалённых городах, дойдут ли эти колебания до них. В Чили строят собственную GPS-сеть, чтобы быстрее получать более точную информацию, которая может помочь подсчитать вероятность появления цунами после землетрясения, произошедшего рядом с берегом.

2. Отслеживать состояние вулкана


Кроме землетрясений, GPS помогает представителям власти быстрее реагировать на другие природные катаклизмы.

К примеру, у многих станций наблюдения за вулканами есть GPS-приёмники, расставленные по тем горам, за которыми они следят, поскольку, когда под землёй начинает двигаться магма, это часто заставляет сдвигаться и поверхность. Наблюдая, как GPS-станции вокруг вулкана поднимаются или опускаются, исследователи могут лучше представить, где именно течёт расплавленный камень.

Перед крупным извержением вулкана Килауэа на Гавайях в 2018 году, исследователи использовали GPS, чтобы понять, какие части вулкана двигаются быстрее всего. Власти использовали это для того, чтобы решать, какие части острова нужно эвакуировать.

Photo shows a GPS antenna perched on rock on the shore of the Kachemak Bay, Alaska. Underneath, a graph shows the variation in the height of the tide over a two-week period.


Измерение уровня воды при помощи GPS. На фото GPS-станция стоит на берегу залива Качемак на Аляске. Данные с этого приёмника хорошо сочетаются с данными измерений приливов, ведущихся неподалёку для национального управления океанами и атмосферой (график внизу). Это демонстрирует, как GPS-сигналы можно использовать для отслеживания изменяющихся уровней воды.

Данные с GPS могут оказаться полезными даже по окончанию извержения. Поскольку сигналы идут от спутников на землю, им приходится проходить через материал, извергающийся из вулкана в воздух. В 2013 году исследователи изучали GPS-данные, полученные с извержения вулкана Редаут на Аляске, происшедшего за четыре года до этого, и обнаружили искажение сигналов, начавшееся вскоре после начала извержения.

Изучая искажения, учёные могли оценить количество выброшенного пепла и скорость его движения. В последовавшей работе Ларсон назвала это "новым способом обнаружения вулканических выбросов".

Они с коллегами работали над способами осуществления подобных измерений при помощи GPS-приёмников похожих на те, что устанавливают в смартфоны, вместо дорогого оборудования. Это могло бы позволить вулканологам развернуть сеть из относительно недорогих приёмников и отслеживать вулканические выбросы во время их поднятия. Вулканические выбросы представляют серьёзную проблему для самолётов, которым приходится облетать столбы пепла, опасаясь, что частицы забьют их реактивные двигатели.

3. Изучать снежный покров


Некоторые из самых неожиданных примеров использования GPS проистекают из недостатков – частичного отражения сигнала от земли.

Типичный GPS-приёмник, как в вашем смартфоне, в основном воспринимает сигналы, идущие напрямую от GPS-спутников у вас над головой. Но он также получает и сигналы, отразившиеся от земли, по которой вы ходите, и попавшие после этого в смартфон.

Годами учёные считали эти отражённые сигналы простым шумом, что-то типа эхо, загрязняющего данные и усложняющие разбор сигналов. Но примерно 15 лет назад Ларсон и другие начали думать над тем, нельзя ли воспользоваться свойствами эхо в научных GPS-приёмниках. Они начали изучать частоты сигналов, отражающихся от земли, и то, как они комбинируются с сигналами, пришедшими напрямую со спутника. А из них можно вывести свойства поверхности, отражающей это эхо. «Мы провели реверс-инжиниринг этого эха», — говорит Ларсон.


Всё больше исследователей используют отражённые GPS-сигналы в качестве датчиков для изучения, к примеру, круговорота воды. Между сигналами, отражёнными от голой почвы, от снежного покрова, от травы или мокрой почвы есть отличия.

Такой подход позволяет учёным узнавать свойства земли под GPS-приёмником – к примеру, содержание в ней влаги или количество скопившегося снега (чем больше выпадает снега, тем меньше расстояние от эха до передатчика). GPS-станции могут работать датчиками снега, измеряя его глубину, например, в горной местности, где он является основным источником воды.

Эта техника также хорошо работает в Арктике и Антарктике, где небольшое количество погодных станций отслеживают снегопады круглый год. Мэтт Зигфрид, сейчас работающий в Колорадской шахтной школе в Голдене, и его коллеги изучали накопление снега близ 23 GPS-станций в западной Антарктике с 2007 по 2017. Они обнаружили, что могут напрямую измерять изменяющийся снег. Это очень ценная информация для исследователей, пытающихся оценить, сколько снега в Антарктической ледяной шапке накапливается каждый год – и сравнить с количеством тающего снега каждое лето.

4. Почувствовать погружение в воду


GPS начиналась как способ измерить своё положение на земле, однако она оказывается полезной и для отслеживания изменений в уровне воды.

В июле Джон Галецка, инженер из геофизической исследовательской организации UNAVCO в Болдере, Колорадо, устанавливал GPS-станции в Бангладеш, на месте слияния рек Ганг и Брахмапутра. Это было нужно для подтверждения гипотезы о том, что наносы в реке сжимаются и земля постепенно тонет, из-за чего может повышаться уязвимость прилегающих территорий при наводнении во время тропических циклонов и из-за подъёма уровня моря. «GPS – потрясающий инструмент, способный помочь найти ответ на этот вопрос, и не только», — говорит Галецка.

В фермерском сообществе Сонатала, на краю мангрового леса, Галецка с коллегами расположили GPS-станцию на бетонной крыше местной школы. Вторую станцию они расположили неподалёку, на стальном пруте, вбитом в заливное поле. Если земля действительно медленно погружается в воду, тогда данные со второй GPS-станции будут выглядеть так, будто она медленно вылезает из земли. Измеряя эхо от GPS под станцией, учёные могут получать такие данные, как количество воды, заливающей рисовое поле во время сезона дождей.

GPS-приёмники могут помогать даже океанографам и морякам, играя роль измерителей приливов. Ларсон наткнулась на этот вариант, работая с данными от GPS из залива Качемак на Аляске. Станцию там установили для изучения тектонической деформации, однако Ларсон заинтересовалась ею потому, что в этом месте наблюдаются самые сильные перепады между приливом и отливом в США. Она изучила сигналы с GPS, отражавшиеся от воды, и попадающие в приёмник, и смогла отслеживать изменения уровня воды почти так же точно, как реальный измеритель уровня, находящийся в гавани неподалёку.

Это может помочь учёным в тех местах, где не установлено долгосрочных датчиков приливов, но есть GPS-станции.


Жители Сонаталы копают траншею для кабеля GPS-антенны.

5. Анализировать атмосферу


Наконец, GPS может выдавать информацию и о небе, такими способами, которые не приходили в голову учёным ещё несколько лет назад. Водяной пар, электрически заряженные частицы и другие факторы могут задерживать GPS-сигналы, проходящие сквозь атмосферу, и это позволит исследователям делать новые открытия.

