03.05.2017 PPP online services

PPP (Precise point positioning) - позиционирование высокой точности.

Краткую информацию о том, что это такое, можно найти на википедии.

Здесь рассмотрим следующую ситуацию: имеется навигационный приемник, желательно работающий в двух частотных диапазонах, например, Javad.

Задача: получить PPP измерения.

Общая идея получения решения

PPP представляет собой метод решения навигационной задачи. Данный алгоритм, как правило, использует следующие входные данные:

• Измеренные навигационным приёмником для разных спутников псевдо-дальности и фазы несущей.
• Точные эфемериды и часы. Эти данные можно брать с IGS, но не из навигационного сообщения, т.к. в последнем случае велики ошибки данных.

Дополнительные требования к наблюдениям:

• Обычно требуются 2-х частотные наблюдения (в теории, можно реализовать алгоритмы с измерениями в одном частотном диапазоне, но этот подход обладает рядом недостатков и редко используется).
• Измерения могут следовать с шагом от 1 раза в секунду до 1 раза в 5 минут.
• Длительность наблюдений - не меньше 15 минут (много времени уходит на разрешение фазовых неоднозначностей). Здесь действует правило - чем больше время наблюдений, тем лучше. Как правило online ресурсы требуют длительность наблюдений от часа.
• Обычно (часто/во всех случаях что видел автор), это алгоритм реализуют только для системы GPS или для GPS + другие системы (т.е. GPS для существующих бесплатных реализаций необходим).

Исходя из сказанного выше заметим, что PPP имеет следующие отличия от обычной GNSS:

• PPP использует более точную эфемеридно-временную информацию.
• При определении координат, помимо кодовых измерений, используются фазовые (более точные, но неоднозначные) измерения.
• Как правило, PPP алгоритмы строят для 2-х частотных приёмников (две частоты используют для устранения ионосферной ошибки).

Ниже будут рассмотрены вопросы, связанные с записью файла с сырыми измерениями, конвертирование их в формат удобный для последующей обработки, взаимодействие с серверами, предоставляющими доступ к PPP, и их сравнение.

Получаем RINEX файл

Рассмотрим решение задачи на примере приемника Javad.
Для записи RINEX файла будем использовать программу RTKLIB.

• сначала надо записать log-файл. Подробную инструкцию о том как это сделать можно найти здесь.

Параметры порта:

• Bitrate: 115200
• Byte Size: 8 bit
• Parity: None
• Stop Bits: 1 bit
• Flow Control: None

Команды при запуске:

em,,def:{1,,}
em,,jps/gd
em,,jps/qd
em,,jps/WD
em,,jps/ET

dm

• конвертируем полученный файл (лог файл) в формат RINEX. Как это сделать описано здесь. Нужный нам файл имеет разрешение .obs.

В качестве примера имеется лог-файл (запись проводилась около двух часов) и файл RINEX-формата: File:PPP_Javad_log_obs.zip

PPP сервер

Во всех случаях надо отправить rinex-файл на сервер, указав свою почту, куда будет выслан ответ.

Список серверов:

Natural Resources Canada

Ссылка на сервер: Natural Resources Canada
Обрабатывает данные как с одно-частотных, так и с двух-частотных приёмников.

Особенности:

• Нужна регистрация.
• Ответ ждать порядка 1.5 часов (но иногда, ответ приходит в течение нескольких минут).
• Ответ приходит в виде архива .zip содержащий достаточно большой объем информации.
• Решение можно получить в координатах NAD83 или ITRF.
• В дополнительных опциях можно выбрать модель геоида и учесть данные о приливе океана (можно не учитывать для статической модели и/или для потребителя удаленного от океана).
• Есть статическая и динамическая модель. Если использоваться статическую модель, то на выходе получим одну усреднённую точку, а если динамическую, то получим трек.
• Используются лучшие из доступных эфемерид (FINAL, RAPID, ULTRA-RAPID):
  

FINAL (±2 см) - доступно через 13 дней.
RAPID (±5 см) - доступно через несколько дней.
ULTRA-RAPID (±15 см) - доступно каждые 90 минут (не доступно для загрузки).

• В координатах NAD83 решение можно получить быстрее чем в ITRF ?
• Имеется приложение "PPP direct v2.1" доступное для загрузки на сайте.

Пример ответа можно скачать здесь: File:ppp_full_output.zip.

Порядок работы с сервером.

Переходим по ссылке на сервер. если ссылка не работает, то с главной страницы сайта надо перейти в : Home - Earth Sciences - Geomatics- Geodetic Reference Systems - Tools and Applications

Далее жмем на ссылку "Go to CSRS-PPP online tool".

