Exakt punktpositionering
Precise Point Positioning (PPP) är ett globalt navigationssatellitsystem (GNSS) positioneringsmetod som beräknar mycket exakta positioner, med fel så små som några centimeter under goda förhållanden. PPP är en kombination av flera relativt sofistikerade GNSS-positionsförfiningstekniker som kan användas med hårdvara av nära konsumentklass för att ge resultat nära undersökningsgrad. PPP använder en enda GNSS-mottagare, till skillnad från vanliga RTK- metoder, som använder en temporärt fast basmottagare i fält samt en relativt närliggande mobilmottagare. PPP-metoder överlappar något med DGNSS- positioneringsmetoder, som använder permanenta referensstationer för att kvantifiera systemfel.
Metoder
PPP förlitar sig på två allmänna informationskällor: direkt observerbara och efemerider.
Direkt observerbara är data som GPS-mottagaren kan mäta på egen hand. En direkt observerbar för PPP är bärvågsfas , dvs inte bara tidsmeddelandet kodat i GNSS-signalen, utan även om vågen för den signalen går "upp" eller "ned" vid ett givet ögonblick. Löst sett fasen ses som siffrorna efter decimalkomma i antalet vågor mellan en given GNSS-satellit och mottagaren. Fasmätning i sig kan inte ge ens en ungefärlig position, men när andra metoder har minskat positionsuppskattningen till en diameter som motsvarar en enda våglängd (ungefär 20 cm), kan fasinformationen förfina uppskattningen.
En annan viktig direkt observerbar är differentialfördröjningen mellan GNSS-signaler med olika frekvenser. Detta är användbart eftersom en stor källa till positionsfel är variationen i hur GNSS-signaler bromsas i jonosfären, som påverkas relativt oförutsägbart av rymdvädret . Jonosfären är dispersiv , vilket betyder att signaler med olika frekvens bromsas olika mycket. Genom att mäta skillnaden i fördröjningarna mellan signaler med olika frekvenser kan mottagarens programvara (eller senare efterbehandling) modellera och ta bort fördröjningen vid vilken frekvens som helst. Denna process är endast ungefärlig, och icke-spridande källor till fördröjning kvarstår (särskilt från vattenånga som rör sig i troposfären ) , men det förbättrar noggrannheten avsevärt.
Efemerider är exakta mätningar av GNSS-satelliternas banor, gjorda av det geodetiska samfundet ( International GNSS Service och andra offentliga och privata organisationer) med globala nätverk av markstationer. Satellitnavigering fungerar utifrån principen att satelliternas positioner vid varje given tidpunkt är kända, men i praktiken innebär mikrometeoroidspåverkan , variation i solstrålningstrycket och så vidare att banorna inte är perfekt förutsägbara. De efemerider som satelliterna sänder är tidigare prognoser, upp till några timmar gamla, och är mindre exakta (med upp till några meter) än noggrant bearbetade observationer av var satelliterna faktiskt befann sig. Därför, om ett GNSS-mottagarsystem lagrar obearbetade observationer, kan de bearbetas senare mot en mer exakt efemeri än vad som fanns i GNSS-meddelandena, vilket ger mer exakta positionsuppskattningar än vad som skulle vara möjligt med vanliga realtidsberäkningar. Denna efterbehandlingsteknik har länge varit standard för GNSS-applikationer som behöver hög noggrannhet. På senare tid har projekt som APPS , Automatic Precise Positioning Service från NASA JPL , börjat publicera förbättrade efemerider över internet med mycket låg latens. PPP använder dessa strömmar för att i nästan realtid tillämpa samma typ av korrigering som brukade göras i efterbearbetning.
Ansökningar
Exakt positionering används alltmer inom områdena robotik , autonom navigering , jordbruk, konstruktion och gruvdrift.
De största svagheterna med PPP, jämfört med konventionella konsument-GNSS-metoder, är att det kräver mer processorkraft, det kräver en extern efemerisk korrigeringsström och det tar lite tid (upp till tiotals minuter) att konvergera till full noggrannhet. Detta gör det relativt oattraktivt för applikationer som spårning av flottan , där precision i centimeterskala i allmänhet inte är värt den extra komplexiteten, och mer användbar inom områden som robotteknik, där det redan kan finnas ett antagande om inbyggd processorkraft och frekvent dataöverföring .