Aplicatia "EUREF-IP"
Introducere
Aplicaţia GNSS prezentata este dezvoltata īn cadrul unui proiect mai larg, internaţional, denumit “Euref-IP”la care participămai multe ţări europene īntre care şi Romānia, prin intermediul Facultăţii de Geodezie din cadrul Universităţii Tehnice de Construcţii Bucureşti. Coordonarea proiectului este asiguratăde către BKG Frankfurt a.M., Germania şi EUREF (Bruxelles, Belgia).
Proiectul este axat pe utilizarea sistemului GNSS-GPS īn determinarea unor poziţii, navigaţie şi monitorizare pe baza principiilor de navigaţie diferenţială(D-GNSS) şi/sau cinematicăīn timp real (RTK-Real Time Kinematic). Aplicaţia dezvoltatăare ca obiectiv central īmbunătăţirea soluţiilor de navigaţie in timp real sau īn mod post-procesare utilizānd un singur receptor GNSS şi corecţii diferenţiale şi/sau RTK. Precizia poziţiilor determinate īn navigaţie sau monitorizare se va īmbunătăţi de la circa 10…100m la 1m sau chiar mai puţin.
Aplicaţia este recent implementatăīn cadrul staţiei GPS permanente “Bucu”(Bucureşti) din Facultatea de Geodezie, staţie inclusăīn reţeaua EUREF-PN (European Reference Frame –Permanent Network).
Specificul aplicaţiei este dat de faptul cătransmisia corecţiilor diferenţiale sau RTK are loc prin intermediul internetului (IP-Internet Protocol), lucru care reduce mult costurile de transmisie.
Sfera de implementare a aplicaţiei este foarte largă, fiind vorba despre majoritatea sistemelor de navigaţie şi monitorizare pe baza GNSS. Deşi avānd la bazăīn prezent sistemele de poziţionare globalăNAVSTAR-GPS sau GLONASS, principiile de funcţionare ale aplicaţiei şi modalităţile de implementare īn practicăvor fi similare şi dupădezvoltarea sistemului de poziţionare GALILEO.Principiile pozitionarii D-GNSS
Poziţionarea absolutădiferenţialăeste o tehnicăde poziţionare prin care se determinăpoziţia unui receptor, de regulămobil (B), pe baza observaţiilor directe spre sateliţi şi a unor corecţii (diferentiale) transmise (īn timp real) de la un alt receptor (A) fix, numit şi receptor-bază.
Pseudodistanţele măsurate de receptorul mobil (B) sunt corectate pe baza corecţiilor diferenţiale obţinute de la receptorul bază, iar apoi are loc o poziţionare absolută(punctuală). Aceste corecţii diferenţiale īmbunatăţesc precizia de pozitionare.
Corecţiile transmise de receptorul-bazăpot fi:
a) corecţii de pseudodistanţe (PRC-Pseudo-Range-Corrections, engl.);
b) corecţii de variaţie a pseudodistanţelor (RRC-Range Rate Corrections, engl.).
Metoda DGPS (Differential GPS) este larg aplicatăazi īn special īn aplicaţii negeodezice (transporturi, navigaţie, turism, ş.a.). Existăsisteme DGPS cu diverse precizii de poziţionare īntre care şi sisteme DGPS cu precizie de poziţionare centimetrică.
Sistemul īndeplineşte următoarele funcţii principale:
- colectarea corecţiilor diferenţiale sau/şi RTK de la unul sau mai multe receptoare GNSS (de regulă, staţii permanente);
- realizarea legăturilor de comunicaţie de la receptor la calculator şi invers;
- procesarea datelor primare = generarea corecţiilor diferenţiale şi/sau RTK, cu ajutorul sistemului de calcul;
- transmiterea corecţiilor diferenţiale generate folosind internetul (protocol TCP/IP, HTTP);
- recepţia corecţiilor diferenţiale de către receptoarele GNSS mobile folosind internetul (protocol TCP/IP, HTTP) şi alte sisteme de comunicaţie īn timp real (GSM, GPRS etc.);
- administrarea datelor transmise/recepţionate la/dinspre difuzorul de servicii DGNSS şi RTK.
