1. Высокая стоимость оборудования;
2. Наличие всего одной полноценной Глобальной Спутниковой Системы Навигации — GPS (Navstar, США);
3. Доступность к наземному приему всего двух навигационных сигналов (L1, L2).

И если первый пункт был условно формальным ограничением, то второй и третий существенно сказывались на технической возможности проведения ГНСС измерений. По факту, ГНСС измерения проводили лишь на открытых пространствах (за городом) методом статических и кинематических замеров.

Но с развитием и расширением Глобальных Спутниковых Навигационных Систем ситуация стала меняться. Космический сегмент пополнился аппаратами Glonass (РФ), Beidou (КНР) и Galileo (ЕС) [1], что в свою очередь привело к увеличению навигационных сигналов, доступных для наземного приема.

ГНСС измерения делятся на несколько методов [2]:

• Статика. Два ГНСС приемника, один устанавливается на известной точке, второй на определяемой. Далее осуществляется многочасовой сбор данных, при этом оба приемника неподвижны [3]. Для получения результата необходимо собранные данные обработать на персональном компьютере с использованием специализированного программного обеспечения;
• Кинематика. Два ГНСС приемника, один устанавливается на известной точке, второй перемещается от точки к точке и осуществляет сбор данных. Для получения результата необходимо собранные данные обработать на персональном компьютере с использованием специализированного программного обеспечения. Данный метод не применяется вследствие развития метода RTK;
• Кинематика реального времени (Real Time Kinematic, RTK). Два ГНСС приемника, один устанавливается на известной точке, второй перемещается от точки к точке и осуществляет сбор данных [4]. Но принципиальным отличием данного метода является возможность получения результата непосредственно в момент измерения. Данная возможность реализована за счет on- line связи двух ГНСС приемников.

На текущий момент времени, связь двух ГНСС приемников может быть осуществлена посредством двух типов модемов: GPRS и УВЧ [5]. Несмотря на то, что GPRS канал связи по праву можно считать более совершенным и более комфортным для использования, УВЧ канал связи не утратил своей актуальности. И причина тому в отсутствии 100%-го GPRS покрытия территории страны. Поэтому на текущий момент GPRS канал связи применяется в городах и там, где это физически доступно. Для всех остальных территорий остается только один канал связи — УВЧ.

Практически все современные производители ГНСС оборудования комплектуют свои устройства УВЧ модемом небольшой мощности (в пределах 1-2Вт). А в своей технической документации указывают предельную дальность действия не более 10 км. Для современных ГНСС измерений в режиме RTK 10 км. — крайне небольшой показатель [6]. Зная об этом, производители рекомендуют использовать внешние УКВ модемы с мощностью от 25 до 35Вт [7]. Однако использование такого устройства имеет ряд существенных ограничений:

1. Разрешительные документы. Применение УВЧ модема с мощностью 25-35Вт требует специального разрешения и регламентируется государством [5];
2. Дополнительное питание. Применение УВЧ модема с мощностью 25-35Вт требует мощного источника питания;
3. Стоимость.

Цель эксперимента: выяснение практической дальности работы встроенного УВЧ модема в ГНСС оборудовании. Перед проведением экспериментальных работ были проделаны оценочные расчёты расстояния уверенной работы в режиме RTK. Дальность прямой видимости при нормальной атмосферной рефракции для дециметровых волн [8] определяется по формуле

где r₀ – дальность прямой видимости, км; h₁  – высота передающей УКВ антенны базы, м; h₂  – высота приёмной УКВ антенны ровера, м.

Рассмотрим пример использования антенно-фидерного устройства при выполнении геодезических работ на холмистой местности:

• превышение высот базы относительно ровера составляет 77 метров
• высота УВЧ антенны передатчика (ГНСС приёмник работает в режиме базы – передаёт дифференциальные поправки на ровер) равна 82,5 м;
• высота УВЧ антенны приёмника (ГНСС приёмник работает в режиме ровера – принимает дифференциальные поправки от базы) равна 2 м

Из формулы (1) находим ~ 43.25км. Полученное значение значительно превосходит заявленное производителями расстояние уверенного приёма поправок ровером от базы по радиоканалу.

Зависимость между мощностями сигналов передатчика и приёмника при распространении УВЧ в реальных условиях [8] определяется по формуле

где:

𝑃₁ — излучаемая антенной мощность, Вт;

𝑃₂ — принимаемая антенной мощность, Вт;

𝐷₁ — коэффициент усиления УВЧ антенны передатчика;

𝐷₂ — коэффициент усиления УВЧ антенны приёмника;

r — расстояние, проходимое электромагнитной волной от передатчика к приёмнику, м;

l — длина электромагнитной волны, м;

F – множитель ослабления

При логарифмировании уравнения (2) получим:

где 𝑃₁дБм, 𝑃₂дБм — мощности передатчика и приёмника выражены в дБ по отношению к мощности в 1мВт, а 𝐷₁дБи, 𝐷₂дБи – коэффициенты усиления изотропных УВЧ антенн, выраженные в дБ. Обозначим множитель ослабления, выраженный в децибелах, как 𝐹дБ = 20 lg 𝐹 и найдём его из графика зависимости его медианных значений от расстояния [9]. Для длины волны l = 67 см получаем 𝐹дБ ≈ −40 дБ, что согласуется с результатами, полученными в   работе   [10].   Подставляя   в   формулу   (3)   значения   𝑃₁дБм = 30 дБм, 𝑃₂дБм = −115 дБм,

𝐷 дБи = 5,5 дБи, 𝐷 дБи = 4 дБи, 𝐹дБ = −40дБ, получаем значение для                                                                                                                      ^𝜆 ) = −114,5 дБ, 1                 2

которое согласуется с данными работы [11]. Откуда легко получаем оценочное значение расстояния, проходимое электромагнитной волной от базы к роверу r = 28.3км.

