Спутниковое и спутниково-инерциальное позиционирование.
Спутниковое и спутниково-инерциальное позиционирование на сегодняшний день является неотъемлемой частью нашей жизни и процессов, окружающих нас. Всё – от мобильного телефона до автономного транспорта и специализированной техники оснащено ГНСС чипами, модулями или OEM ГНСС платами. Наиболее сложные устройства и системы объединяют в себе ГНСС составляющую, а также инерциальные измерительные модули (блоки).
Определение координат осуществляется на земле, воде и в воздухе. Позиционирование может выполняться в статике или динамике, в режиме реального времени или в режиме постобработки. В зависимости от приложения предъявляются требования к точности определения координат. Для навигации, в большинстве случаев, достаточно точности в несколько метров, а для прецизионных работ она может составлять первые миллиметры.
Точность в несколько метров обеспечивается практически любым ГНСС устройством, при условии открытого небосвода. Для достижения более высокой точности и для решения конкретной задачи используется специализированное ГНСС или ГНСС+ИНС оборудование, в том числе ГНСС антенны. Максимальная точность определения координат, как одиночной точки, так и точки траектории, достигается при помощи обработки накопленных данных ГНСС или ГНСС+ИНС в специальном программном обеспечении.
Помимо точности немаловажную роль играет целостность решения задачи местоопределения, в особенности для динамических приложений. На практике ГНСС сигнал может блокироваться препятствиями или помехами. Дополнение ГНСС оборудования инерциальными измерительными модулями позволит снизить или исключить сбои в непрерывности получения решения.
Высокоточное ГНСС позиционирование становится ненадежным или невозможным в случаях блокирования спутниковых сигналов зданиями, деревьями и другими препятствиями. У инерциальных датчиков накопленные ошибки приводят к «дрейфу» позиционирования, скорость которого зависит от класса инерциального модуля. В совместной же работе, оба метода навигации дополняют друг друга. Точность абсолютных определений ГНСС координат и скорости используется для компенсации ошибок инерциальных измерений. Стабильное относительное положение ИНС используется в моменты ухудшения или потери приема спутниковых сигналов.
Спутниковое позиционирование широко применяется в таких областях и направлениях, как:
-беспилотные и пилотируемые летательные аппараты;
-аэросъемка;
-автономные транспортные средства;
-мобильное сканирование и картографирование;
-точное земледелие;
-железнодорожный транспорт и инфраструктура;
-гидрография и дноуглубительные работы;
-морская навигация;
-горное дело и маркшейдерия;
-геодезические работы;
-мониторинг деформации объектов;
-постояннодействующие базовые станции и многое другое.
Помимо решения задачи определения местоположения, ГНСС приемники могут предоставлять данные точного времени. Это дает возможность «синхронизировать» пользовательские местные часы с высокоточными часами на борту спутников. Благодаря чему реализуются такие технологии и приложения, как синхронизация электрических сетей, сотовых систем, Интернета и финансовых сетей.
Наша компания имеет полный арсенал аппаратно-программных средств для создания индивидуальной системы статического или динамического позиционирования под любые задачи.
В ассортименте поставляемой нами продукции присутствуют ГНСС модули, OEM ГНСС платы, корпусные ГНСС приемники, инерциальные измерительные модули, моноблоки ГНСС+ИНС, SMART антенны, а также специализированное программное обеспечение.
Отдельное место в линейке нашего оборудования занимают ГНСС антенны. Они представлены обширным модельным рядом – от антенн OEM, весящих несколько граммов, до ГНСС антенн типа 3D Choke Ring.
В перечне поставляемых ГНСС антенн присутствуют:
-плоские и спиральные OEM и корпусированные антенны;
-ГНСС-антенны для летательных аппаратов, в том числе специализированные авиационные антенны;
-ГНСС-антенны для мобильных приложений;
-ГНСС-антенны для синхронизации времени;
-ГНСС-антенны для выполнения высокоточных работ;
-ГНСС-антенны для оснащения базовых станций.
Для большинства моделей антенн доступен выбор типа разъемов, выбор вариантов крепления и форм-фактора антенны, а также выбор цвета корпуса.
Беспилотные летательные аппараты и аэросъемка.
Для оснащения беспилотных летательных аппаратов, выполняющих аэросъемку, мы предлагаем широкую линейку OEM ГНСС плат и модулей, а также мультичастотные и мультисистемные ГНСС антенны, изготовленные в различных форм-факторах.