Одна группа учёных использует GPS для изучения количества водяного пара в атмосфере, способного выпасть в виде снега или дождя. Исследователи использовали эти изменения для подсчёта вероятного количества осадков, выпадающих в виде ливней, что позволяло метеорологам уточнять их прогнозы по наводнениям в таких местах, как Южная Калифорния. Во время шторма в июле 2013 года метеорологи использовали GPS-данные для отслеживания муссонной влаги, надвигавшейся на берег, и эта информация стала ключевой для подготовки предупреждения, разосланного за 17 минут до наступления воды.

GPS-сигналы также искажаются, проходя через электрически заряженную часть верхних слоёв атмосферы, ионосферу. Учёные использовали данные с GPS для отслеживания изменений ионосферы, происходящих из-за катящихся по океану цунами. Эти сильные волны так активно перемешивают атмосферу, что эти колебания передаются вверх, до самой ионосферы. Однажды эта техника сможет дополнить традиционную систему предсказаний цунами, использующую буи, разбросанные по океану, и измеряющие высоту идущих волн.

Также учёные смогли изучить последствия полного солнечного затмения при помощи GPS. В августе 2017 года они использовали GPS-станции по всем США для измерения падения количества электронов в верхних слоях атмосферы при движении тени от Луны по континенту – эта тень заслоняет свет, порождающий электроны.

Получается, что GPS может пригодиться везде, от измерения колебаний земли под ногами, до измерения количества снега, падающего с неба. Неплохо для инструмента, который задумывался просто для того, чтобы облегчить вам ориентирование в городе [вообще-то изначально система строилась для военных нужд, и только потом её разрешили использовать гражданским / прим. перев.].

Похожие публикации

AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама

Комментарии 81

    +1
    думаю все это приходило ученым в голову и 50 лет назад, а теперь настало время публиковать это в журналах à la «хозяйке на заметку»
      +1
      50 лет назад о таком применении вообще мало кто мог подумать, включая фантастов.
      Проект мониторининга уровня океана (я знаю про Атлантику) был реализован всего полтора десятка лет назад. Данных стало много, и до конца не понятно, что из них можно извлечь и как.
        +2
        50 лет назад GPS не было.
          0
          Ладно, 40 лет.
            +1
            GPS не было, но в 1967 году были выведены первые спутники навигационных систем «Циклон» и «Цикада». Спутников было меньше, чем в современных системах и для решение навигационной задачи, например, подлодка всплывала ночью и несколько часов производила измерения по одному спутнику.
            –1
            Высокоточка вся никому в голову не приходила очень долго. И соответственно любые ее применения тоже. Отдельные энтузиасты что-то копали, но в начале девяностых практического применения фазовым методам никто не видел.
            Это уже потом всякие тримблы с джавадами просекли тему.
              +2
              Фазовые методы известны года так с 1959. Очень рекомендую почитать про Цикаду "Летопись зарождения, развития и первых шагов реализации идеи отечественной спутниковой системы". Так вот, в первом же испытательном походе проверялись как дальномерные методы, так и фазовые. Если не верите — спросите у участника, благо вы с ним регулрно за одним столом сидите.

              Просто Selective Availability (умышленное искажение кода GPS до 100 метро СКО) был отключен лишь в мае 2000 года. До отключения SA RTK был доступен лишь военным, тем у кого были коды для компенсации SA. То есть с отключением SA произошло резкое расширение спроса — от чисто военных систем к общегражданским.

              А так, тот же JAVAD как раз в 90ые подкармливал российских математиков по очень интересной схеме — хотите работайте, хотите не работайте, но все что напишите — копию нам (информацию от Т.Ю.). То есть к снятию SA у всех все было готово.
                0
                Во-первых, вы бредите, я не с ним сижу, я с его дочерью сижу.
                Во-вторых, про то, когда в Нависе начали (и кто, и при каких обстоятельствах) обдумывать идеи высокоточки, я знаю ровно оттуда же, откуда и вы.
                В третьих, про селективный доступ я прекрасно знаю, но высокоточка тут ни при чем, фазометр можно и на полуциклах крутить, и селективный доступ даже без знания последовательности мешает тут вовсе не фатально.
                В четвертых, про Javad и его кадровую стратегию я опять-таки знаю ровно оттуда же, откуда вы.

                И самое главное: в пятых, я уже примерно десяток раз просил вас: не писать мне, не звонить и вообще никакими другими способами не попадаться мне на глаза. У меня в почте уже 12 непрочитанных писем от вас, в которых вы, предположительно (по опыту, полученному при прочтении предыдущих таких писем) объясняете мне и ТЮ, какой я козел. Учитывая, что вы не только кляузничаете начальству, но еще и замечены в том, что гадили в репозиторий бессмысленными одинаковыми файлами (с целью меня этим задеть — вам казалось, что этим вы мне что-то там демонстрируете), а в последние два месяца еще и подкладывали логические бомбы для исключения собираемости ваших исходников без вашего участия — я не хочу с вами общаться. И работать не хочу. И не буду. Но теперь вы начали докапываться до меня на сторонних площадках… Что ж, придется с хабра уйти. Мне это все нафиг не сдалось, мне в конце концов работать надо, а не интригами заниматься.
                  –1
                  В третьих, про селективный доступ я прекрасно знаю, но высокоточка тут ни при чем, фазометр можно и на полуциклах крутить, и селективный доступ даже без знания последовательности мешает тут вовсе не фатально.

                  Остапа понесло, пронесло и унесло… Это школьная математика, ничего сложного…

                  Если у вас плавающее или автономное решение в 10 см от истинного — вам не надо разрешать неоднозначности, вы фиксируетесь сходу. Если решение в 20 см от истинного — вам надо перебрать 9 точек и найти правильное разрешение неоднозначности. Если в метре — порядка 1000 точек. То есть зависимость кубическая. Но беда не только в том, что для СКО 100 метров надо просчитать 27 миллионов точек. Но ещё и в том, что среди них будет много ложных решений. Собственно насколько время разрешения зависит от точности плавающего решения вы можете увидеть на столе в соседней комнате. Если плавающее решение ушло на несколько метров — как правило не разрешается вообще.

                  Но это ещё полбеды. Можно было бы делать RTK для неподвижных объектов. Ну те же колебания мостов. Но… вектор от базы к роверу придется делать теодолитом, статика не сработает по описанным выше причинам.

                  P.S. Ad hominem — признак того, что разумных аргументов у вас нет.
                0
                Что имеется ввмду под высокоточкой?
                Мобильное точно позиционируемое устройство долгое вермя было проблемой, как минимум из-за недостаточной выч.мощности и отсутствия компактных точных часов.
                То есть вот реально был такой «чемодан» — часы. У нас в НИИ в свое время разработали такой.
              0
              Ух ты! Внезапно!
              Подобную фотку мне уже когда-то показывал человек, который и поставил эту станцию.

