Войти
Переносная опорная станция DGPS Baseline HD от CLAAS для использование в спутниковых системах рулевого управления в современном сельском хозяйстве A Дифференциальная глобальная система позиционирования (DGPS ) является усовершенствованием глобальной системы позиционирования (GPS), которое обеспечивает улучшенное местоположение точность в диапазоне операций каждой системы от 15-метровой номинальной точности GPS до примерно 1–3 см в случае наилучшего внедрения.
Каждый DGPS использует сеть фиксированных наземных опорных станций для передачи разности между позициями, указанными спутниковой системой GPS, и известными фиксированными позициями. Эти станции передают разницу между измеренными псевдодальностями спутника и фактическими (вычисленными внутри) псевдодальностями, а станции-приемники могут корректировать свои псевдодальности на ту же величину. Сигнал цифровой коррекции обычно транслируется локально по наземным передатчикам меньшей дальности.
Береговая охрана США (USCG) и Канадская береговая охрана (CCG) запускают DGPS в США и Канаде на длинноволновой Радиочастоты от 285 кГц до 325 кГц вблизи основных водных путей и гаваней. DGPS USCG получил название NDGPS (Nationwide DGPS) и находился в совместном ведении Береговой охраны и Инженерного корпуса армии США (USACE). Он состоял из станций вещания, расположенных во внутренних и прибрежных частях Соединенных Штатов, включая Аляску, Гавайи и Пуэрто-Рико. В других странах есть свои DGPS.
Аналогичная система, которая передает поправки с орбитальных спутников вместо наземных передатчиков, называется Wide-Area DGPS (WADGPS) или спутниковая система дополнения.
Когда система GPS была впервые введена в эксплуатацию, военные США были обеспокоены возможностью использования вражескими войсками глобально доступных сигналов GPS для управления своими собственные системы вооружения. Первоначально правительство считало, что сигнал «грубого сбора данных» (C / A) даст только около 100 метров точности, но с улучшенными конструкциями приемников фактическая точность составила от 20 до 30 метров. Начиная с марта 1990 года, чтобы избежать такой неожиданной точности, сигнал C / A, передаваемый на частоте L1 (1575,42 МГц), был намеренно ухудшен за счет смещения его тактового сигнала на случайную величину, эквивалентную примерно 100 метрам расстояния. Этот метод, известный как «Выборочная доступность », или сокращенно SA, серьезно снизил полезность сигнала GPS для невоенных пользователей. Более точное руководство было возможно для пользователей двухчастотных GPS-приемников, которые также получили частоту L2 (1227,6 МГц), но передача L2, предназначенная для использования в военных целях, была зашифрована и была доступна только авторизованным пользователям с ключами дешифрования.
Это представляло проблему для гражданских пользователей, которые полагались на наземные радионавигационные системы, такие как LORAN, VOR и NDB. системы, обслуживание которых ежегодно обходится в миллионы долларов. Появление глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) могло бы обеспечить значительно более высокую точность и производительность за небольшую часть стоимости. Однако точность сигнала S / A была слишком низкой, чтобы сделать это реалистичным. Военные получили несколько запросов от Федерального управления гражданской авиации (FAA), береговой охраны США (USCG) и Министерства транспорта США (DOT) установить S / A не позволял использовать GNSS в гражданских целях, но оставался непоколебимым в своем возражении по соображениям безопасности.
В период с начала до середины 1980-х годов ряд агентств разработали решение «проблемы» SA. Поскольку сигнал SA изменялся медленно, влияние его смещения на позиционирование было относительно фиксированным - то есть, если смещение было «100 метров на восток», это смещение было бы истинным на относительно широкой территории. Это предполагает, что передача этого смещения на местные приемники GPS может устранить влияние SA, в результате чего измерения будут ближе к теоретическим характеристикам GPS, примерно на 15 метров. Кроме того, еще один важный источник ошибок в определении местоположения GPS связан с задержками передачи в ионосфере, которые также могут быть измерены и исправлены в трансляции. Это позволило повысить точность примерно до 5 метров, что более чем достаточно для большинства гражданских нужд.
Береговая охрана США была одним из наиболее агрессивных сторонников DGPS, экспериментируя с системой на все более широкой основе. конец 1980-х - начало 1990-х гг. Эти сигналы передаются на морских длинноволновых частотах, которые могут приниматься существующими радиотелефонами и подаваться на соответствующим образом оборудованные приемники GPS. Почти все основные поставщики GPS предлагали устройства с входами DGPS не только для сигналов USCG, но и авиационные устройства на диапазонах VHF или коммерческих AM-радио.
