Ocena dokładności pozycjonowania maszyn rolniczych za pomocą odbiornika GNSS korzystającego z różnych sygnałów korekcyjnych

Evaluation of positioning accuracy of agricultural machines using a GNSS receiver with different correction signals

Praca dyplomowa

Streszczenie

Szybki rozwój rolnictwa spowodował zapotrzebowanie na nowe technologie, które spowodowałyby ułatwienie pracy rolnikom a przede wszystkim obniżyłoby koszty eksploatacji, produkcji roślinnej, zwierzęcej jak i przyczyni się do ochrony środowiska.

Stale rosnące zapotrzebowanie spowodowało popyt na system rolnictwa precyzyjnego takie jak GNSS, programy do monitorowania maszyn rolniczych a także produkcji roślinnej jak i zwierzęcej.

Celem pracy jest ocena dokładności pozycjonowania ciągnika rolniczego wyposażonego w układ do prowadzenia równoległego. Ocenie poddane będzie pozycjonowanie przy wykorzystaniu różnych sygnałów korekcyjnych. Ponadto w pracy zamieszczono krótkie wprowadzanie dotyczące budowy odbiorników GNSS oraz zasady działania, a także zastosowania różnych sygnałów korekcyjnych.

Coraz bardziej nowoczesne systemy GNSS stają się bardziej precyzyjne i proste w obsłudze. Zastosowanie najlepszej korekcji sygnału powoduje otrzymaniem dokładności pozycjonowania nawet do 1cm. Lepsze wykorzystanie odpowiednich sygnałów korekcyjnych przyczyni się do wyższej opłacalności instalowania ich w maszynach rolniczych naszych gospodarstw.
Wstęp

Pod koniec lat 50 odkryto, że sygnał wysyłany z satelity nie napotyka na znane do tej pory przeszkody towarzyszące transmisji naziemnej, takie jak degradacja sygnału przez jonosferę (fale długie) czy ukształtowanie terenu (fale krótkie). Dlatego postanowiono stworzyć systemy, które dzięki odpowiednio dokładnym pomiarom tych sygnałów, pozwoliłyby na precyzyjne usytuowanie dowolnego obiektu w przestrzeni. Pierwszego satelitę amerykańskiego systemu GPS (z ang. - Global Positioning System) umieszczono na orbicie okołoziemskiej w 1978 r. a cztery lata później w kosmosie znalazł się pierwszy z satelitów rosyjskiego systemu GLONASS (z ang. - Global Navigation Satellite System), (Geoforum.pl, 2009).

Przyczyną powstania odbiorników GNSS były względy militarne, lecz dość szybko okazało się, że nawigacja może być niezwykle przydatna w prowadzeniu samochodów, statków oraz samolotów. W czasach przed wynalezieniem nawigacji satelitarnej żeglarze mogli odczytywać długość geograficzną z położenia Słońca, a szerokość z kąta wzniesienia Gwiazdy Polarnej. Gdy w XX wieku rozpowszechniła się radionawigacja, namierniki zainstalowane na statkach pozwalały na określenie charakterystyki sygnałów wysyłanych przez znajdujące się na lądzie radiolatarnie. Namiary do dwóch radiolatarni umożliwiają już określenie pozycji statku. Podobnie działają systemy radiolokacyjne dla lotnictwa, chociaż jedną z podstawowych metod tam stosowanych jest nawigacja inercjalna (bezwładnościowa), bazująca na zasadach dynamiki Newtona. Innym sposobem stosowanym w nawigacji lotniczej jest wykorzystanie efektu Dopplera. Satelitarne systemy nawigacyjne mimo zaawansowanej technologii do wyznaczania pozycji wykorzystują dość prozaiczną metodę pomiaru odległości, ponieważ wystarczy zarejestrować dane z czterech satelitów, by uzyskać trzy współrzędne lokalizujące odbiornik w przestrzeni (Geoforum.pl, 2009).

