A GLONASS egyenértékű a GPS-szel ?

A címben feltett kérdésre a válasz röviden: NEM. Bővebben: a Javad GNSS vevők esetében IGEN, más gyártó termékei esetében kérdéses.

Közismert, hogy a műszergyártók készítenek GPS vevőket, illetve GPS+GLONASS vevőket, de egyetlen gyártó sem állít elő "csak GLONASS" vevőt. Azt is tudjuk, hogy a geodéziában elvárt nagy pontosság eléréséhez (az RTK fix pozícióhoz) egy GPS+GLONASS vevőnek - gyártótól és vevőtípustól függően - minimum 3, 4 vagy 5 GPS műhold jeleit mindenképpen fel kell dolgoznia akkor is, ha emellett "lát" 6-8 GLONASS műholdat is. Egyes műszerforgalmazók esetenként azt tanácsolják GPS+GLONASS vevőiket alkalmazó ügyfeleiknek, hogy ha nagyon lassan vált a lebegő pozíció fixre, vagy ismert pontra mérve túl nagy az eltérés a mért és az ismert pozíció között, akkor kapcsolja ki a vevőn a GLONASS jelfeldolgozást (vagy egyszerűen csak csatlakozzon GLONASS korrekciót nem sugárzó mount pointra).  Dr. Ashjaee Javad 2008-ban megjelent cikkének alábbi fordításából megtudhatja, mi rejlik eme jelenségek hátterében.

A magyarázat a GPS és a GLONASS rendszer működési módja közötti különbségben keresendő. A GLONASS frekvencia felosztású (FDMA), míg a GPS kód felosztású (CDMA) többszörös hozzáférésű rendszer. Leegyszerűsítve ez azt jelenti, hogy a GPS rendszer esetében mindegyik műhold azonos frekvencián sugároz holdanként más-más kódot (CDMA), míg a GLONASS esetében a kód azonos, viszont a frekvencia minden műhold esetében más (FDMA). Amikor a két rendszer a tervezőasztalon megszületett a lehetséges alkalmazók között a hadsereg szerepelt, a geodéták ekkor még "nem voltak képben". Az eredeti célnak mindkét rendszer tökéletesen megfelelt. Centiméter szintű pontosság biztosításához azonban szerencsésebb a CDMA technológia.

A GNSS vevő "dolga" alapvetően az, hogy megmérje a távolságot a műholdak és a vevő antennája között, és ezen adatok ismeretében számítsa ki az antenna koordinátáit. A távolságot annak az időnek a megmérése alapján határozza meg, amely szükseges ahhoz hogy a jel eljusson a műholdtól a vevő elektronika szívébe, a jelfeldolgozó egységbe. A műhold által kibocsátott jel útja két részre bontható:

1. A műhold és a vevő antennája közötti szakasz (közvetlen út)

2. A vevő antennája és a jelfeldolgozó egység közötti szakasz (belső út)

Az 1. szakasz minden műholdról érkező jel számára egyedi, különböző, míg a 2. szakasz azonos hosszúságú mindegyik műholdra vonatkozóan. Azt az időt ami a belső út megtételéhez szükséges, nevezzük belső jelkésésnek. Ha a belső jelkésés minden műhold esetében azonos, akkor nem okoz hibát a pozíció meghatározásban, mert az órahibához hasonlóan kiejthető.

interchannelbias1

Sajnos a belső jelkésés csak a GPS holdakról érkező jelek esetében azonos minden holdra, a GLONASS holdakról érkező jelek minden hold esetében eltérő idő alatt teszik meg a belső utat. Ennek az az oka, hogy az út megtételéhez szükséges idő függ a frekvenciától is. A GLONASS rendszer esetében pedig mindegyik hold más frekvencián küldi a jelet. Ha a vevő a pozíció számítása során nem veszi ezt figyelembe, akkor jelentősen romolhat a pozíció pontossága.