Principiul transmiterii corectiilor D-GNSS pe baza IP
Transmiterea distributiva a corectiilor D-GNSS pe baza IP
Administrarea fluxului de date din cadrul unui serviciu de tip D-GNSS se realizeazăcu ajutorul unor programe specializate. Aceste programe vizează:
- funcţiile de generare a corecţiilor diferenţiale şi/sau RTK ( aceste programe sunt specifice receptoarelor GNSS, dar formatul de ieşire al datelor este standardizat);
- funcţiile de transfer a datelor de la receptorul GNSS la sistemul de calcul (īn general nu depind de tipul receptorului satelitar);
- funcţiile de verificare, validare, arhivare a datelor;
- funcţiile de difuzare a corecţiilor diferenţiale īn mod direct (spre utilizatori) sau indirect (prin intermediul unui serviciu specializat);
- funcţii 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 realizeazătotalitatea funcţiilor necesare prezentate mai sus.
- Pachetul de programe Ntrip
Ntrip include un protocol de sine stătător bazat pe HTTP –Hypertext Transfer Protocol şi adaptat la cerinţele de transfer al datelor GNSS. El permite difuzarea corecţiilor diferenţiale (īn format RTCM-104) sau al altor tipuri de date GNSS, spre utilizatori staţionari sau īn mişcare, prin intermediul internetului. Ntrip permite accesul internet prin reţele mobile bazate pe IP, cum sunt reţelele GSM, GPRS, EDGE sau UMTS.
Caracteristici principale:
- Este bazat pe protocolul foarte popular HTTP find uşor de implementat de diferite platforme ale unui utilizator;
- Nu este destinat unui număr limitat de formate fiind utilizabil la distribuţia oricărui tip de date GNSS;
- Poate servi la utilizarea īn masăa serviciului D-GNSS prin diseminarea simultanăa sute de tipuri de date spre mii de utilizatori;
- Nu este neapărat necesar ca difuzorii de date GNSS şi utilizatorii săintre īn contact direct (pe internet), astfel īncāt este protejatăreţeaua localăa difuzorilor;
- Permite transferul datelor pe orice tip de reţea mobilădatorităutilizării protocolului TCP/IP (conversie SERIAL>TCP/IP, care poate fi reconvertit TCP/IP>SERIAL la utilizator).
- Pachetul include 3 module principale: NtripClient, NtripServer şi NtripCaster.
NtripServer –realizeazătransferul fluxului de date spre o locaţie precizată;
NtripCaster –componenta principalăa sistemului de programe, realizānd colectarea datelor diferenţiale, validarea acestora, monitorizarea fluxului de date, securitatea accesului, diseminarea datelor;
NtripClient –permite accesarea datelor difuzate de NtripCaster de către utilizatori.
Protocolul TCP/IP utilizat īn modulele Ntrip permite detectarea automatăa pierderii legăturii īntre componentele sistemului (modulele softului) şi reconectarea automatăla dispariţia acestei īntreruperi.
In figura de mai jos este prezentatăstructura de principiu a sistemului de programe Ntrip.
Proiectul “EUREF-IP”demarat īn anul 2003 include serviciul de date diferenţiale din cadrul Facultăţii de Geodezie Bucureşti –Staţia GPS permanentă“Bucu”. Staţia permanentădispune īn prezent de toate echipamentele necesare funcţionării acestui serviciu. Pe baza acestora şi a modulelor software disponibile s-au realizat primele testări. Ele au vizat:
- generarea corecţiilor D-GPS īn format RTCM;
- transmiterea corecţiilor D-GPS prin intermediul internetului;
- recepţia corecţiilor D-GPS prin intermediul internetului;
- monitorizarea funcţionării serviciului de distribuţie a corecţiilor D-GPS (īn prezent prin intermediul BKG-Frankfurt a.M. şi Euref);
- posibilităţile de creare a unui serviciu naţional de tip D-GNSS īn Romānia;
- posibilităţile de utilizare ale serviciului D-GNSS īn diverse aplicaţii (va fi experimentat pe deplin dupăce se va dispune de echipamentele necesare unui utilizator al serviciului).
Exemple de difuzare / recepţie a corecţiilor diferenţiale (format RTCM) de la staţia D-GNSS in Facultatea de Geodezie Bucureşti