Ogólny rozwój technologiczny, dostępność oraz znaczny spadek cen odbiorników GNSS spowodowały gwałtowny wzrost liczby użytkowników oraz rozwój niezliczonej liczby aplikacji związanych z pozycjonowaniem satelitarnym w różnych dziedzinach życia. Grupa użytkowników, która dość wcześnie zaczęła masowo wykorzystywać systemy GNSS to sektor rolniczy.

Od kiedy w Polsce w 2004 roku wprowadzono dopłaty bezpośrednie okazało się, że odbiorniki GNSS są niezastąpione w szybkim i w miarę tanim sposobem w pozyskiwaniu danych dotyczących powierzchni pola. Jednocześnie użytkownicy oswojeni z nowymi technologiami zaczęli zastanawiać się nad innymi możliwościami ich wykorzystania w celu ułatwienia im wykonywania codziennej pracy. Obecnie pozycjonowanie i nawigacja satelitarna są coraz częściej wykorzystywane w inteligentnym rolnictwie, aby dostarczyć producentowi rolnemu i innym osobom związanym z rolnictwem dokładnej i aktualnej informacji o miejscu oraz czasie zdarzeń i zjawisk zachodzących w gospodarstwie rolnym (Ciećko i Oszczak, 2007). Dzięki temu rolnik może dokładniej wszystko zaplanować a jego praca jest przyjemniejsza oraz zajmuje mniej czasu w ciągu dnia. Pozwala także na zmniejszenie kosztów poprzez wykonanie precyzyjnej uprawy, siewu, nawożenia, ochrony roślin, zbioru itp.
1. Przegląd literatury

1.1. Budowa odbiornika GNSS

W skład zestawu składającego się na odbiornik GNSS wchodzą następujące elementy:

a) Antena GPS – której zadaniem jest odbieranie sygnału GPS z satelitów GPS oraz sygnałów korekcyjnych z satelitów geostacjonarnych.
b) Terminal – służy do obsługi oraz odczytywania wskaźników odbiornika.
c) Kontroler nawigacyjny - czujnik do pomiaru przyspieszenia, prędkości i nachylenia.
d) Okablowanie – służy do przesyłania informacji między poszczególnymi komponentami.

1.2. Zasada działania systemów GNSS

Wyznaczanie pozycji polega na pomiarze czasu propagacji sygnału (pomiar kodowy) oraz przesunięcia fazowego (pomiar fazowy) sygnału nadawanego przez satelitę poruszającego się po znanej orbicie. W nawigacji wykorzystywane są przybliżone współrzędne satelitów nadawane w depeszy nawigacyjnej zakodowanej na transmitowanym sygnale oraz wyłącznie pomiary kodowe (dokładność ok. 30 m). W geodezji w celu zwiększenia precyzji wykorzystuję się pomiary kodowe, pomiary fazowe oraz orbity precyzyjne (współrzędne satelitów z dokładnością około 0,03 m) (Hofmann-Wellenhof i in., 2007).

Na podstawie pomiarów kodowych lub fazowych wyznaczane są odległości satelita - odbiornik. Tak wyznaczona odległość obarczona jest wieloma błędami pomiarowymi spowodowanymi: błędami zegara satelity, błędami zegara odbiornika, wpływem jonosfery, wpływem troposfery, efektami relatywistycznymi (Hofmann-Wellenhof i in., 2007). Dlatego w pomiarach nawigacji satelitarnej wykorzystuje się:

a) Sygnały korekcyjne udostępniane przez systemy satelitarne:

Ø Egnos,

Ø Omnistar,

Ø E-DIF,

Ø I inne.

b) Naziemne systemy udostępniające:

Ø Stacje bazowe RTK,

Ø Stacja BASELINE,

Ø Systemy RTK NET,

Ø I inne.
Znajomość odległości do satelitów pozwala na wyznaczenie współrzędnych odbiornika poprzez rozwiązanie przestrzennego wcięcia wstecz. Należy nadmienić, iż obserwacje do minimalnie 4 satelitów, pozwalają na wyznaczenie pozycji odbiornika, ponieważ w równaniach występują 4 niewiadome: współrzędne odbiornika XYZ oraz poprawka do zegara odbiornika (Hofmann-Wellenhof i in., 2007).