Они начали рассылать сигналы DGPS "производственного качества" на ограниченной основе в 1996 году и быстро расширили сеть, чтобы покрыть большинство портов захода в США, а также Морской путь Святого Лаврентия в партнерство с канадской береговой охраной. Были разработаны планы по расширению системы по США, но это было нелегко. Качество поправок DGPS обычно падает с расстоянием, и большие передатчики, способные покрывать большие площади, как правило, группируются вблизи городов. Это означало, что районы с меньшим населением, особенно на Среднем Западе и на Аляске, будут мало охвачены наземной системой GPS. По состоянию на ноябрь 2013 года национальный DGPS USCG состоял из 85 станций вещания, которые обеспечивали двойное покрытие почти всей береговой линии США и внутренних водных путей, включая Аляску, Гавайи и Пуэрто-Рико. Кроме того, система обеспечивала одинарное или двойное покрытие для большей части внутренней части Соединенных Штатов. Вместо этого FAA (и другие организации) начали изучать передачу сигналов через все полушарие со спутников связи на геостационарной орбите. Это привело к Системе расширения зоны (WAAS) и подобным системам, хотя они обычно не упоминаются как DGPS или, альтернативно, «глобальная DGPS». WAAS предлагает точность, аналогичную наземным сетям DGPS USCG, и были некоторые аргументы в пользу того, что последние будут отключены, когда WAAS станет полностью работоспособным.
К середине 1990-х годов стало ясно, что система SA больше не пригодна для выполнения своей предполагаемой роли. DGPS сделает его неэффективным в США, где он считается наиболее необходимым. Кроме того, во время войны в Персидском заливе 1990-1991 гг. СА была временно отключена, поскольку войска союзников использовали коммерческие приемники GPS. Это показало, что отключение SA может быть полезно для Соединенных Штатов. В 2000 году распоряжение президента президента Билла Клинтона отключило его навсегда в 2000 году.
Тем не менее, к этому моменту DGPS превратилась в система для обеспечения большей точности, чем может обеспечить даже сигнал GPS, не относящийся к SA. Есть несколько других источников ошибок, которые имеют те же характеристики, что и SA, в том, что они одинаковы на больших площадях и в течение «разумного» промежутка времени. К ним относятся ионосферные эффекты, упомянутые ранее, а также ошибки в данных эфемерид местоположения спутников и дрейф часов на спутниках. В зависимости от объема данных, отправляемых в сигнале коррекции DGPS, коррекция этих эффектов может значительно уменьшить ошибку, а лучшие реализации предлагают точность менее 10 см.
В дополнение к продолжающемуся развертыванию систем, спонсируемых USCG и FAA, ряд поставщиков создали коммерческие услуги DGPS, продавая свой сигнал (или приемники для него) пользователям, которым требуется лучшая точность, чем номинальная 15-метровая GPS. предложения. Почти все коммерческие устройства GPS, даже портативные устройства, теперь предлагают ввод данных DGPS, а многие также напрямую поддерживают WAAS. До некоторой степени форма DGPS теперь является естественной частью большинства операций GPS.
Базовая станция DGPS (кольцевая антенна )Базовая станция рассчитывает дифференциальные поправки для своего местоположения и времени. Пользователи могут находиться на расстоянии до 200 морских миль (370 км) от станции, однако, и некоторые из компенсированных ошибок меняются в зависимости от космоса: в частности, ошибки спутниковых эфемерид и ошибки, вызванные искажениями ионосферы и тропосферы. По этой причине, точность DGPS уменьшается с увеличением расстояния от опорной станции. проблема может быть усугубляется, если пользователь и станция не хватает «среди видимости» -когда они не могут видеть те же спутники.
Федеральный план радионавигации США и Рекомендация МАМС по производительности и мониторингу служб DGNSS в полосе 283,5–325 кГц ссылаются на оценку Министерства транспорта США за 1993 г. рост погрешности 0,67 м на 100 км от места вещания, но измерения точности по А tlantic в Португалии предполагают, что деградация составляет всего 0,22 м на 100 км.
DGPS может относиться к любому типу наземной системы дополнения (GBAS). По данным береговой охраны США, во всем мире используется множество операционных систем, в 47 странах действуют системы, аналогичные американской NDGPS (общенациональная дифференциальная глобальная система позиционирования).
Список можно найти в World DGPS Database for DXers
Европейская сеть DGPS была разработана, в основном, морскими администрациями Финляндии и Швеции с целью улучшения безопасность на архипелаге между двумя странами.