              Возможно надо внести ясность по поводу «куда добирается GPS» — он сразу был глобально. А эта станция (она самая южная) поставлена для мониторинга положения тектонической плиты.

              Она просто записывает данные, которые раз в пол года забирает оттуда специальный человек «на флэшке». В ящиках, в основном, аккумуляторы.
                0

                Кто знает, почему GPS в смартфоне в пассажирском самолёте долго инициализируется? По GPSTest видно, что GPS видит с десяток спутников с нормальным SNR, но работать не начинает. Всегда считал, что 4 спутника достаточно, как в статье написано.

                  0

                  Самолёт, как правило, летит весьма быстро на крейсерской скорости. А для расчета вашего положения необходимо принять множество периодов сигнала с каждого спутника, но из-за вашей скорости относительно земли, появляются дополнительные искажения, в частности — эффект Допплера.

                    0

                    Возможно, не совсем правильно описал.
                    Из-за скорости появляются искажения, препятствующие устойчивому приему сигналов и для исправления ошибок необходимо время для получения более 'правильных' 'копий' сигналов.

                      +1
                      Наоборот, первый раз правильней. Но спутник летит со скоростью 4 км/c, то есть эффект доплера от спутника намного больше. Так что тут проблем нет.

                      Но получив решение скорость 800 км/ч приемник, на обычном автомобильно-пешеходном профиле, очень склонен объявить его невалидным. Это полезная страховка от грубых промахов решения. Полезная везде — кроме самолетов и ракет.
                        0
                        Есть приёмники, с возможностью изменения ПО, т.е. пользователь может вносить изменения в алгоритм, например приёмники фирмы Laipac. Вероятно, для более быстрого захвата и корректного решения навигационной задачи достаточно увеличить максимальную скорость объекта в алгоритме.

                        Скорость самолёта не может быть принципиальной помехой, т.к. в любом случае скорости спутников относительно приёмника гораздо выше. Просто задано слишком узкое окно скоростей, которого, впрочем, достаточно для большинства наземных применений.
                          +1
                          У любого полупрофессионального приемника есть обновление ПО. Но для изменения максимальных скоростей и ускорений — придуманы настройки. Самое простое — просто профили — пешеходный, автомобильный, морской, авиа и ракетный. Ну в более сложных приемниках — настраивается до десятка отдельных характеристик. Например — максимальные зажатия колец слежения по коду и фазе.
                      +2
                      На земле приёмнику помогает a-GPS. Благодаря этому он быстро получает альманах и эфемериды. На самолёте передачи данных нет, поэтому приходится ждать, пока приёмник поймает эфемериду со спутников. Это дольше.
                      Ну и скорость мешает, конечно.
                        +1
                        Сильно ли дольше? Эфемериды не альманахи, спутник передает свои эфемериды в каждом кадре длиной 30 секунд. Отсюда и типовые времена холодного и тёплого старта в 35 секунд.
                          0
                          Иногда сильно, иногда не очень. Видимо, зависит от большого количества факторов.
                          У меня бывало, что в самолёте текущие координаты определялись за 10 секунд, а иногда ждал и несколько минут.
                          Но нужно держать смартфон прямо у иллюминатора. На соседнем кресле уже ничего не ловится.
                            0
                            А SNR какой? Может он меньше 30, соответственно прием не когерентный и эфемериды просто не ловятся?
                              0
                              SNR не смотрел. Нечем было.
                              Может, в какой-нибудь следующий раз.
                        +4
                        Эпоха кода GPS и GALILEO — 297 км (у ГЛОНАСС — в 2 раза больше). На самом деле мы имеем много решений, между которыми 297 км. И пытаемся угадать верное, по пересечении нужного решения с узким слоем у поверхности Земли.

                        Отсюда два следствия. Первое — лучше пересечение не искать заново, а считать, что мы от старой точки больше чем на 297 км не отошли. А все невязки — пытаться до последнего трактовать как искажения в данных. Поэтому после перевозке в выключенном состоянии на расстояние больше 297 км — многие приемники долго тупят. Иногда — аж два суперкадра GPS (по 12.5 минут каждый). Помогает тут холодный старт, со сбросом запомненных координат.

                        Второй момент. При вычислении решения стоят ограничения на высоту. Ну если мы в километре под Землей — это 99.999%, что ошибка. И ограничение по высоте в автомобильно-пешеходном профиле бывает 5-10 км. Сейчас вот смотрю в доку к одному приемнику — 9 км у него для пешеходов и 6 км для автомобилей. Если получается выше — приемник трактует как ошибку. То есть надо переключаться на авиационный профиль, но умеет ли это софт для смартфонов — не знаю.

                        Третий момент. В профилях записаны пределы для расширения колец слежения по скорости и ускорению. Как пример 100 м/c (360 км/ч) по горизонтали, 15 м/c (54 км/ч) по вертикали и порядка 2 м/c^2 по ускорению. Самолет в эти пределы не вписывается. Зато эти же пределы страхуют от грубых ошибок позиционирования на земле.

                        То есть чтобы GPS в самолете работал — профиль приемника должен предусматривать самолетные ограничения по высоте, горизонтальной и вертикальной скорости и ускорению. Ну или быть переключаемым.
                          0

                          Хабаровчане, спасибо за объяснение тонкостей! Как выясняется, "4 спутника достаточно для определения местоположения и точного времени" — все это очень далеко от истинного положения дел :)

                            0
                            Вовсе нет. Четыре спутника вполне достаточно, но это должны быть правильные четыре спутника. Идеальная картина — приёмник в чистом поле для полного обзора и четыре спутника в узлах равносторонней треугольной пирамиды максимального объёма, т.е. три близко к горизонту, а один к зениту. В такой конфигурации точность местоопределения будет высокой, по крайней мере по широте и долготе. Для увеличения точности измерений по высоте нужна большая база, т.е. спутник gps на геостационарной орбите.

                            Если же приёмник видит четыре спутника, т.е. формальные требования соблюдены, но один из них — на отражённом сигнале, а остальные три в пределах узкого сектора, конечно погрешность местоопределения будет высокой.

                            Если же воспользоваться сигналом дифпоправки, приёмник сам отбрасывает все спутники кроме четырёх оптимальных -теперь он точнее знает их псевдодальности и псевдоскорости, и данные от других спутников уже не будут вносить существенного уточнения в измерения.

                            А для получения точного времени с точностью порядка милисекунд достаточно одного спутника, видимого по отражённому сигналу даже в окно — тут точность будет зависеть скорее от метода получения данных с порта приёмника.
                              0
                              Если же воспользоваться сигналом дифпоправки, приёмник сам отбрасывает все спутники кроме четырёх оптимальных -теперь он точнее знает их псевдодальности и псевдоскорости,
                              Что с??? Можете как-то аргументировать? Ну вот вам ГОСТ Р 53612-2009 — «МОРСКИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ Формат передачи корректирующей информации» — это российская копия стандарта RTCM 2.2. Покажите мне, в каком же кадре это передается!!!

