WebAdmin

Sistemul de Referinţă Terestru European 1989 (ETRS89), introdus în Europa ca sistem de referinţă geodezic, este implementat în România (prin ODG al ANCPI nr. 212/2009) pentru crearea unei Reţele Geodezice Naţionale Spaţiale (RGNS) moderne şi realizarea de produse cartografice pan-europene.
ETRS89 se defineşte conform standardului internaţional ISO 19111, ca fiind compus din datumul geodezic ETRS89, bazat pe elipsoidul GRS80 (Geodetic Reference System 1980 – Sistem de Referinţă Geodezic 1980) şi sistemul de coordonate geodezice elipsoidale.

• În România se utilizează, în mod oficial, două sisteme de referinţă:
• Sistemul de coordonate 1942 (cunoscut pe plan internaţional sub denumirea “S-42”), bazat pe elipsoidul Krasovski 1940, cu punctul fundamental la Pulkovo (Rusia), împreună cu Proiecţia stereografică 1970;
• Sistemul de referinţă bazat pe elipsoidul de referinţă Hayford 1910, orientat pe punctul astronomic fundamental situat în interiorul Observatorului astronomic militar din Bucureşti, împreună cu Proiecţia stereografică 1930 – plan secant Bucureşti

Transformările de coordonate utilizate în România pot fi clasificate în două categorii:
• Transformări locale de coordonate fără model de distorsiune a datelor de tip Helmert cu 7 parametri sau 4 parametri (abaterea standard este în jur de ±0.10 m sau mai mică, depinzând de distanţa dintre punctele comune);
• Transformări de coordonate cu model de distorsiune a datelor pentru care abaterea standard a coordonatelor transformate este în jur de ±0.10-0.15 m, dacă sunt îndeplinite condiţiile existenţei unui număr suficient de puncte comune repartizate uniform pe întreg teritoriul ţării.

Poziţionarea absolută diferenţială este o tehnică de poziţionare prin care se determină poziţia unui receptor, de regulă mobil, pe baza observaţiilor directe spre sateliţi şi a unor corecţii (diferenţiale) transmise (în timp real) de la un alt receptor fix, numit şi receptor de referinţă sau receptor bază. O variantă modernă permite generarea acestor corecţii pe baza unei reţele de staţii (receptoare) de referinţă, cum este RN-SGP din cadrul CNC. Pseudodistanţele (distanţele satelit-receptor) măsurate de receptorul mobil sunt corectate pe baza corecţiilor diferenţiale obţinute de la receptorul bază, iar apoi are loc o poziţionare absolută (punctuală). Aceste corecţii diferenţiale îmbunătăţesc precizia de determinare a poziţiei.

Corecţiile transmise de receptorul bază pot fi corecţii de pseudodistanţe (PRC-Pseudo-Range-Corrections) şi corecţii de variaţie a pseudodistanţelor (RRC- Rate of Range Corrections). Aceste corecţii se pot determina utilizând pseudodistanţele determinate pe baza codurilor transmise de sateliţi (varianta DGNSS – Differential GNSS) sau pe baza măsurătorilor efectuate folosind faza undei purtătoare (varianta RTK – Real Time Kinematic). În plus, un serviciu specializat bazat pe o reţea de staţii GNSS, poate transmite şi alte corecţii suplimentare, în special cele datorate propagării semnalelor satelitare prin ionosferă şi troposferă.

Determinarea poziţiei se referă la obţinerea în urma unor observaţii (măsurători) satelitare efectuate în puncte de interes, a coordonatelor (absolute sau relative) acestor puncte într-un sistem de referinţă bine precizat. Observaţiile satelitare constau în diverse tipuri de măsurători efectuate între receptorul satelitar aflat la sol sau în apropierea acestuia şi unul sau mai mulţi sateliţi ce evoluează pe orbite circumterestre.

Metodele de determinarea a poziţiei se bazează pe observaţii efectuate utilizând semnale satelitare difuzate în domeniul microundelor. Fluxul de emisie al semnalului satelitar este de regulă continuu sau poate fi prin impulsuri la intervale regulate de timp. Recepţia acestor semnale se face în mod similar.
Sateliţii au un rol activ difuzând semnale care sunt recepţionate de către instrumente (receptoare) specializate care decodifică acest semnal. După decodificarea semnalului din acesta sunt extrase informaţiile necesare determinării poziţiei receptorului.
Sistemele Satelitare de Navigaţie Globală (GNSS) sunt sisteme care permit determinarea cu precizie ridicată a poziţiei într-un sistem de referinţă geocentric, în orice punct situat pe suprafaţa terestră, în apropierea sau exteriorul acesteia, folosind sateliţi artificiali ai Pământului.

În momentul de faţă cele mai cunoscute sisteme GNSS sunt sistemele NAVSTAR-GPS (SUA), GLONASS (Rusia), Galileo (Uniunea Europeană), BeiDou (China), NavIC (India) şi QZSS (Japonia). Între aceste sisteme GNSS nu există mari diferenţe în ceea ce priveşte principiile de funcţionare şi tehnologia utilizată. Fiecare sistem include trei segmente: segmentul spaţial (sateliţii), segmentul de control (staţii de monitorizare şi control) şi segmentul utilizatorilor. Sateliţii GNSS transmit utilizatorilor informaţii de timp, informaţii de navigaţie şi mesaje de stare ale sistemului. Segmentul de control este responsabil cu menţinerea în funcţiune a constelaţiei de sateliţi, a sistemului de timp ataşat şi determinarea orbitelor sateliţilor.