В Великобритании и Ирландии система была внедрена в качестве средства морской навигации, чтобы заполнить пробел, образовавшийся в результате прекращения существования системы Decca Navigator в 2000. Сеть из 12 передатчиков, расположенных вокруг береговой линии и трех станций управления, была создана в 1998 году соответствующими Генеральными службами маяков (GLA) - Trinity House, охватывающими Англию, Уэльс и Нормандские острова, Совет Северного маяка, охватывающий Шотландию и остров Мэн и комиссары ирландского света, охватывающие всю Ирландию. Передавая в диапазоне 300 кГц, система прошла испытания, и два дополнительных передатчика были добавлены до того, как система была объявлена работоспособной в 2002 году.
Trinity House - Станции DGNSS: Великобритания и Ирландия
Эффективные решения (Data Products) - Европейские дифференциальные радиомаяки - Подробная информация и карта
США Министерство транспорта США, совместно с Федеральное управление автомобильных дорог, Федеральное управление железных дорог и Национальная геодезическая служба назначили Береговую охрану в качестве обслуживающего агентства для США по всей стране Сеть DGPS (NDGPS). Эта система является расширением предыдущей морской дифференциальной GPS (MDGPS), которую береговая охрана начала в конце 1980-х и завершила в марте 1999 года. MDGPS охватывала только прибрежные воды, Великие озера и внутренние водные пути реки Миссисипи, тогда как NDGPS расширяется. это включает полное покрытие континентальной части Соединенных Штатов. Централизованным отделом управления и контроля является Навигационный центр USCG, расположенный в Александрии, штат Вирджиния. В настоящее время в сети США 85 сайтов NDGPS, находящихся под управлением США. Навигационный центр Министерства внутренней безопасности.
В 2015 году USCG и USACE запросили комментарии по планируемому прекращению использования DGPS США. В ответ на полученные комментарии в последующем уведомлении Федерального реестра от 2016 года было объявлено, что 46 станций останутся в эксплуатации и «доступны для пользователей в морских и прибрежных регионах». Несмотря на это решение, USACE вывел из эксплуатации оставшиеся 7 станций, и в марте 2018 года USCG объявила, что выведет из эксплуатации оставшиеся станции к 2020 году.
Канадская система аналогична в систему США и предназначена в первую очередь для использования на море, охватывая Атлантическое и Тихоокеанское побережье, а также Великие озера и Морской путь Святого Лаврентия.
Австралия использует три DGPS: один предназначен в основном для морской навигации, транслируя свой сигнал в длинноволновом диапазоне; другой используется для топографической съемки и наземной навигации, и имеет поправки, транслируемые в коммерческом диапазоне FM. Третий самолет в аэропорту Сиднея в настоящее время проходит испытания на точность приземления самолетов (2011 г.) в качестве резервной копии системы посадки по приборам по крайней мере до 2015 года. Он называется наземной системой дополнения. Поправки к местоположению самолета передаются через авиационный УКВ-диапазон..
Морская служба DGPS 16 наземных станций, покрывающих австралийское побережье, была прекращена с 1 июля 2020 года. Улучшенные возможности многоканальной GPS и источники сигналов от нескольких поставщиков (GPS, ГЛОНАСС, Galileo и BeiDou ) были отмечены как обеспечивающие лучшую точность навигации, чем можно было бы получить с помощью GPS + DGPS. Проект австралийской спутниковой системы дополнения (SBAS), возглавляемый Geoscience Australia (GA), предложит пользователям GNSS более точное позиционирование в течение следующих 2–3 лет.
Постобработка используется в дифференциальной системе GPS для получения точных положений неизвестных точек, связывая их с известными точками, такими как маркеры съемки.
GPS Измерения обычно хранятся в памяти компьютера в приемниках GPS, а затем передаются на компьютер, на котором запущено программное обеспечение постобработки GPS. Программа вычисляет базовые линии, используя данные одновременных измерений от двух или более приемников GPS.
Базовые линии представляют собой трехмерную линию, проведенную между двумя точками, занятыми каждой парой антенн GPS. Постобработанные измерения позволяют более точно определять местоположение, потому что большинство ошибок GPS почти одинаково влияют на каждый приемник и, следовательно, могут быть исключены в расчетах.
Дифференциальные измерения GPS также могут быть вычислены в реальном времени некоторыми приемниками GPS, если они получают сигнал коррекции с помощью отдельного радиоприемника, например, в кинематике в реальном времени (RTK) съемка или навигация.
Улучшение GPS-позиционирования ни в коем случае не требует одновременных измерений двух или более приемников, но также может быть выполнено с помощью специального использования одного устройства. В 1990-х годах, когда даже портативные приемники были довольно дорогими, были разработаны некоторые методы квазидифференциальной GPS, в которых приемник использовался путем быстрых поворотов позиций или петель из 3-10 точек съемки.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с системой дифференциального глобального позиционирования. |