перейдя по ней вас попросят представиться системе, если вы не представлены или зарегистрироваться. Далее, вы попадаете на страницу, где указываете свою почту (для получения результата), модель (статическая (неподвижная) или динамическая), также, можно указать другие параметры и загружаете .obs файл.

OPUS (Online Positioning User Service)

Ссылка: OPUS

Особенности:

• ответ присылает быстро (в течение 10 минут)
• Информативность ответа относительно низкая (только координаты и погрешность)
• Сам ответ - это текст письма (т.е. нет никакого файла).
• Записанный файл должен содержать измерения GPS частотных диапазонов L1/L2
• Доступна только статическая модель.
• Файл должен был записываться не менее чем 15 минут, но не более 48 часов. При этом, по шкале UTC допускается пересечение не более чем одной полночи (нельзя задействовать измерения из трёх разных суток).
• Файлы, которые записывались менее двух часов, должны содержать P2 измерения , а также ещё либо P1, либо C1 измерения.
• Измерения от систем ГЛОНАСС и Galileo могут содержаться в файле, но измерения будут проводиться только по GPS.
• Используются спутники, находящиеся под углом к горизонту не ниже 10°.
• Запись файла должна проводится с частотами 1, 2, 3, 5, 10, 15 или 30 Гц.
• Формат файла: RINEX 2.x, или сырые данные.
• Выбор модели антенны учтет её характеристики. Выбор неправильной модели способен привести к погрешностям по высоте до 80 см, а по долготе и широте до 1 см.
• Возможен сбой работы, если в наблюдаемой фазе сигналов есть много срывов/пропусков.

Пример ответа:

 REF FRAME: IGS08 (EPOCH:2017.2561)
       
         X: 2846044.482(m) 0.016(m)
         Y: 2200311.466(m) 0.049(m)
         Z: 5249373.540(m) 0.046(m)

       LAT: 55 45 22.70314 0.052(m)
     E LON: 37 42 28.95829 0.029(m)
     W LON: 322 17 31.04171 0.029(m)
    EL HGT: 183.311(m) 0.041(m)

                        UTM COORDINATES
                         UTM (Zone 37)
Northing (Y) [meters] 6179713.416
Easting (X) [meters] 418919.757
Convergence [degrees] -1.06805532
Point Scale 0.99968064
Combined Factor 0.99965194

                              BASE STATIONS USED
PID DESIGNATION LATITUDE LONGITUDE DISTANCE(m)
DL3893 ISER IRAQ SURVY ERBIL CORS ARP 2218772.3
DK4489 ISBA IRAQ SURY BAGHDAD CORS ARP 2527874.0
DK6558 YYR1 GOOSE BAY WAAS CORS ARP N531831.085 W0602510.079 5606923.2

This position and the above vector components were computed without any
knowledge by the National Geodetic Survey regarding the equipment or
field operating procedures used.

Работа с сервером:

Переходим по ссылке, загружаем файл, делаем минимальные настройки, указываем почту для ответа и согласно длительности файла нажимаем на одну из кнопок: "Upload to Rapid-Static" или "Upload to Static".

AUSPOS

Достаточно быстро присылает ответ на почту. Пример ответа.
Особенности:

• RINEX файл не должен содержать измерений за текущий день UT
• Файл должен иметь длину не менее часа, предпочтительно 2 часа
• Имя файла не должно содержать пробелов.

Сравнение служб PPP

Параметр	Служба
	CSRS	OPUS	AUSPOS
Регистрация на сервере	+	−	−
статическая модель	+	+	+
кинематическая модель	+	−	−
использование GPS	+	+	+
Использование ГЛОНАСС	−	−	−
Минимальное время наблюдений	1.5 часа ?	2 часа	1 час
Максимальное время наблюдений	-	48 часов	7 дней
Поддержка одно-частотных измерений	+	−	−
Оперативность работы сервера	2	1	3
Точность измерений ( с альманахом ULTRA-RAPID)	2	3	1
Точность измерений (с альманахом RAPID)	3	1	2

Результаты работы PPP служб

	Приёмник
	Javad	MCR	NV08C
Частоты	L1+L2 GPS	L1 GPS, L1+L2 ГЛОНАСС	L1 GPS
Модель	статическая	статическая	статическая
Длительность файла	02:13:54	02:13:50	02:13:53
Антенна	А	А	Б

• Антенна "А" - Новая антенна. Антенна "Б" - старая старая. Обе эти антенны находятся на крыше.
  
• Серверы OPUS и AUSPOS не поддерживают одно-частотные измерения GPS, поэтому эти серверы не будут работать с приёмниками MCR и NV08C.
  