1.3. Rodzaje systemów nawigacji satelitarnej

GPS – Najstarszym z satelitarnych systemów nawigacyjnych, satelitarny system nawigacyjny Navstar (Navigational Satellite Time and Ranging) znany pod nazwą GPS (Global Positioning System) został zaprojektowany, jako precyzyjny system określania położenia o zasięgu globalnym (Pniewski i Kowalik, 2016).

GLONASS (Global Navigation Satellite System) – jest rosyjskim odpowiednikiem GPS Navstar. Oba systemy działają na zasadzie biernego pomiaru odległości między odbiornikiem a satelitami. Metoda pomiaru i działanie systemu są podobne (Pniewski i Kowalik, 2016).

GALILEO – W 2002 UE wraz z Europejską Agencją Kosmiczną zdecydowały się na wprowadzenie alternatywy dla GPS, nazwanej systemem Galileo. System ma się składać z 30 satelitów (27 operujących i trzech w rezerwie) znajdujących się na trzech kołowych orbitach. W Europie mają powstać dwa centra kontrolujące pracę satelitów (Pniewski i Kowalik, 2016). Niestety po uruchomieniu systemu w grudniu 2016 roku awarii uległy trzy zegary rubinowe i siedem maserów wodorowych (Ziemnicki, 2017). Na tą chwilę nie ma informacji czy system jest w pełni operacyjny.

Beidou – Chiński system nawigacji satelitarnej, który w chwili uruchomienia będzie obejmował swym zasięgiem tylko region Chin i państw sąsiadujących. Do końca 2020 roku planowane jest wystrzelenie 35 satelitów. Odbiorcom komercyjnym zapewni określanie położenia z dokładnością do 10 metrów oraz szybkości z precyzją do 0,2 metra na sekundę (Pniewski i Kowalik, 2016).

DORIS (Doppler Orbitography and Radio-positioning Integrated by Satellite) – system nawigacyjny stworzony przez Francję (Pniewski i Kowalik, 2016).

1.4. Rodzaje sygnałów korekcyjnych stosowanych w GNSS

Sygnały korekcyjne są dodatkowymi systemami mającymi zwiększyć dokładność i niezawodność systemu nawigacji satelitarnej. Rozróżnia się dwie metody korekcji sygnału:

a) Wspomaganie satelitarne: EGNOS, OMNISTAR i tp
Ø EGNOS – European Geostationary Navigation Overlay Service – dostarcza danych korekcyjnych tylko dla częstotliwości satelitarnych L1, w zasadzie nadaje się do zastosowań wymagających niskiej dokładności, np. prosta uprawa roli przy dużych szerokościach roboczych, nawożenia, ochrony roślin, wapnowania i rozlewania gnojowicy itp.

Czasy inicjalizacji od 1 do 3min (Adamczak 2017).

Ø E-DIF – Alternatywa dla podstawowej dokładności Egnos. Może być wykorzystywany na całym świecie w miejscach gdzie nie ma zewnętrznego sygnału korekcyjnego. W zależności od odbiornika L1/L2/G1/G2 częstotliwość satelitów GPS/GLONASS wykorzystywana jest do określenia pozycji/nawigacji. Odbiornik w terminalu przetwarza sygnał GNSS przy użyciu odpowiedniego algorytmu i wylicza korektę.

Proces wymaga 10 minutowej kalibracji, podczas których maszyna może się poruszać, ale musi mieć niezakłócony widok nieba.

Czasy inicjalizacji 10min (Adamczak 2017).

Ø OMNISTAR – Dane korekcyjne transmitowane są przez satelity geostacjonarne. Jakość sygnału zmniejsza się od południa w kierunku do północy. Wysoka podatność na zakłócenia wywołana przez drzewa, budynki, kształtowanie terenu.