                              А для получения точного времени с точностью порядка милисекунд достаточно одного спутника, видимого по отражённому сигналу даже в окно
                              При наличии в приемнике запомненных координат и альманахов. Сигнал 60-80 мс до приемника летит, вообще-то. То есть без координат и альманахов точность времени будет порядка ± 10 мс, а не 1 мс.

                              Для увеличения точности измерений по высоте нужна большая база, т.е. спутник gps на геостационарной орбите.
                              Ещё раз прошу — аргументируйте!!! Пока для меня это звучит абсолютным бредом.
                                0
                                Так вели себя несколько опробованных приёмников разных производителей в 2004 г. Боюсь, они не подчинялись ГОСТу, но что-то им подсказывало действовать идентично.

                                А учитывать известную задержку распространения кто мешает?

                                Погрешность измерения высоты выше погрешности по широте и долготе, так? Увеличение базы по высоте даёт улучшение точности. Профит! Извините, результаты моделирования доставать не буду.
                                  +1
                                  Боюсь, они не подчинялись ГОСТу, но что-то им подсказывало действовать идентично.
                                  ГОСТ (точнее RTCM 2.2) это общемировой стандарт на канал передачи дифпоправки.

                                  А идентично действовали по простой причине. При наличии дифпоправки мы выкидываем спутники без неё, потом спутники, где не сошлась IODE эфемерид у нас и источника дифпоправки. Ну вот 4 спутника и осталось. Это всего лишь низкое качество источника дифпоправки, и не более того.

                                  А учитывать известную задержку распространения кто мешает?
                                  А откуда же она известна без альманахов и координат? :-))

                                  Увеличение базы по высоте даёт улучшение точности.
                                  С чего вы это взяли? Где вы вообще видите базу? Ну летит у горизонта геостационарка. Летит далеко, сигнал слабый (ослабевает пропорционально квадрату расстояния), атмосферой зашумленный. Чем она поможет? Если вы про QZSS в Токио, то там совсем иная механика.
                                    0
                                    А с чего вы взяли, что источник дифпоправки был низкого качества? Это совсем не так, этот приёмник неспроста собирались включить в европейскую сеть, велись соответствующие переговоры.
                                    Тесты проводились несколько дней с перерывами, не могли же в разные дни разными удалёнными приёмниками, находящимися в разных условиях приёма ловиться одни и те же четыре спутника, к тому же они довольно быстро уходят из зоны видимости.

                                    Ну ослабление телевизионного сигнала с геостационарного спутника никак не мешает его приёму на полуметровую тарелку.

                                    Вертикальное разрешение gps заведомо хуже горизонтального — два спутника, находящихся над горизонтом в диаметральных точках разнесены на расстояние, в несколько раз большее высоты орбиты, спутник в зените — одна высота орбиты. Если попытаться проводить местоопределение только по низко расположенным спутникам, исключив спутники над головой, определить высоту приёмника будет невозможно, слишком велика неопределённость. Напротив, увеличив высоту одного из спутников, разрешение по высоте всей системы улучшится.
                                      0
                                      А с чего вы взяли, что источник дифпоправки был низкого качества?
                                      А хороший и правильно настроенный позволяет использовать 15-20 спутников. И зависимость шума измерений пропорциональна корню квадратному из числа спутников. То есть, если всю систематику убрали дифкоррекцией, остаются лишь собственные шумы — те, что на картинке. И борьба с ними -это увеличение числа принимаемых спутников.

                                      велись соответствующие переговоры.
                                      Как думаете, депутаты — они умнее или толще? Переговоры — признак совсем иных (коммерческих) процессов, а не качества приёмника.

                                      Если попытаться проводить местоопределение только по низко расположенным спутникам, исключив спутники над головой, определить высоту приёмника будет невозможно, слишком велика неопределённость. Напротив, увеличив высоту одного из спутников, разрешение по высоте всей системы улучшится.

                                      Так… Понятно. Ликбез на уровне первого класса.

                                      Есть угол места — это угол над горизонтом. Так называемые «высокие» спутники имеют угол места ближе к 90 градусам, то есть над головой. А «низкие» — меньше 15 градусов.

                                      Есть высота орбиты, которая не имеет отношения к углу места. Спутник с высокой орбитой точно так же будет двигаться по горизонту, от низкого к более высокому и потом опять к низкому. Разница лишь в том, что чем выше орбита — тем медленней спутник ползет по небу. Причем в прямом смысле — медленней. Если Гагарин на низкоорбитальной орбите летел 8 км/сек, то GPS летят порядка 4 км / сек.

                                      Есть геостационарные спутники. Они висят в одной точке. Но только у редких счастливцев эта точка над головой. А у большинства — она низкл-низко над горизонтом. Посмотрите на телевизоннные спутниковые антенны — вы видели, чтобы они были направлены вверх? Они обычно почти горизонтальны. Увы — большинство геостационарок — низкие спутники.

                                      А есть орбита Тундра по которой летает QZSS. Она не геостационарная (хотя и геосинхронная). И как раз при ней спутник большую часть времени находится «высоко», то есть с большим углом места. Ну и вообще, почитайте про высокоэлиптичные орбиты
                                        0
                                        Спасибо, конечно, про орбиты в курсе. Но только «низкий» геостационарный значительно удалённее «высокого» низкоорбитального спутника gps. И даёт большее разрешение по высоте, если на нём разместить соответствующий передатчик. Помоделируйте, что-ли, у вас вроде есть на чём.

                                        15-20 спутников для решения использовать бесмыссленно, это не добавит точности, но усложнит обработку.
                                          +1
                                          И даёт большее разрешение по высоте,
                                          С чего бы это вдруг? Объясняйте на пальцах.

                                          15-20 спутников для решения использовать бесмыссленно, это не добавит точности, но усложнит обработку.
                                          Обработку но не усложняет, какая разница сколько строчек в матрице? Зато не только добавляется точность, но ещё и получается возможность сделать что-то вроде RAIM — выкидывать спутники с проблемами.

                                          А точность, как уже писал — примерно пропорциональна корню из числа спутников. То есть увеличив число спутников в два раз, точность увеличиваем в 1.4 раза.
                            0
                            Второй момент. При вычислении решения стоят ограничения на высоту. Ну если мы в километре под Землей — это 99.999%, что ошибка.

                            Не совсем ведь так. По GPS рассчитывается, вроде бы, высота над уровнем моря, а не земли. Поэтому, не очень понятно как быть в горах.

