Techniek

Home > Techniek

Geo++

Voor het aansturen van de referentiestations, het bepalen van de speciale netwerkoplossingen en het versturen van de correctiesignalen naar de gebruiker wordt gebruik gemaakt van de software van de in GNSS-software en onderzoek gespecialiseerd Duitse firma GEO++ GmbH uit Garbsen. GEO++, leverancier aan het merendeel van de SAPOS dienstverleners in Duitsland en de rest van Europa.

De hier toegepaste techniek GNSMART (Global Navigation Satellite System- State Monitoring And Representation Technique) maakt het mogelijk om door analyse van de data van een netwerk van referentiestations de individuele GNSS foutenbronnen apart te berekenen en te presenteren.

Deze foutenbronnen zijn:
- vertragingen van het GNSS-signaal door atmosferische verstoringen
- baanfouten van de satellieten
- klokfouten in zowel de satelliet als de ontvanger

Daarnaast heeft men te maken met stationsgebonden fouten:
- Multipath
- fasecentrum variaties van de antenne
De laatste zijn geëlimineerd door de absolute en individuele calibraties van de referentie-antennes.

Foutenbronnen GPS (Geo++ GmbH)

De ruimtelijke modellering van de verstoringsbronnen van GNSS heet in de toegepaste techniek Area Correction Model, of in het Duits FKP: Flächenkorrekturparameter. De door GNSMART berekende FKP zijn door toevoeging van de positie van de gebruiker te “individualiseren” voor de locatie waar men op dat moment staat. Deze FKP zijn uiteindelijk het middel om een netwerk van GNSS-referentiestations te creëren met grote onderlinge afstand (50km) met daarbij behoud van hoge nauwkeurigheid, beschikbaarheid en betrouwbaarheid. Bij gebruik van een eigen referentiestation kent men slechts van deze plek de GNSS-verstoringen, bij een landelijk netwerk zijn deze rondom beschikbaar en is simpelweg gezegd interpolatie tussen referentiestations mogelijk. Veelal is een lineaire FKP presentatie afdoende. De dekking van een lineair FKP model is dan gecentreerd rond een referentiestation en het FKP model geeft de horizontale gradiënten van de GNSS-verstoringen aan.

Visualisatie Lineaire FKP voor 4 referentie Stations (Geo++ GmbH)

Antenne calibraties

AdVNullantenne / Geo++ Nullantenne

Alle metingen met GNSS moeten voor een goede nauwkeurigheid worden gerelateerd aan een eenduidig referentiepunt in de antenne: het fasecentrum. Door het werken met elektromagnetische stralen en het gebruik van 2 frequenties komt het fysieke fasecentrum van een GNSS-antenne nooit overeen met het elektromagnetische fasecentrum. De verschuiving hiertussen is ook nog eens niet constant maar afhankelijk van frequenties en de hoek van inval van een satellietsignaal. Ter beschrijving van dit geheel is er voor elk antenne een fysiek eenduidig Antenne Referentie Punt (ARP), een constant deel in de vorm van L1- en L2-Offsets en een signaalafhankelijk variabel deel in de vorm van elevatie- en azimutafhankelijke Fase Centrum Variaties (PVC). Deze parameters variëren per type en per merk antenne en kunnen zelfs op individuele basis (vooral tussen produktieseries) verschillen. Een antenne calibratie zorgt voor de bepaling van deze parameters. Zie extra toelichting calibratie Geo++.

Voor de hoogste nauwkeurigheid zijn alle 06-GPS referentieantennes absoluut en individueel gecalibreerd. Absoluut houdt in zonder de aanname van een “foutvrije” referentieantenne. De invloed van bijvoorbeeld multipath, de oneigenlijke inval van gereflecteerde GNSS-signalen, kan bij relatieve calibraties voor onnauwkeurigheden zorgen. Typisch bij absolute calibraties is dat ook de azimutafhankelijkheid wordt gemodelleerd.

Calibratiemodel GNSS antenne

Probleem bij GNSS-netwerken is de combinatie van absolute (ref. antennes) en relatieve (rover) calibraties. Een oplossing hiervoor biedt de invoering van een zgn. Nulantenne. Softwareleverancier Geo++ staat hierbij aan de oorsprong alhoewel de roverapparatuur het meestal AdVNullantenne noemt; vernoemt naar de Duitse AdV (Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland).

Deze antenne overbrugt de verschillen tussen relatieve en absolute calibraties. De door 06-GPS verzonden RTCM correcties zijn reeds gecompenseerd voor de absolute calibratiewaarden van de referentie-antennes. Wanneer de AdVNullantenne in de rover-firmware is geïntegreerd, hoeft de gebruiker geen kennis meer te hebben van de referentieantennes, maar hoeft hij of zij slechts de AdVNullantenne te kiezen als referentieantenne.

NTRIP

Naast de vertrouwde manier om via GSM correcties te ontvangen is er sinds 2005 een nieuwe techniek in gebruik. Communiceren tussen GNSS-rover en referentieprovider wordt door de grote beschikbaarheid van GPRS en UMTS steeds vaker over internet gedaan. Internet is een gangbaar en direct medium om data over en weer te kunnen transporteren. GPRS is in heel Nederland beschikbaar.

Omdat de RTCM-correcties maar weinig bytes beslaan en men bij mobiel internet voor de hoeveelheid verzonden en ontvangen data betaalt, is deze manier van communiceren uitermate geschikt voor het verzenden van RTK- of DGPS-correcties. De besparing ten opzichte van GSM bedraagt minimaal 50%.

De inmiddels door het RTCM board geaccepteerde manier voor het transporteren van GNSS-data over internet is het NTRIP-protocol.

Data van referentiestations of referentienetwerken (Sources en Servers) worden via een Caster gesplitst en via internet verzonden. Aan de gebruikerszijde (rover) is er dan een Client programma, die de data bij de provider opvraagt. Zo’n programma kan onder Windows of Windows CE draaien.

NTRIP componenten

Het Client programma kan een zogenaamde “source table” opvragen waarin alle correctiesignalen van een provider staan vermeld. Na een keuze voor een source te hebben gemaakt kan men daar verbinding mee maken. Voor het verkrijgen van toegang moet er een user-ID en een password worden ingevoerd. Het Client programma zorgt in het geval van Netwerk RTK of DGPS voor verzending van een NMEA boodschap van GNSS-ontvanger naar provider, en vice versa voor ontvangst van RTCM-correcties en doorzenden naar de GNSS-ontvanger.

Meer informatie over NTRIP is te vinden op:
http://igs.bkg.bund.de

Meer informatie over RTCM-correcties is te vinden op:
http://www.rtcm.org/