Długi czas inicjalizacji (nawet 45min) (Adamczak 2017).

b) Wspomaganie naziemne: BASELINE HD, RTK, RTK NET
Ø BASELINE – Stacja BASELINE wysyła sygnał korekcyjny dla sygnałów L1 GPS przez radio do odbiornika na maszynie. Ten następnie przekazuje dane korekcyjne do odbiornika GPS w terminalu (technologia jednej częstotliwości). Odpowiada wymaganiom dokładności siewu.

Inicjalizacja sygnału to około 10-20 minut (Adamczak 2017).

Ø RTK – Dane korekcyjne transmitowane są drogą radiową, poczynając od ustalonej stacji referencyjnej. Dokładność powtarzalna (+/- 2 do3 cm) a zasięg stacji od 15 do 30 km (Adamczak 2017).

Ø RTK NET – Dane korekcyjne transmitowane są przez sieć GPRS z sieci stacji RTK (np. sieć ASG EUPOS). Dokładność powtarzalna (+/- 2 do 3 cm) (Adamczak 2017). Jednym z trzech głównych segmentów systemu

ASG-EUPOS jest segment odbiorczy. Jego rolą jest zbieranie danych obserwacyjnych od satelitów GNSS i przekazywanie ich w czasie rzeczywistym do Centrum Obliczeniowego. Składa się on z równomiernie rozłożonych na obszarze Polski i państw sąsiadujących stacji referencyjnych GNSS. Zgodnie ze Standardem Technicznym EUPOS przy budowie segmentu odbiorczego przyjęto następujące założenia:

§ Średnia odległość pomiędzy stacjami wynosi 70 km.

§ Do sieci stacji referencyjnych włączone zostały istniejące stacje EPN i IGS.

§ Spółrzędne stacji wyznaczone zostaną w systemie ETRS89 oraz układach państwowych.

§ W stacjach referencyjnych wykorzystano jedynie precyzyjne dwuczęstotliwościowe odbiorniki GNSS.

§ Miejsca zainstalowania stacji referencyjnych wybrano tak, aby zapewnić dogodne warunki obserwacji satelitów GNSS (asgeupos.pl, 2018).

2. Cel i zakres pracy:

Celem pracy jest dokonanie oceny dokładności pozycjonowania ciągnika rolniczego wyposażonego w układ do prowadzenia równoległego. Ocenie poddane będzie pozycjonowanie przy wykorzystaniu różnych sygnałów korekcyjnych dostarczanych do odbiornika GNSS.

3. Koncepcja oceny dokładności pozycjonowania systemów GNSS korzystających z różnych sygnałów korekcyjnych

Metodykę oceny dokładności pozycjonowania ciągnika rolniczego oparto na wykorzystaniu informacji o odchyleniu standardowym pozycji zawartej w ramce GPGST udostępnianej przez odbiornik GSNN. Natomiast procedura pomiarowa przebiegała w następujący sposób:

a) Przed rozpoczęciem pomiarów dokonano konfiguracji odbiornika, aby wysyłał na złącze COM następujące ramki: GPGGA, GPGST – ponieważ te dwie są konieczne, aby określić pozycję oraz dokładność jej wyznaczenia. Częstotliwość odświeżania pozycji ustalono na 10 Hz,

b) Ramka GPGGA podaje następujące rejestrowane dane: czas, który upłynął od ostatniej aktualizacji z serwisu NAWGEO i rodzaj poprawki.

c) Ramka GPGST podaje następujące rejestrowane dane: odchylenie standardowe błędów pozycjonowania dla długości, szerokości i wysokości geograficznych.

d) Uruchamiano odbiornik i korzystano z niego przy: braku sygnału korekcyjnego oraz korzystając z poprawek systemów EGNOS, KODGIS, NAWGIS i RTK NET NAWGEO,

e) Uruchomiano program rejestrujący ramki i włączono rejestracje ramek do pliku tekstowego.