                            Про кольца слежения что-то я не вспомнил. А то ведь действительно, от ошибок хорошая страховка.
                              +1
                              Вообще мы считаем высоту над элипсоидом. А потом, по табличке прибавляем превышение геоида над элипсоидом. Но первые GPS были морские, поэтому в NMEA мы имеем высоту над геоидом и превышение геоида.
                          0
                          А что там с военными? Более точные протоколы GPS уже открыли для всех гражданских, или хитрожопые гражданские делают 200 измерений (потому что никуда не спешат), потом усредняют, и определяют положение с точностью до +-мм?
                            0
                            У военных, да и у геодезических gps приемников используется прием по двум частотам, вместо одной у бытовых. С другой стороны, если нужно мерять перемещение одного объекта относительно другого, можно с точностью до сантиметров мерять и на бытовых, по разности фаз.
                              +1
                              Усреднение 200 измерений не поможет. Там не случайная ошибка, там систематики большие.
                              Дополню про две частоты: смысл применения второй частоты — в том, что на разных частотах влияние задержки в ионосфере разное, и зная разницу задержек на первой частоте и на второй можно посчитать значение этих задержек. И соответственно, убрать вообще всю погрешность, возникающую из-за неизвестности состояния ионосферы в данный момент.
                                0
                                Появился новый М-код, который закрыт. Но появился и L5-диапазон с (в том числе) открытым 10,23 МГц-кодом (как у P(Y)), дающим точность не хуже, чем у P(Y).
                                  0
                                  Важнее, что есть 20 спутников с L2C-кодом. А там те же 10.23 Мгц. Плюс два десятка GALILEO с E5b.
                                    +2
                                    Вики пишет:
                                    The CM code is 10,230 bits long, repeating every 20 ms. The CL code is 767,250 bits long, repeating every 1,500 ms. Each signal is transmitted at 511,500 bits per second (bit/s); however, they are multiplexed together to form a 1,023,000-bit/s signal.

                                    Так что там те же 1,023 МГц, что и у L1 C/A, но говорят, что гораздо лучшая корреляция для CL (который специально для этого без данных) и возможность оценивать ионосферную задержку прямо в приёмнике, слушая сразу L1 и L2, здорово улучшают точность и устойчивость приёма.
                                      +1
                                      ДА, вы правы, спутал c E5a/E5b.

                                      гораздо лучшая корреляция для CL (который специально для этого без данных)
                                      Насколько помню, теоретический выигрыш порядка 3 Дб SNR, практически — 1-2 Дб. Могу как-нибудь графики привести.

                                      возможность оценивать ионосферную задержку прямо в приёмнике, слушая сразу L1 и L2, здорово улучшают точность и устойчивость приём
                                      Точность — да, а устойчивость в данный момент ухудшают. Ибо L2C — у 20 спутников из 32х, то есть если берем только с L2C — спутников мало, если не только — ионосферная оценка пошла лесом. Так что только по сумме GPS + GALILEO (или BEIDOU) и можно работать с прямой ионосферной оценкой.
                                  +1
                                  P-code давно открыт. Закрыть наложенный на него Y-code. Но лет 20 назад нашли способ принимать P(Y)-code, правда без приема эфемерид по нему. Просто само по себе, без двухчастостности, это никому не нужно.

                                  Ну получите вы на бытовом приемнике ошибку кода в ± 30 см вместо ± 3 метра. Но ионосфера дает до 15 метров ошибки. А иносферу брать или через интернет или использую духчастотный приемник.

                                  Так что гражданским прием P(Y) кода не нужен. В отличие от ВТ-кода ГЛОНАСС, который отличается ещё и повышенным уровнем сигнала. Поэтому некоторые судовые приемники ВТ-код ГЛОНАСС принимают.
                                    0
                                    Ну и сеть распространения дифпоправок используется для существенного увеличения точности местоопределения. Дифпоправки могут распространяться, например, в RDS канале FM-радио, или через геостационарный спутник на определённую зону.
                                    Простую станцию дифпоправок, в принципе, можно сделать из бытового одночастотного приёмника.
                                      +1
                                      Ну уж «существенного». СКО по системам SBAS — 1.5 метра вместо обычных 3х по модели Клобучара. Морские системы дифпоправок дают СКО 1 метр, но до 20 км от дифстанциии.
                                      По сравнению с RTK (СКО 5-7мм) и PPP (СКО 30 см) — это не так много.

                                      Простую станцию дифпоправок, в принципе, можно сделать из бытового одночастотного приёмника.
                                      А вы делали? Если да, то пришлите график шума ода на нульбазе. :-)

                                      То есть сделать-то можно, но польза от неё будет небольшая, а возни с калибровкой — много. Это RTK-база делается на основе полупрофессионального (то есть почти бытового) приемника. А базу DGNSS лучше делать на основе приемника геодезического класса. И шум кода поменьше, и с калибровать (при удаче) не надо.
                                        0
                                        Нет, я не делал. Использовал готовую дифпоправку со станции «геодезического класса», которую собирались, но, кажется так и не собрались включить в европейскую сеть.
                                          0
                                          По слухам НАВИС пытался такое делать, но пользы было мало. Вся проблема в том, что нужно каждый приемник отдельно калибровать. Ну и шумов многовато.
                                            0
                                            Раз у кого-то сети dgps есть (Австралия, например, покрыта дифпоправкой), значит, можно, а может и нужно их строить.
                                              0
                                              С чего вы решили, что австралийские сети используют бытовые приемники? Или могут использовать? Можете прояснить вашу логику?

                                              Сети-то есть, но наверняка на калиброванных приемниках с низким шумом.

                                                0
                                                Приёмники, составляющие сеть, могут быть сколь угодно совершенными, соответственно дорогими. Но их немного. Приёмников бытовых значительно больше, они проще и дешевле. Но при этом могут использовать сгенерированную сетью дифпоправку.
                                                  +2
                                                  А! Вы не про генерацию, а при использование? ОК, с генерацией разобрались. Передающая радиостанция — вещь довольно дорогая, что ДВ для корабельного DGNSS, что FM в для австалийской наземной системы. И лицензии на частоту дорогие. Нет смысла экономить на приёмнике.

                                                  Теперь про использование. Бытовые приемники не умеют принимать дифпоправку (кроме SBAS, но это чуть иное). Использовать — многие умеют, а вот принимать — нет. Не встраивают ни в бытовые, ни в полупрофы приемники ДВ или FM-диапазона. Это отдельная платка.

                                                  Так что максимум, что могу представить их бытового — это смартфон с приёмом FM и какой-то программой для декодирования поправок. Ну попробуйте, найдите такую программу в Google Play.

                                                  Остается — не бытовое. Корабельные приемники (там прием DGNSS по ДВ нужен по требованиям регистра), самолетные (там минимум GBAS).

                                                  Думаю, что дифпоправки им нужны для RFDS. Тут описание от Milfgard, что это за зверь.

                                                  P.S. Если я прав, то у них примерно семь десятков самолетных приемников и несколько сотен передатчиков. Дорого, но здоровье важнее.