A jó hír az, hogy a bázis vevő észlelésében is ugyanakkora hibát okoz a belső GLONASS jelkésés mint a roverben, ezért ez a hiba kiejthető. A rossz hír az, hogy ez nem mindig igaz. Egyrészt csak akkor azonos a két érték, ha a bázis és a rover vevő azonos gyártótól származik és azonos típusú. Másrészt még azonos típus esetén is lehetnek különbségek, amelyek eltérő nagyságú késést okoznak a jelekben. A belső út megtételéhez szükséges idő ugyanis nem csak a frekvenciától, hanem a hőmérséklettől és a belső elektronika egyéb jellemzőitől is függ. Ez a két tényező pedig még azonos típusú és szomszédos gyári sorszámú GNSS vevők esetében is különbözhet.

Ha nem tudjuk meghatározni a belső Glonass jelkésési idő műholdankénti értékét, akkor lehetetlenné válhat a pontos pozícionálás.

interchannelbias2

A GLONASS-ra jellemző belső jelkésés problémájával megbirkózni cseppet sem egyszerű feladat ha pontos pozícionálás a cél. Ez is lehetett az oka annak, hogy sok gyártó 2007-ig egyre halogatta GLONASS képességű vevőjének fejlesztését. Néhány gyártó még ma sem foglakozik ezzel a kérdéssel, egyszerűen feltételezi, hogy a felhasználó azonos típusú bázis-rover vevőpárt alkalmaz, és így elhanyagolható a hiba nagysága.  Mi a korai Javad vevők fejlesztése idején ugyanígy jártunk el, hiszen kezdetben csak mi gyártottunk GPS+GLONASS vevőket, tehát minden vevő esetében közel azonos belső késést feltételezhettünk. Amikor a bázis és a rover közötti belső késési értékek mégis érzékelhetően eltértek, akkor a GPS észlelés erősebb súlyozásával oldottuk meg a problémát.

Néhány gyártó firmware-je nagy eltérés esetén egyszerűen figyelmen kívül hagyja a GLONASS észlelést, miközben a felhasználó erről mit sem tud. Rosszabb esetben hibás pozíciót számít, miközben azt jónak értékeli, megtévesztve így a felhasználót. A legtöbb gyártó szerencsére jobb megoldást alkalmaz. Minta-vevőkkel meghatározzák a vevőtípusra jellemző átlagos késés értékeket és azt a firmware-be programozva alkalmazzák.  Ez az esetek túlnyomó többségében megfelelő pontosságot és megbízhatóságot eredményez.

interchannelbias3

Mi a Javad GNSS vevőiben megbízhatóbb megoldást alkalmazunk, mivel folyamatosan és valós időben határozzuk meg a belső út hosszát 0.2 mm pontossággal. Kifejlesztettünk egy szabadalmaztatott hardvert a Triumph chipen belül, amely ezt elvégzi számunkra. Ezt az opcionális képességet 0.2mm-es GLONASS kalibrálásnak nevezzük.

Összefoglalva elmondhatjuk, hogy a 0.2 mm-es GLONASS kalibrálás opcióval a JAVAD GNSS vevők felhasználója olyan vevőhöz jut, amelyben a GLONASS pozícionálás azonos értékű a GPS pozícionálással. Megvalósítottuk azt az alapelvet, hogy a pozícionálás GPS és GLONASS holdakkal együttesen nem eredményezhet pontatlanabb eredményt mint önállóan csak GPS észleléssel. A felhasználó így hatékonyságnövekedést érhet el.

interchannelbias4

Megjegyzés: a cikk egyes állításai 2008-ban igazak voltak. Ma is igazak-e ? Nem tudhatjuk biztosan, hiszen a Javad-on kívül mindössze egy GNSS vevőgyártó honlapján találhatunk a probléma kezelésével kapcsolatos információt. De annál a GNSS gyártónál is Dr. Ashjaee Javad indította el a GLONASS fejlesztést...

Theme by Danetsoft and Danang Probo Sayekti inspired by Maksimer