Зачастую вес полезной нагрузки является важным критерием. Для таких случаев мы можем предложить навигационное решение, обладающее минимальными габаритами и весом. Некоторые мультичастотные и мультисистемные ГНСС модули имеют размеры 12х14 мм, а вес около одного грамма. Отдельные модели плоских или спиральных OEM ГНСС антенн весят несколько граммов.
Для расширения функционала, а также коммуникационных возможностей OEM ГНСС плат мы можем предложить интерфейсные платы собственной разработки.
Как среди OEM ГНСС модулей, так и среди OEM ГНСС плат, есть модели, поддерживающие работу от двух одновременно подключенных ГНСС антенн. Одновременная работа от двух антенн позволяет с высокой точностью определять курс летательного аппарата.
Позиционирование движущегося объекта можно выполнять в режиме реального времени или в постобработке. Наша компания предлагает специализированный софт для обработки траекторий и достижения высочайшей точности определения координат отдельно взятых точек траектории.
Автономные транспортные средства.
Под автономными транспортными средствами понимаются беспилотные автомобили, беспилотные магистральные грузовики, а также иные аналогичные платформы, которые не управляются непосредственно человеком.
Беспилотные автомобили, как правило, используются в условиях плотной городской застройки и инфраструктуры. Это может привести к блокированию спутниковых сигналов. В таких случаях для сохранения целостности навигационного решения целесообразно дополнить бортовую ГНСС систему инерциальными измерительными модулями (блоками).
При выполнении позиционирования беспилотного транспортного средства в режиме реального времени (в случаях кратковременной потери спутниковых сигналов) инерциальный измерительный модуль позволяет сохранить непрерывность получения координат, либо минимизировать влияние блокирования ГНСС сигналов на целостность решения. Чем выше производительность (класс) инерциального измерительного модуля, тем более точным будет определение координат движущегося объекта при потере спутниковых сигналов.
Линейка поставляемой нами продукции содержит инерциальные модули начального уровня, инерциальные модули повышенной производительности, а также высокопроизводительные инерциальные измерительные модули.
Мобильное сканирование и картографирование.
Использование современных комплексов мобильного картографирования дает возможность регулярной оперативной съемки городского пространства, а также обновляет модели и банки данных объектов по мере необходимости за исключительно короткое время. Точности измерений, закладываемые в мобильные сканирующие комплексы, позволяют использовать результаты их работы в широком спектре задач – от картографирования до мониторинга стабильности сооружений.
Достичь требуемых уровней точности не представляется возможным без использования систем спутникового позиционирования и ориентации. Высочайшая плотность объектов инженерной и телекоммуникационной инфраструктуры в городской застройке, многоуровневая дорожная инфраструктура, так называемые городские колодцы, существенно ограничивают или полностью блокируют видимость небосвода.
В таких условиях использование инерциальных измерительных модулей в связке с ГНСС системами становится абсолютно необходимым.
Вес полезной нагрузки для автомобиля не является лимитирующим фактором. Поэтому, в зависимости от поставленных задач, условий работы и требованиям к конечным результатам, автомобиль может быть оснащен любым ГНСС приемником, инерциальным измерительным модулем и ГНСС антеннами.
В ассортименте поставляемой нами продукции присутствуют корпусированные ГНСС приемники и высокопроизводительные инерциальные измерительные модули, вес которых составляет несколько килограммов. Такое оборудование без проблем может быть интегрировано в систему мобильного сканирования или картографирования, что впоследствии позволит повысить точность результатов и стабильность сбора данных.
Дорожные лаборатории.
С помощью мобильных дорожных лабораторий осуществляется экспертиза дорог, в том числе материалов (асфальтобетона и асфальта), а также исследуется состояние дорожной «подушки». Кроме того оцениваются такие критерии, как ровность покрытия, колейность, продольные и поперечные углы наклона, коэффициент сцепления и многое другое.
Выполнение таких работ и последующее документирование результатов требует сопряжения исследований с точной координатной привязкой. Равно, как и в случае с системами мобильного сканирования, дорожные лаборатории целесообразно оснащать ГНСС+ИНС системами нужного уровня производительности.
Точное земледелие.
Понятие «точное земледелие» прочно закрепилось в лексиконе современных специалистов в области сельского хозяйства. Применение высокоточного ГНСС оборудования и технологий на всех этапах возделывания сельхозкультур позволяет максимально эффективно использовать трудовые и временные ресурсы. Таким образом, общая экономия средств (в зависимости от возделываемой сельскохозяйственной культуры) составляет до 70 %.