                                                  P.P.S. Дифпоправка самолетам нужна прежде всего для уменьшения погрешности по высоте. Для посадки (тем более ночной) на грунтовые необорудованные аэродромы существенно, ошибка 5 метров или 1 метр. Поскольку это малая авиация — вполне могли ввести свою систему без ИКАО.
                                                    0
                                                    FM — да, отдельная платка, с выхода которой dgps данные поступают на порт приёмника gps. Битрейт данных невысокий, около сотен бит/с, вполне достаточно RDS канала FM-радио, но можно использовать, например, и gprs. Пробовали пакетное радио — не пошло, высокие задержки, приёмник выходил из дифференциального режима.

                                                    Станцию дифпоправок с ненулевой эффективностью таки можно сделать из единственного дешёвого приёмника, такие проекты были.
                                                    Можно использовать разностный метод, когда один из двух одинаковых приёмников неподвижен, а флуктуации его измерений широты и долготы вычитаются из показаний подвижного приёмника. Конечно, наибольший эффект это приносило до снятия загрубления в системе Navstar но наверняка метод небесполезен и сейчас.
                                                    Конечно, есть оговорки — приёмники должны быть идентичными и близко расположенными (~20км), работать по одному созвездию спутников.

                                                    Для улучшения точности измерений по высоте, в частности, для нужд авиации, нужно использовать gps спутник на геостационарной орбите для увеличения вертикальной базы.
                                                      +1
                                                      FM — да, отдельная платка, с выхода которой dgps данные поступают на порт приёмника gps.
                                                      И это сразу выводит приемник из ранга бытовых. Собственно поищите сколько такая система стоит.

                                                      Станцию дифпоправок с ненулевой эффективностью таки можно сделать из единственного дешёвого приёмника, такие проекты были.
                                                      Можно использовать разностный метод
                                                      Или штаны наденьте или крестик снимите. :-) Или у нас расчет RTK по вторым разностям (обычно передача измерений по RTCM 3.x) или станция дифпоправок с выдачей абсолютной коррекции в RTCM 2.3 или 2.2.

                                                      Для RTK мы как раз и используем дешевые полупрофессиональные приемники в качестве базы. И необязательно идентичные — вторые разности сводят многое в ноль. А вот для формирования абсолютных дифпоправок нужен приемник с малым шумом кода. То есть — далеко не бытовой.

                                                      И да, даже самый дешевый RTK-комплект — это не бытовой сегмент. Насколько я знаю, сейчас один из самых дешевых — это GEOS 5 RTK UHF примерно за 50 тысяч рублей за пару «база-ровер».

                                                      Для улучшения точности измерений по высоте, в частности, для нужд авиации, нужно использовать gps спутник на геостационарной орбите.
                                                      Ну то есть включать в решения измерения от SBAS. Вы пробовали это? Как результаты? Можно графики посмотреть?

                                                      Ну а в Австралии, судя по их сайту, вовсе не дифкоррекция, а тестовые испытания PPP-RTK, то есть СКО 2-5 см. Иными словами — аналог нашего СВО ЭВИ. Просто наши хотят с ЛУЧа транслировать, а они — с QZSS.

                                                      А это означает двухчастотники и на станциях коррекции и у потребителей. Не бог весть какие деньги — цена самого приемника порядка 200 долларов, с радиоканалом и корпусом — будет порядка 500 долларов, то есть уровня RTK.

                                                      P.S. Не очень понимаю, как спорить дальше. Вы разработчик GNSS или кто? Просто у меня это всё (RTK, PPP, DGNSS) в коде. Могу графики показать, чем дешевый приемник отличается от дорогого, могу о влиянии разных параметров поспорить и опыты на коде сделать.
                                                        0
                                                        Все мои изыскания с GPS относятся к периоду до 2004 г. Тогда же удалось поработать с dgps с геодезического приёмника через gprs. Самый дешёвый приёмник на тот момент обладал двумя портами rs-232, один использовался как выход измерений, второй как вход dgps. Приёмник принял дифпоправку с полпинка.
                                                        Полагаю, и сейчас любой gps чип в состоянии принять dgps, и если в готовых устройствах отсутствует такая возможность, то эта недоработка производителя легко поправима, ну и востребованность dgps всё же невелика, в том числе из-за его относительной недоступности.

                                                        Искали поставщика FM RDS, на тот момент не договорились — единственный канал FM в городе, который соглашался сделать тестовое вещание, использовал передатчик с кольцевым буфером RDS данных, т.е. они загружались заранее и крутились в цикле, не было онлайна. Поэтому использовали gprs для передачи dgps.

                                                        Также опробовали gps приёмник со встроенным приёмником Inmarsat, который принимал зонную дифпоправку, но толку от неё было немного, потому что в восточной Европе было крайне мало станций дифпоправок, включённых в сеть.

                                                        Схема с двумя идентичными дешёвыми приёмниками не является полноценной dgps, по приемлема и при некоторых оговорках работоспособна. Она оперирует уже не псевдоскоростями и псевдодальностями спутников, а дельтами по широте и долготе.
                                                        Кроме идентичной логики решения навигационной задачи обязательным условием является работа по одинаковому созвездию спутников, а значит, приёмники должны быть не только относительно близко расположенными, а и находиться вне зоны высотной застройки, чтобы гарантировать видимость выбранных спутников.
                                                        Выбор созвездия относительно легко обеспечить сгенерированным фейковым сигналом dgps, в котором будут искусственно завышены ошибки по ненужным спутникам.

                                                        Конечно, приёмник за $200k круче приёмника за $20, но сделан он вовсе не из родия.

                                                        Спорить не планирую, цифрами и информацией о текущем состоянии дел не владею, просто излагаю некоторые соображения в обсуждении около-научно-популярной статьи.
                                                          +1
                                                          Полагаю, и сейчас любой gps чип в состоянии принять dgps,
                                                          Да, любой — по стандарту RTCM 2.2 или 2.3 (то есть тот же ГОСТ).

                                                          Схема с двумя идентичными дешёвыми приёмниками не является полноценной dgps

                                                          Угу, это вполне полноценный RTK. Просто в сумме с модемами и антеннами комплект получается от 500 до 1000 долларов.

                                                          Она оперирует уже не псевдоскоростями и псевдодальностями спутников, а дельтами по широте и долготе.
                                                          Не думаю, что такое будет работать. Пруф дайте, пожалуйста. С результатами испытаний. Могу рассказать, почему я считаю это бредом именно на дешевых приемниках.

                                                          Конечно, приёмник за $200k круче приёмника за $20, но сделан он вовсе не из родия.
                                                          Не в этом дело. Меня интересует прежде всего шум кода. И тут отличие — раз в 5-10. У дешевых приемников он ± 3 метра.

                                                          Кодовый шум трех спутников GPS
                                                          image

                                                          Видите, что шумы разных спутников не коррелированы между собой? Все коррелированное — тут вычтено, это чистый шум. Если точнее — это вторые разности измерений псевдодальности для двух однотипных приемников, спаянных на одной плате и принимающих сигнал с одной и той же антенны.