Вышеприведённые оценки расстояния уверенной работы в режиме RTK с использованием внутренних радиомодемов мощностью 1Вт подтверждают тезис компании Satel, что в сельской местности радиомодем 1 Вт с прямой радиосвязью может выходить на расстояние более 20 км и даже до 50 км в идеальных условиях [12]. Для проведения ГНСС испытания было задействовано два ГНСС приемника от компании Stonex со встроенными УВЧ модемами (один приемник был установлен на штатив и выполнял функции базы, второй приемник выполнял функции передвижного ровера), полевой контроллер, радиомачта и радиоантенна. Питание оборудования осуществлялось за счет внутренних аккумуляторов. Рис.1.

Рисунок 1 — ГНСС комплект в сборе

Технические характеристики УВЧ модема и антенн, использованных для создания радиосвязи между базой и ровером:

• Радиомодем TRM121 (частотный    диапазон    410 – 470МГц, мощность  передачи 1Вт, чувствительность приема -115дБм, антенный разъем TNC, 50Ом);
• Штыревая    УВЧ   антенна   QC430A    (длина   108см, диапазон     430-450МГц, входное сопротивление 50Ом, усиление 5.5дБи, резьба 5/8″) с антенным кабелем 5м;
• Штыревая УВЧ антенна QT440GT (длина 29,3см, диапазон 430-450МГц, входное сопротивление 50Ом, усиление 4дБи, разъём TNCJ).

Находясь в движении, контроль удаления ровера от базы выполнялся посредством визуального считывания данных с контроллера. По достижении расстояния в 30 километров ровер был установлен на точке для снятия показаний. Рис.2.

Рисунок 2 — Расстояние 30.0032км

После удаления ровера от базы на 10 километров измерения проводились каждые 5 километров. На контрольных пунктах в 20, 25 и 30 километров ровер принимал поправку от базы, выдавал фиксированные решения с сантиметровой точностью, результаты измерений представлены в таблице 1.

Все измерения выполнены в статусе «Фиксированного решения». Фиксированное решение однозначно указывает на то, что ровер получает поправку от базы, канал связи стабилен и не имеет разрывов.

Расстояние

Полученные результаты подтверждают выдвинутые оценочные расчеты, позволяют с уверенностью утверждать об эффективности приведенного метода передачи поправки от базы к роверу.

Применение антенно-фидерного устройства и рельефа местности позволило в три раза увеличить радиус распространения радиосигнала без увеличения мощности. При этом стоимость такого решения в 10 раз меньше по сравнению с решениями, предлагаемыми производителями ГНСС оборудования.

Сообщение ПРИМЕНЕНИЕ АНТЕННО-ФИДЕРНОГО УСТРОЙСТВА В ХОЛМИСТОЙ МЕСТНОСТИ появились сначала на Stonex Kazakhstan.

Сообщение С Новым 2021 Годом! появились сначала на Stonex Kazakhstan.

Сообщение Запуск сайта Stonex Rugged появились сначала на Stonex Kazakhstan.

Подробнее: http://geocomm.kz/catalog/gps-gnss-oborudovanie/gps-gnss-oborudovanie-dlya-geodezii/gnss-priemnik-stonex-s850a-detail

Сообщение GNSS Приемник Stonex S850A появились сначала на Stonex Kazakhstan.

Подробнее: http://geocomm.kz/catalog/gps-gnss-oborudovanie/gps-gnss-oborudovanie-dlya-geodezii/gnss-priemnik-stonex-s700a-detail

Сообщение GNSS Приемник Stonex S700A появились сначала на Stonex Kazakhstan.

Сообщение С Новым Годом! появились сначала на Stonex Kazakhstan.

Сообщение С Днем Независимости Республики Казахстан появились сначала на Stonex Kazakhstan.

От всей души поздравляем вас с государственным праздником – с 1 декабря, днем первого Президента Республики Казахстан!

Желаем всем мира, добра, благополучия и достатка, новых трудовых свершений, процветания для нашего Казахстана!

Сообщение С Днем Первого Президента Республики Казахстан появились сначала на Stonex Kazakhstan.

Сообщение Фотоотчет с ИНТЕРГЕО 2019 появились сначала на Stonex Kazakhstan.

Особое внимание INTERGEO этого года уделяется распространению цифровых технологий в области мобильности и строительства, например, в «умных городах», геодезии, лазерном сканировании, информационном моделировании зданий (BIM), беспилотных летательных аппаратах (БЛА) и виртуальной и дополненной реальности.

Сообщение ИНТЕРГЕО 2019 появились сначала на Stonex Kazakhstan.