f) Każdorazowo pomiar rozpoczynano 15 minutowym postojem na zainicjowanie i ustabilizowanie swojej pozycji przez odbiornik GNSS,

g) Następnie wykonano przejazdy po przyjętym torze testowym przez około 10 minut z prędkością około 5 km/h – zawsze tym samym torem.

h) Przejazd testowy kończono w punkcie startu, a zarejestrowane wyniki zapisano do odpowiednio nazwanego pliku.

i) Zmieniano wykorzystywany sygnał korekcyjny i powtarzano całą procedurę dla każdej poprawki.

4. Wyniki badań

4.1. Wyniki badań dla ustawień bez poprawki:

Na rysunku 8 przedstawiono zrzut ekranu oprogramowania NovAtel Connect za pomocą, którego rejestrowano dane. Ten zrzut został wykonany podczas postoju pojazdu, dlatego widać dokładności pozycjonowania dla współrzędnych poziomych w granicach 1,7 m natomiast pionową dokładność w okolicy 3 m, co odpowiada warunkom postoju tego pojazdu. W przejrzysty sposób program prezentuje także ilość satelitów wykorzystywanych w celu ustalenia pozycji. W tym przypadku było to 9 satelitów. Jednocześnie program prezentuje wartość współczynnika DOP (z. ang. - Dilution Of Precision ) – parametr ten opisuje wpływ geometrii konstelacji satelitów na wyznaczenie pozycji w systemie GPS. Ten parametr zawierał się w okolicach 2

W tabeli 1 przedstawiono przykładowy wycinek danych pobranych z oprogramowania rejestrującego, na którym widać rodzaj rejestrowanych ramek protokołu NMEA, rodzaj poprawki, czas od ostatniej aktualizacji poprawki, oraz standardowe odchylenie błędu dla: szerokości, długości geograficznej oraz wysokości.

W tym przypadku w danych zestawionych w tabeli brakuje czasu od pobrania ostatniej poprawki, ponieważ odbiornik GNSS pracował autonomicznie.

Na rysunku 9 przedstawiono tylko identyfikator rodzaju poprawki deklarowany w ramce GPGGA. Ze względu na to, że odbiornik pracował autonomicznie wartość tego identyfikatora wynosi ciągle 1. Jednocześnie autonomiczna praca odbiornika GNSS powodowała, że ramka GPGGA nie zawierała informacji o czasie, który upłynął od pobrania ostatniej poprawki.

Na rysunku 10 przedstawiono zmienność w czasie odchylenia standardowego dla poszczególnych współrzędnych geograficznych, czyli szerokości długości oraz wysokości ponad poziom morza. Wyraźnie także widać, że w momencie, gdy pojazd był zatrzymany błąd pozycjonowania utrzymywał się w okolicach 2 m, natomiast bezpośrednio po rozpoczęciu jazdy wartości tych odchyleń standardowych gwałtownie wzrosły sięgając w warunkach maksymalnych 4 m dla długości geograficznej, 7 m dla szerokości oraz 10,5 m dla wysokości.

4.2. Wyniki dokładności pozycjonowania dla pomiarów wykorzystujących poprawkę EGNOS:

Na rysunku 11 przedstawiono zrzut ekranu oprogramowania NovAtel Connect za pomocą, którego rejestrowano dane. Program prezentuje sposób pozyskiwania poprawki jako PSR DIFF, czyli sygnał korekcyjny otrzymywany z satelitów. Prezentowany zrzut ekranu został wykonany podczas postoju pojazdu, dlatego widać odchylenia standardowe dla współrzędnych geograficznych oraz wysokości o wartościach zbliżonych do 1 m. Widać także, że ilość satelitów dla których wyznaczono pozycję wynosiła w tym przypadku również 9 szt. Z okna programu można również odczytać wartość współczynnika DOP. Również i tym razem parametr ten oscylował się w okolicach wartości równej 2.