                                                          Картинку по дорогому приемнику померять? :-)
                                                            0
                                                            Бред на дешёвых приёмниках был вполне работоспособен до отключения селективного доступа, даст ли такая схема выигрыш сейчас — не знаю.
                                                            Прогресс на месте не стоит, но за прошедшие двадцать лет всё ещё не вижу действующей сети дифпоправок и коммерчески доступной услуги для широких кругов заинтересованных лиц. Можете — сделайте.
                                                              +1
                                                              Бред на дешёвых приёмниках был вполне работоспособен до отключения селективного доступа,
                                                              То есть только для компенсации SA? Ну это реально, SA в 30 раз больше кодового шума дешевых приемников.

                                                              не вижу действующей сети дифпоправок и коммерчески доступной услуги
                                                              Только что ссылку на результаты СДКМ кидали.

                                                              Ну а вообще почитайте вики. TerraStar, SECORX, Trimble RTX, OmniSTAR, SkyFix…

                                                              Мы, скажем, используем бесплатные поправки от CNES, которые транслирует IGS.
                                          0
                                          СКО 1.5м это ошибка в плане или 3D? В том же SBAS L1C от СДКМ 3D ошибка с вероятностью 1σ сигма <0.5м, в плане с вероятностью 2σ <0.5м. Скоро будет SBAS L5 для двухчастотных потребителей, дифф. поправки будут передаваться сразу для 4x систем (ГЛОНАСС, GPS, GALILEO, BEIDOU), соответственно увеличится точность местоопределения.
                                            +1
                                            СКО 1.5м это ошибка в плане или 3D?

                                            Не мерял. В datasheet пишут просто:

                                            Position accuracy:
                                            Standalone 2.5 m CEP
                                            SBAS 2.0 m CEP


                                            По вики коэффициент пересчета CEP (КВО-50) в RMS (СКО) — это 0.8493. То есть 1.7 метра СКО.

                                            В том же SBAS L1C от СДКМ 3D ошибка с вероятностью 1σ сигма <0.5м,
                                            Ключевой вопрос — ошибка чего? Позиции при любой тропосфере? Ионосферной ошибки? Итоговой псевдодальности?

                                            Скоро будет SBAS L5
                                            Так L5 — это только для двухчастотников. И много вы знаете дешевых двухчастотников? Я вот только один бытовой двухчастотный чип знаю. Но владельцам xiaomi станет лучше.
                                              0
                                              По вики коэффициент пересчета CEP (КВО-50) в RMS (СКО) — это 0.8493. То есть 1.7 метра СКО.
                                              Для начала давайте разберёмся, RMS это не СКО.
                                              Позиции при любой тропосфере? Ионосферной ошибки? Итоговой псевдодальности?
                                              Тропосфера по ИКД СДКМ устраняется по модели. Ионосфера устраняется по данным SBAS через карту ионосферных задержек.
                                              Ключевой вопрос — ошибка чего?
                                              Ошибка местоопрелеления: 3D ошибка, ошибка в плане.

                                              Просто посмотрите на их сайт – sbas.ru/контроль?uid=2
                                                0
                                                Для начала давайте разберёмся, RMS это не СКО.

                                                ЧТО? Можно как для первоклашки, почему RMS это не СКО? Прямо на числах, измерения такие-то, истинное такое-то, СКО будет таким-то, а среднеквадратичное — таким-то. Пока что я вижу, что формулы — одни и те же.

                                                Просто посмотрите на их сайт – sbas.ru/контроль?uid=2
                                                Угу, увидел и на ИКД СДКМ глянул. Главное — есть поправки к часам спутников. А по тропосфере — вот интересное сравнение моделей.

                                                Для меня открытие, что модели без метео-данных могут работать не хуже. Пошел вставлять в план модель Нейла.
                                                  0
                                                  ЧТО? Можно как для первоклашки, почему RMS это не СКО? Прямо на числах, измерения такие-то, истинное такое-то, СКО будет таким-то, а среднеквадратичное — таким-то. Пока что я вижу, что формулы — одни и те же.
                                                  RMS — это Среднее квадратическое, а СКО — это Среднеквадратическое отклонение. О чём тут спорить? Может нужно было пояснить, что СКО посчитано относительно нулевого мат.ожидания?
                                                  Угу, увидел и на ИКД СДКМ глянул. Главное — есть поправки к часам спутников. А по тропосфере — вот интересное сравнение моделей.

                                                  Для меня открытие, что модели без метео-данных могут работать не хуже. Пошел вставлять в план модель Нейла.
                                                  Я привел статистику для модели тропосферы MOPS, без использования метео-данных. Хотите верьте, хотите нет. Я даже загрубил точность SBAS от СДКМ. В Московском регионе в течении года мы получали 3D ошибку с вероятностью 2σ < 0.5м.
                                                    +1
                                                    О чём тут спорить?
                                                    О том, что в GNSS-технике западный термин RMS полностью соответствует нашему СКО. Если быть пуристом, то, разумеется RMS -это метод вычисления, а СКО — результат этого метода. Но это типа на/в/из Украины, реально RMS всегда переводится как СКО.

                                                    Я привел статистику для модели тропосферы MOPS, без использования метео-данных
                                                    Я видел и поражен.

                                                    В Московском регионе в течении года мы получали
                                                    То есть вы именно СДКМ занимаетесь? Если да — то можно ли в личку задать кучу вопросов. У вас RTCM3 поток есть? А через лучи уже штатно транслируется? Мы просто PPP-float делаем, было бы интересно сравнить ваши данные со CNES.
                                                      +2
                                                      Для одночастотных потребителей поправки передаются в формате SBAS через спутники ЛУЧ, а также по интернету в формате SISNeT. Есть поправки в формате RTCM3 для двухчастотных потребителей. В режиме PPP-static с поправками SBAS сходимость на суточном интервале (3D) <= 15 см. В кинематике точность SBAS и PPP держатся на одном уровне 2σ (3D)<0.5. C поправками в формате RTCM3 сходимость на суточном интервале (3D) <=10 см, а кинематика 2σ <0.3. Если есть вопросы, то пишите в личку.
                                                        0
                                                        Очень приличные у вас цифры.
                                        0

                                        Усреднение на работает потому что у функции погрешности колоколобразное распределение

                                        0
                                        Стоит отметить, что применение GPS (и вообще навигационных систем) для зондирования ионосферы началось ещё в 1996 году. Причем к определению местоположения данный метод относится лишь косвенно, он основан на изменении параметров и времени прохождения радиосигнала. Ионосфера «вносит» помехи, которые можно «посчитать» и получить графики электронной концентрации относительно высоты.
                                        Ещё одно применение GPS — сигналы точного времени, которые можно применять для синхронизации (временного мультиплексирования) радиоканальных систем (например WIFI и GSM) или настройки времени наручных часов…
                                          0
                                          А с запуском тысяч спутников StarLink источников сигнала для различных исследований ионосферы существенно прибавится.
                                          +1
                                          Ещё исследование изменений ионосферы с помощью сигналов спутников GPS позволяет разведывать крупные месторождения полезных исчерпаемых ископаемых. Для этого используется сигнал со спутников с малым углом места, т.е. находящихся низко над горизонтом, что увеличивает путь сигнала и, соответственно, влияние ионосферы.