• Для грубой оценки можно положить, что в одной секунде долготы 30.9 м, а в одной секунде широты 17.4 м

Javad
Альманахах	Параметр	Служба
		CSRS (ITRF14)	OPUS (IGS08 (EPOCH:2017.3220))	AUSPOS (GRS80 Ellipsoid, ITRF2008)
Априорные координаты	Долгота	55° 45’ 22.790”
	Широта	37° 42’ 29.009”
	Высота	192.467 м
ULTRA-RAPID	Долгота	55° 45’ 22.7038”	55° 45’ 22.70469”	55° 45’ 22.70310”
	Широта	37° 42’ 28.9567”	37° 42’ 28.95748”	37° 42’ 28.95674”
	Высота	183.337 м	183.337 м	183.361 м
	СКОДолгота	1.8 см (95%)	10.1 см	1.7 см (95%)
	СКОШирота	3.6 см (95%)	7.9 см	0.9 см (95%)
	СКОВысота	4.6 см	7.9 см	3.1 см (95%)
	Коментарии
RAPID	Долгота	55° 45’ 22.7038”	55° 45’ 22.70362”	55° 45’ 22.70359”
	Широта	37° 42’ 28.9577”	37° 42’ 28.95831”	37° 42’ 28.95863”
	Высота	183.335 м	183.329 м	183.304 м
	СКОДолгота	1.5 см (95%)	1.8 см	0.9 см (95%)
	СКОШирота	2.8 см (95%)	0.5 см	0.9 см (95%)
	СКОВысота	3.8 см (95%)	1.0 см	2.7 см (95%)
	Коментарии
FINAL	Долгота	55° 45’ ”	55° 45’ ”	55° 45’ ”
	Широта	37° 42’ ”	37° 42’ ”	37° 42’ ”
	Высота	м	м	м
	СКОДолгота	см	см
	СКОШирота	см	см
	СКОВысота	см	см
	Коментарии

Рассмотренные серверы PPP работают только по сигналам GPS (L1C + L2C). Для улучшения(в случае CSRS )/получения(в случае AUSPOS и OPUS) PPP решений необходимо обрабатывать, помимо сигнала L1C, сигнал L2C.

Сигналы:
Присутствуют в измерениях и используются на сервере	Отсутствуют в измерениях, но нужны на сервере	Отсутствую в измерениях и не используются на сервере	Присутствуют в измерениях, но не нужны на сервере

MCR
Используемые сигналы	L1C	L2C	L1OF	L2OC
Альманахах	Служба
	CSRS
ULTRA-RAPID	Априорные координаты	55° 45’ 22.913”	37° 42’ 29.047”	190.084 м
	В СК ITRF14:	55° 45’ 22.7062”	37° 42’ 28.9710”	183.605 м
	СКО (95%)	42.2 см	35.6 см	91.1 см
RAPID	В СК ITRF14:	55° 45’ 22.7068”	37° 42’ 28.9748”	183.603 м
	СКО (95%)	45.3 см	34.0 см	86.2 см
FINAL	В СК ITRF14:	° ’ ”	° ’ ”	м
	СКО (95%)	см	см	см

NV08C
Используемые сигналы	L1C	L2C	L1OF	L2OC
Альманахах	Служба
	CSRS
ULTRA-RAPID	Априорные координаты	55° 45’ 22.814”	37° 42’ 28.826”	187.425 м
	В СК ITRF14:	55° 45’ 22.7256”	37° 42’ 28.9306”	183.962 м
	СКО (95%)	53.3 см	37.6 см	102.6 см
RAPID	В СК ITRF14:	55° 45’ 22.7239”	37° 42’ 28.9359”	184.002 м
	СКО (95%)	51.6 см	35.6 см	95.2 см
FINAL	В СК ITRF14:	° ’ ”	° ’ ”	м
	СКО (95%)	см	см	см

Общие рекомендации по улучшению PPP измерений

1. С увеличение длительности наблюдений улучшается точность, т.к. накапливается статистика, и, например, более точно решается неравнозначность наблюдений за фазой (static, возможно, kinematic).
2. PPP работает в режиме пос-обработки, и для работы использует эфемериды спутников. Точность этих эфемерид возрастает с течением времени:
FINAL (±2 см) - доступно через 13 дней.
RAPID (±5 см) - доступно через несколько дней.
ULTRA-RAPID (±15 см) - доступно каждые 90 минут.
Поэтому, чем позже отправить файл на обработку, тем более точные координаты можно получить.
Информацию об Альманахах можно найти здесь

Полезные ссылки:

• подключение Javad
• работа с RTKLIB
• что такое PPP
• что такое RINEX формат
• Natural Resources Canada
• OPUS
• AUSPOS
• Альманахи GPS

— Lukianov • 23:01, 3 мая 2017 • нет комментариев

[ Иерархический вид ]Комментарии

(нет элементов)

Войдите, чтобы комментировать.