W tabeli 2 przedstawiono przykładowy wycinek danych zarejestrowanych za pomocą oprogramowania. Prezentowane w tabeli dane zawierają informaję o takich parametrach jak: rodzaj rejestrowanej ramki protokołu NMEA, rodzaj poprawki, czas od ostatniej aktualizacji poprawki, oraz standardowe odchylenie błędu szerokości, długości i wysokości geograficznej.

Na rysunku 12 przedstawiono zmiany identyfikatora rodzaju poprawki, który dla tego typu poprawki był zwracany przez odbiornik GNSS jako wartość 9. Dodatkowego wyjaśnienia wymaga fakt, że standardowo dla tego typu poprawki powinien być zwracany kod o wartości 2, lecz ze względu na wykorzystanie zastosowanego odbiornika GNSS w innej maszynie, zastąpiono w konfiguracji odbiornika zwracane kody o wartościach 2 oraz 9. Jest to spowodowane chęcią wyeliminowania błędów w maszynie, która standardowo korzystała z korekt z systemu OmniStar, a obecnie wykorzystuje poprawki RTK-Net udostępniane przez system ASG-EUPOZ.

Na wykresie prezentowany jest również czas, który upłynął od pobrania ostatniej poprawki. W czasie, w którym pojazd pozostawał na postoju rodzaj stosowanej do wyznaczenia poprawki nie ulegał zmianom, natomiast czas od ostatniej aktualizacji poprawki oscylował w zakresie 2 – 5 s. W momencie, gdy rozpoczęto przejazd parametry opisujące dokładność pozycjonowania zaczęły znacznie zmieniać swoje wartości, a odbiornik miał problem z dostępnością poprawki pozwalającej na dokonanie korekty określanej pozycji.

Na rysunku 13 przedstawiono zmienność w czasie wartości odchyleń standardowych dla poszczególnych współrzędnych geograficznych, czyli szerokości długości oraz wysokości ponad poziom morza. Wyraźnie także widać, że w momencie, gdy pojazd był zatrzymany błąd pozycjonowania utrzymywał się w okolicach 2 m z trzema krótkimi wzrostami do około 20 m, natomiast bezpośrednio po rozpoczęciu jazdy, gdy odbiornik tracił sygnał korekcyjny pozyskiwany z satelitów występował problem z przełączaniem poprawki, co spowodowało błędy sięgające nawet 80 m.

Na rysunku 14 przedstawiono zrzut ekranu oprogramowania NovAtel Connect za pomocą, którego rejestrowano dane. Jak widać na rysunku sposób pozyskiwania poprawki jest określny jako Narrow Integer, czyli są to korekty RTK . Prezentowany zrzut ekranu został wykonany podczas postoju pojazdu, dlatego prezentowane odchylenia standardowe dla poszczególnych współrzędnych: poziomych jak i pionowej mieszczą się w granicach 0,01 m. Program wskazuje również ilość satelitów udostępniających sygnał w celu określenia pozycji, w tym przypadku odbiornik GNSS wykorzystywał do tego celu sygnału z 10 satelitów. Również wartość współczynnika DOP dla tej części pomiarów wykazywała nieco korzystniejszą wartość, oscylująca ok. 1,5.

Na rysunku 15 przedstawiono zrzut ekranu, na którym widać konfigurację oprogramowania Lefebure NTRIP Client wykorzystywanego do pobierania poprawek z systemu NAWGEO. Na rysunku widoczne są: adres serwera systemu NAWGEO, port, na którym udostępnia on dane, protokół transmisji oraz nazwę użytkownika i hasło niezbędne do zalogowania się do systemu.

Na rysunku 16 zaprezentowano zrzut ekranu głównego wspomnianego programu Lefebure NTRIP Client. Widać na nim opóźnienie poprawki wynoszące 1s. (Age:01) oraz nazwę wykorzystywanego strumienia danych, w tym przypadku NAWGIS_Polnoc.