Для оснащения сельскохозяйственной техники мы предлагаем SMART-антенны, объединяющие в себе высокоточный ГНСС приемник и ГНСС антенну. SMART-антенны представлены широким модельным рядом. Они могут быть одночастотными или мультичастотными; могут предназначаться для использования в качестве подвижного приемника или для работы в качестве базовой станции; также SMART-антенны имеют различный набор функциональных возможностей и реализованных технологий.
Железнодорожный транспорт и инфраструктура.
Наша страна обладает одной из самых крупных в мире железнодорожной сетью. Пассажирские и грузовые перевозки играют важную роль в нашей жизни. В зависимости от предназначения того или иного вида железнодорожного транспорта предъявляются различные требования к точности его позиционирования, а также иные требования, связанные с безопасностью.
Касаемо грузоперевозок, как правило, достаточно сведений о местонахождении товарного состава с точностью в несколько метров. Такую точность может обеспечить любой, самый простой, ГНСС приемник. Другое дело, если речь идет о пасажироперевозках внутри городов, где движение железнодорожного состава «соприкасается» с плотным людским потоком. А если этот состав еще и беспилотный, то требования к позиционированию и обеспечению безопасности возрастают кратно.
Для обеспечения непрерывного высокоточного позиционирования железнодорожного состава, по ходу движения которого встречаются мосты и тоннели, недостаточно спутниковых и спутниково-инерциальных методов навигации. Такой состав должен иметь машинное зрение, состоящее из комплекса датчиков, «помогающих» и «страхующих» друг друга. Однако оснащение поезда серьезной ГНСС+ИНС системой позволит максимально обеспечить целостность решения в сложных условиях и достичь максимального уровня точности позиционирования там, где это возможно.
Специалисты нашей компании помогут подобрать соответствующее ГНСС+ИНС решение на базе OEM или корпусированного ГНСС приемника, а также инерциального измерительного модуля требуемой производительности. Оснастить такое ГНСС+ИНС решение целесообразнее всего мультичастотной и мультисистемной ГНСС антенной (или двумя антеннами, если требуется определять направление движения объекта).
Гидрография и дноуглубительные работы.
Гидрографические работы выполняются для изучения рек, озер, водохранилищ, а также участков Мирового океана. Процесс сбора всевозможных данных и информации о водных объектах именуется гидрографической съемкой. Одним из основных материалов, полученных в ходе такой съемки, является картина рельефа дна водоема. Материалы гидрографической съемки могут иметь описательный характер, но, в большинстве случаев они имеют геопривязку.
Для получения высокоточной, закоординированной картины рельефа дна, как правило, используют измерительный комплекс, состоящий их следующих основных компонентов:
-многолучевой гидролокатор;
-инерциальный измерительный модуль (блок);
-ГНСС приемник с возможностью одновременной работы от двух антенн;
-две ГНСС антенны для определения параметров курса;
-программное обеспечение для интеграции, записи и администрирования данных, собираемых всеми устройствами комплекса.
Судно, оснащенное перечисленным выше оборудованием и программным обеспечением, может получать в режиме реального времени картину дна водоема, высокоточные координаты судна, его скорость, а также параметры курса, значения рысканья, крена и дифферента. Инерциальный измерительный модуль позволяет эффективно учитывать качку.
Специалисты нашей компании помогут заказчику подобрать комплект оборудования для осуществления высокоточного позиционирования при выполнении гидрографических работ.
Горное дело и маркшейдерия.
Добыча полезных ископаемых путем открытых горных выработок (разработок) играет весомую роль в экономике страны. На территории России существует огромное количество карьеров, где добываются различные породы. По сравнению с шахтной добычей, на открытых карьерах для обслуживающего персонала выполнение работ является более безопасным. Сам способ открытых разработок можно считать технологически простым.
Тем не менее, на активно действующем карьере постоянно присутствует большое количество техники и людей, выполняющих свои функции. Для экономии средств, а также для осуществления безопасности всех участников рабочего процесса, карьеры и техника оснащаются специальным оборудованием. Как правило, следствием этого становится автоматизация многих рабочих процессов, а также мониторинг работы техники и людей.
Современные карьеры, практически всегда, оснащаются постоянно действующей базовой станцией ГНСС, которая является основой для создания единого поля координатно-временной информации на отдельно взятом объекте. С помощью базовой станции ГНСС передается поправка на подвижные ГНСС приемники для достижения максимальной точности в режиме реального времени.