                                          Спасибо за перевод.
                                            +1
                                            Прежде всего — влияние тропосферы. Со всей её изменчивостью. Это больше способ мерять погоду, чем ионосферу.

                                            Да, статья из серии «ученый изнасиловал журналиста». Долго ржал, когда читал.
                                            0
                                            Трилатерация: зная расстояние X до спутника 1, вы знаете, что находитесь в любой точке серого круга (или сферы, в трёхмерном пространстве). Зная расстояние Y до спутника 2, вы понимаете, что можете находиться в одной из двух точек пересечения кругов. Зная расстояние Z до спутника 3, вы понимаете, в какой из двух точек находитесь. Четвёртый спутник синхронизирует часы в приёмнике и спутниках.

                                            Это конечно точный перевод с картинки, но он ничего не объясняет, а только путает.

                                            Может быть найдётся человек понимающий зачем нужно 4 спутника, а не 3?
                                              0
                                              Вот нашёл инете:
                                              Чисто геометрически при известных координатах одного спутника приемник может быть на поверхности сферы радиусом, измеренным по задержке сигнала. Если два спутника, то две сферы, которые пересекаются и образуется окружность и объект может быть в любой точке окружности. Если третий спутник, то объект может быть в двух точках пересечения окружности со сферой. Если четвертый спутник, то остается одна единственная точка. Но это в свободном пространстве. На поверхности Земли недостоверные точки исключаются и достаточно трех спутников, и даже двух, если не нужна высокая точность. Все еще зависит от программы, что она запоминает и сравнивает с базами данных.

                                              Если же рассуждать не о геометрии, а о практическом применении, то сигналы с трех спутников измеряют расстояние, а с четвертого спутника берется время для синхронизации часов, но это так на пальцах не объяснишь.

                                              www.bolshoyvopros.ru/questions/3023264-pochemu-dlja-izmerenija-koordinat-i-vysoty-nuzhno-signal-ot-4-sputnikov-gps.html
                                                0
                                                Две точки измерений дают два варианта решения на плоскости, третья оставляет правильную, отбрасывая ложную. Соответственно, в объёмной задаче для получения трёх координат нужны либо четыре точки измерения, либо одна подвижная, движущаяся вокруг неподвижного (слабоподвижного) искомого объекта, иначе никак.

                                                Время определяется с любого спутника (достаточно одного), отсутствие необходимости определения времени не делает достаточным для решения пространственной задачи трёх спутников.
                                                +1
                                                Может быть найдётся человек понимающий зачем нужно 4 спутника, а не 3?
                                                Ну ква…

                                                У нас есть две схемы построения приемника. Одна — основана на точных атомных часах и там действительно трех спутников хватает. Другая — спользует обычный кварц с уходом секунда в сутки, но ей надо 4 спутника.

                                                Грубо говоря, нам нужно из уравнений получить 4 переменные — 3 координаты и точное время, а это означает что нужно 4 уравнения и 4 спутника.

                                                Что будет, если у нас ошибка во времени 1 микросекунда? Это означает, что мы измерили расстояние до спутников с ошибкой на 300 метров, что даст нам ошибку по высоте примерно в 200 метров. Поэтому 4 спутника дают очень грубое измерение высоты, ибо при этом легко ошибиться, что идет во время, а что в высоту.
                                                  0
                                                  Я не являюсь разработчиком приёмников GPS, а просто использовал их и пытался понять, как же это работает. Рассуждения дилетанта, не судите строго.
                                                  Картинки вроде той, что в статье, — это полная чушь, просто потому, что Вы не знаете расстояние до спутника, так как Вам надо сначала определить свои координаты. Что Вы знаете — так это координаты спутников в пространстве и то, что они с высокой точностью синхронизированы по времени. От спутника Вы получаете метку времени излучённого сигнала.
                                                  Рассмотрим для упрощения одномерное пространство — прямую. Вам известна точка на прямой — спутник. Вы можете находиться на этой прямой где угодно, поскольку не знаете точного времени в момент получения сигнала, зато, получая сигнал от второго спутника (вторая точка на прямой), Вы видите разницу меток времени от этих двух спутников. Таким образом Вы понимаете, до одной точки расстояние X, а до другой — X+delta (delta — расстояние, проходимое светом за разницу меток времени). Задача тривиальная, если Вы находитесь между этими точками, и неразрешимая, если по какую-либо сторону от этих точек (спутники должны быть правильные)).
                                                  В двумерном пространстве при наличии двух спутников (точек на плоскости) Вы будете находиться на прямой, являющейся геометрическим местом точек пересечения пар окружностей, одна из которых больше другой на фиксированную дельту, поэтому нужен ещё один спутник, «окружность» от которого пересечёт эту прямую. В трёхмерном — ну Вы поняли)
                                                    0
                                                    и неразрешимая, если по какую-либо сторону от этих точек (спутники должны быть правильные)).
                                                    Почему? Мы измеряем не полное время прихода сигнала, а остаток от деления этого времени на 297 км (1мс). Так что в любом случае у нас сетка точек.
                                                  +1
                                                  На геодезической студенческой практике в 1980 году преподаватели проводили научный экспримент (для будущей статьи): забивали стальной прут в землю метрах в 30-50 от здания с глубоким фундаментом и измеряли в течении дня вертикальную координату верхушки прута относительно здания. Оказалось, земля в средней полосе РСФСР дышит, чисто от нагревания солнцем (дело было летом), до 15-20 см в день.
                                                  Работы проводились на обычных советских учебных теодолитах и были доступны к пониманию обычным советским студентом. В этой статье смотри пункт 4, как оно преломилось всё, за время после перестройки :o)
                                                    0

                                                    Добрый день, подскажите пожалуйста, требуется построение высокоточных треков на местности, GPS в смартфоне не отвечает требованиям, потом приходится вручную треки править. Есть ли какое-нибудь внешнее решение для этой цели?

                                                      0
                                                      Для получения хоть какого-то ответа уточните следующее.
                                                      1. Какова необходимая точность определения координат? Какую точность получаете сейчас?
                                                      2. Каковы условия приёма (поле/горы/город с высотными зданиями/пр.)?
                                                      3. Что значит «вручную треки править»? Возможно, проще будет сделать привязку к дорогам или сглаживание.
                                                      4. В каком месте земного шара пишутся треки?
                                                      5. Ищется готовое решение, или вы готовы взять отдельную плату приёмника, прицепить к ней антенну и что-нибудь для записи данных?
                                                        0
                                                        Для новых андроидов — есть, гуглится по слову RTK или PPP GPS. Из андроидов рекомендую с двухчастотными приемника, вроде Хаоми mi 8.
                                                        0
                                                        (del — подожду более профильной темы про ЦОС)

                                                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                        Самое читаемое