W tabeli 3 przedstawiono przykładowy wycinek danych pobranych z oprogramowania rejestrującego, na którym widać rodzaj ramek, rodzaj poprawki, czas od ostatniej aktualizacji poprawki, oraz odchylenia standardowe dla szerokości i długości geograficznej oraz wysokości.

Na rysunku 17 przedstawiono rodzaj poprawki zwracanej przez odbiornik GNSS, oraz czasu od pobrania ostatniej poprawki. Należy w tym miejscu przypomnieć, że poprawce typu RTK powinien być przypisana wartość identyfikatora równa 9, jednak w konfiguracji odbiornika zostało ona zmieniona na wartość 2, o czym pisano wcześniej w rozdziale 4.2.

Do momentu, w którym pojazd pozostawał nie ruchomy rodzaj poprawki się nie zmieniał. Również czas od ostatniej aktualizacji w większości przypadków nie przekraczał 1 s. Zaobserwowano jedynie kilka pojedynczych przypadków zwiększenia opóźnienia poprawki sięgających do 6 s. W momencie rozpoczęcia przejazdu po raz kolejny parametry zaczęły znacznie zmieniać swoje wartości, a odbiornik nie mógł zdecydować, z której poprawki skorzystać z powodu zakłóceń sygnału.

Na rysunku nr 18, przedstawiono zmienność w czasie odchyłek standardowych dla poszczególnych współrzędnych geograficznych, czyli szerokości długości i wysokości ponad poziom morza. Wyraźnie także widać, że w momencie, gdy pojazd był zatrzymany, błąd pozycjonowania był stały i utrzymywał się w okolicach 0,01 m, natomiast bezpośrednio po rozpoczęciu jazdy, gdy odbiornik miał problem w wyborem sygnału korekcyjnego zaobserwowano błędy ustalania pozycji sięgające nawet 6 m.

5. Wnioski

Ø Podczas badania z odbiornikiem GNSS pracującym autonomicznie zauważono, że:

§ Błąd pozycjonowania wysokości, szerokości i długości geograficznej przez pierwsze 15 minut podczas postoju zawierał się w przedziale od 1,2 m do 2,2 m.

§ Podczas przejazdu testowego wyznaczoną trasą wartości błędu pozycjonowania zaczęły wzrastać, odpowiedni dla długości geograficznej przedział wynosił od 1,87 m do 3,62 m, dla szerokości geograficznej od 1,94 m do 7,04 m, a dla wysokości geograficznej od 2,9 m do 10,54 m.

Ø Podczas badania z poprawką sygnału korekcyjnego EGNOS zauważono, że:

§ Błąd pozycjonowania wysokości, szerokości i długości geograficznej przez pierwsze 15 minut podczas postoju zawierał się w przedziale od 2 m do 2,54 m. Dodatkowo występowały sporadycznie błędy określania pozycji sięgające nawet 27,61m.

§ Podczas przejazdu testowego wartości odchyleń standardowych zaczęły wzrastać, odpowiedni dla długości geograficznej przedział ten wynosił od 1,4 m do 52,16 m, dla szerokości geograficznej od 2 m do 80,76 m, natomiast dla wysokości geograficznej od 1,89 m do 43,84 m. Te bardzo wysokie wartości błędów były obserwowane tylko chwilowo a w przeważającym okresie czasu przejazdu błąd wahał się w przedziale od 1,9m do 16,21m.

Ø Podczas badania z poprawką sygnału korekcyjnego RTK NET NAWGEO zauważono, że:

§ Błąd pozycjonowania wysokości, szerokości i długości geograficznej przez pierwsze 15 minut podczas postoju zawierał się w przedziale od 0,01 m do 0,02 m.