Контроль работы карьерных экскаваторов, в том числе определение положения ковша экскаватора в конкретный момент времени, можно осуществить посредством оснащения экскаватора ГНСС приемником, поддерживающим одновременную работу от двух ГНСС антенн. Конечно же, и сами ГНСС антенны должны быть установлены на «рабочих органах» экскаватора.
В линейке поставляемой нами продукции присутствуют специальные вибро- и ударозащищенные антенны, которые идеально подходят для установки на карьерную технику.
Борта карьеров, как правило, крутые и имеют большую высоту. Как следствие, внизу карьера или у его борта небосвод ограничен, а многие спутники «отсечены». В таких условиях целесообразно использовать не просто ГНСС приемники, а ГНСС+ИНС системы, объединяющие в едином корпусе ГНСС приемник и инерциальный измерительный модуль. Отслеживание максимального количества спутников при ограниченном небосводе обеспечат мультичастотные и мультисистемные ГНСС антенны.
Постояннодействующие базовые станции.
Самые высокоточные работы, осуществляемые посредством спутниковых определений, сопряжены с использованием базовых станций ГНСС. Так как базовая станция ГНСС является основой для выполнения высокоточного позиционирования, к ней предъявляется масса технических требований. Особое внимание уделяется оборудованию, которым планируется оснастить базовую станцию.
Далеко не всегда удается установить антенну базовой станции таким образом, чтобы небосвод был полностью открытым от зенита к горизонту, чтобы в месте установки не было никаких радиопомех или помех от сотовой связи, а также всевозможных переотражений спутниковых сигналов. Поэтому, крайне желательно, чтобы антенна была способна принимать спутниковые сигналы на нескольких частотах и от нескольких ГНСС систем. Антенна должна обладать защитой от помех и многолучевости. И, конечно же, фазовый центр ГНСС антенны базовой станции должен обладать высокой стабильностью.
Для того чтобы возможности, которые предоставляет ГНСС антенна, не были лимитированы ГНСС приемником, к последнему предъявляются следующие требования: ГНСС приемник, как и ГНСС антенна, к которой он подключен, должен быть мультичастотным и мультисистемным (поддержка количества частот и систем не меньше, чем у антенны); ГНСС приемник должен иметь такое количество каналов, чтобы он имел возможность принимать все сигналы со всех видимых на открытом горизонте спутников.
Наша компания долгие годы занимается поставками самого передового оборудования для оснащения постояннодействующих станций. Специалисты компании помогут подобрать необходимый ГНСС комплект.
Мониторинг деформации объектов.
Наблюдения за деформациями могут осуществляться на «рукотворных» (построенных) или природных объектах. Наиболее часто выполняется мониторинг плотин, тоннелей, мостов и виадуков, высотных зданий, а также строений, имеющих историческую ценность. Также мониторингу подлежат оползневые зоны, районы вулканов, районы землетрясений, крупные карьеры по добыче полезных ископаемых и т.д.
В зависимости от требований к точности и периодичности мониторинговых измерений, а также геометрических параметров исследуемого объекта, подбираются аппаратно-программные средства для решения поставленных задач. Если наблюдаемый объект имеет большую площадь или протяженность (несколько километров и более), то для наблюдения за его деформациями целесообразно использовать спутниковые методы измерений.
Для этого, как правило, вблизи объекта устанавливается постояннодействующая базовая станция ГНСС или несколько базовых станций, а на «наблюдаемых» точках устанавливаются ГНСС приемники и сопутствующие датчики. Если мониторинг осуществляется в режиме реального времени, то в этом случае необходимо управляющее программное обеспечение, которое будет оценивать данные измерений с заданными критическими отклонениями и, в, случае опасности, рассылать оповещения специалистам, отвечающим за объект. ГНСС комплекты для мониторинга могут быть собраны как на базе корпусированных приемников, так и на базе OEM ГНСС плат.
Для получения максимальной производительности и точности системы мониторинга требуется использовать мультичастотные и мультисистемные ГНСС приемники и антенны. В арсенале поставляемой нами продукции есть все необходимое для создания масштабируемых мониторинговых систем.
Выше перечислены лишь некоторые области, где могут применяться спутниковые и спутниково-инерциальные методы позиционирования, а также сопутствующее оборудование и программное обеспечение. Наша компания специализируется на подборе индивидуальных решений под конкретные нужды заказчика. Будем рады помочь Вам в решении нетривиальных задач.