§ Podczas przejazdu testowego wartości zaczęły wzrastać, odpowiedni dla długości geograficznej przedział wynosił od 0,01 m do 2 m, dla szerokości geograficznej od 0,01 m do 1,30 m, a dla wysokości geograficznej od 0,01 m do 1,44 m. Przez większą

część przejazdu błąd oscylował w granicach od 0,01m do 0,02m, natomiast występowały sporadycznie pojedyncze błędy sięgające nawet 6,39 m.

Ø Zestawiając przebiegu toru, po którym poruszał się pojazd z wartościami zarejestrowanych odchyleń standardowych stwierdzono, że największe błędy pozycjonowania powstawały w momentach przejeżdżania w obszarze zacienionym przez drzewa.

Ø Po obserwacji programu rejestrującego zaobserwowano, że parametr DOP ( z ang. -.Dilution Of Precision), czyli parametr opisujący wpływ geometrii konstelacji satelitów na wyznaczenie pozycji w systemie GPS oscylował w granicach 2, co mogło mieć wpływ na osiągnięte wyniki. Opis parametru DOP:

Można rozróżnić następujące rodzaje DOP:

§ GDOP – parametr geometryczny opisujący dokładność położenia punktu w 4, wymiarach (3 wymiary przestrzenne + czas).

§ HDOP – dla współrzędnych płaskich.

§ VDOP – dla wysokości.

§ TDOP – dla pomiaru czasu.

§ PDOP – współczynnik opisujący stosunek między błędem pozycji użytkownika a błędem pozycji satelity.

Wartość któregoś z parametrów równa 0 oznacza, że w danej chwili pomiar pozycji jest niemożliwy ze względu na zakłócenia, słaby sygnał z satelitów, zbyt małą liczbę widocznych satelitów itp. Im mniejsza jest wartość tego parametru, (ale większa od zera) tym pomiar jest dokładniejszy. Przyjmuje się następujące umowne opisy, jakości sygnału w zależności od wartości DOP:

§ < 1 idealny

§ 2 - 3 znakomity

§ 4 - 6 dobry

§ 7 - 8 umiarkowany

§ 9 - 20 słaby

§ > 20 zły Ø Porównując wszystkie przejazdy przy zastosowaniu różnych poprawek stwierdzono, że największe zakłócenia występowały cyklicznie w tych samych

miejscach toru testowego, co może świadczyć, że w tych miejscach występowały inne zakłócenia nieznanego pochodzenia, np. elektromagnetyczne.

Literatura

Adamczak J. (2017). Systemy rolnictwa precyzyjnego. Claas Academy

ASG – Eupos. Opis systemu ASG -.EUPOS Stacje referencyjne. (2018). Warszawa. ASG – Eupos. Pozyskano z: http://www.asgeupos.pl/index.php?wpg_type=serv&sub=nawgeo

Ciećko A.; Oszczak S. (2007). Zastosowanie technologii satelitarnych w nowoczesnym rolnictwie oraz walidacja i certyfikacja sprzętu pomiarowego GNSS i obserwatorów w systemie IACS. Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Geoforum. (2009) GNSS Historia. Warszawa. Geodeta Sp. z o.o. Pozyskano z: Geoforum.pl.

Hofmann-Wellenhof B.; Lichtenegger H.; Wasle E. (2007). Globalne systemy nawigacji satelitarnej GNSS: GPS, GLONASS, Galileo i inne. Springer Science & Business Media. Pozyskano z: https://pl.wikipedia.org/wiki/Nawigacja_satelitarna

Pniewski R.; Kowalik R. (2016). Modulacja AltBOC w sygnałach GNSS i jej wpływ na osiąganą dokładność pozycji obiektów ruchomych. „Logistyka”. Poznań. Instytut Logistyki i Magazynowania. ISSN 1231-5478. Pozyskano z: https://pl.wikipedia.org/wiki/Nawigacja_satelitarna

Ziemnicki P. (2017).Galileo ma problem z zegarami. Co dalej z rozbudową europejskiego systemu nawigacji satelitarnej?. Warszawa space24.pl Sp. z o.o. Pozyskano z: space24.pl

Wyświetleń: 0