NAVigation Satellites with Time And Ranging – Global Positioning System (NAVSTAR – GPS)

Segmentul spaţial GPS cuprinde un număr de 32 de sateliţi dispuşi pe 6 plane orbitale înclinate la 55° la o altitudine de 20230 km. Perioada de revoluţie a sateliţilor este de 11 ore şi 56 de minute. O constelaţie satelitară identică poate fi observată după o zi siderală cu 4 minute mai devreme. Constelaţia GPS este compusă din sateliţii GPS Block IIR - Replacement (înlocuiesc sateliţii GPS Block II/IIA din 1997), GPS Block IIR – M (Modernizat - introducerea unui nou semnal militar - cod M, pe ambele unde purtătoare şi a codului C/A pe a doua undă purtătoare denumit L2C), GPS Block IIF- Fallow On (introducerea unui nou semnal pe o a treia frecvenţă, L5) şi GPS Block III (un nou semnal civil , codul C/A pe unda purtătoare L1). Precizia de poziţionare pentru segmentul civil a crescut de la aproximativ 100m până la 13 m prin suspendarea tehnicii SA (Selective Availability). Progrese majore se aşteaptă prin modernizarea segmentului spaţial (a treia unda purtătoare L5, codul C/A pe unda purtătoare L2 ş.a.). Sistemul de referinţă utilizat este WGS84 (World Geodetic System 1984).

GLObalnaya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema - GLObal NAvigation Satellite System (GLONASS)

Segmentul spaţial GLONASS cuprinde un număr de 24 de sateliţi dispuşi pe 3 plane orbitale înclinate la 64,8° la o altitudine de 19100 km. Perioada de revoluţie a sateliţilor este de 11 ore şi 16 minute. Din cei 24 de sateliţi proiectaţi momentan funcţionează un număr de 16 sateliţi. Fiecare satelit are implementat un ceas atomic care generează o frecvenţă din care sunt formate cele două unde purtătoare. Semnalele transmise sunt similare sistemului GPS , inclusiv codul C/A pe purtătoarea L2. Nivelul de precizie al sistemului rusesc GLONASS este comparabil cu cel al sistemului NAVSTAR-GPS. În România sistemul GLONASS poate fi utilzat, el completând constelaţia sistemului GPS. Sistemul de referinţă utilizat este PZ90.

Galileo

Uniunea Europeana (UE) şi Agenţia Spaţială Europeană (European Space Agency) au dezvoltat sistemul european GNSS, denumit Galileo. Galileo are 22 de sateliţi operaţionali pe 3 plane orbitale înclinate la 56°. Acest sistem a fost lansat în 2011, devenind operaţional din 2016 şi fiind completat în 2020.
GALILEO este interoperabil cu NAVSTAR-GPS şi GLONASS. Sistemul de referinţă şi coordonate utilizat este de tip ETRS (European Terrestrial Reference System). ROMPOS® utilizează pentru poziţionare sistemele globale NAVSTAR-GPS, GLONASS si Galileo.

Quasi-Zenith Satellite System (QZSS)

Segmentul spaţial japonez QZSS se bazează pe sistemul american GPS şi este de fapt o extindere a acestuia cu scopul îmbunătăţirii preciziei, concentrându-se asupra Japoniei. Acesta este format din 4 sateliţi şi este funcţional din 2018. Independenţa sistemului japonez faţă de cel american este programată pentru anul 2023, şi va fi compus din 7 sateliţi.

Indian Regional Navigation Satellite System (IRNSS)

Segmentul spaţial NavIC (Navigation with Indian Constellation) cuprinde 8 sateliţi şi are ca obiectiv pe termen lung extinderea către o versiune globală. Faţă de sistemul GPS care se bazează pe modelul atmosferic pentru a evalua eroarea de frecvență și trebuie să actualizeze acest model din când în când pentru a evalua eroarea exactă, în cazul Indiei, întârzierea efectivă este evaluată prin măsurarea diferenței de întârziere a frecvenței duble (benzile S și L). Prin urmare, NavIC nu depinde de nici un model pentru a găsi eroarea de frecvență și este mai precis decât GPS.

BeiDou Navigation Satellite System (BDS)

Segmentul spaţial chinez BDS are 35 de sateliţi operaţionali, şi a fost lansat în 2000. Spre deosebire de GPS, GLONASS şi Galileo, care utilizează sateliți pe orbita medie a pământului, BeiDou-1 a folosit iniţial sateliți pe orbită geostaționară. Acest lucru înseamna că sistemul nu necesita o constelație mare de sateliți, dar limita acoperirea la zonele de pe pământ unde sateliții erau vizibili. Noul sistem BeiDou-2 este o constelaţie formată din 35 de sateliţi şi oferă acoperire completă pentru întreaga planetă.

Doppler Orbitography and Radio-positioning Integrated by Satellite (DORIS) este un sistem francez de navigaţie de precizie. Spre deosebire de alte sisteme GNSS, acesta se bazează pe stații statice de emisie din întreaga lume, receptoarele fiind localizate pe sateliți, pentru a determina cu precizie poziția lor orbitală.

Transferul corecţiilor diferenţiale DGNSS/RTK de la staţiile (reţeaua de staţii) de referinţă la utilizator se poate face prin diverse mijloace, cele mai întâlnite fiind: transferul prin unde radio, prin sisteme de comunicaţii mobile GSM/GPRS sau prin internet. Serviciile DGNSS/RTK ale ROMPOS se bazează pe transferul datelor prin intermediul internetului. Aceste date sunt transmise în format standardizat RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services) cu ajutorul tehnologiei NTRIP (Networked Transport of RTCM via Internet Protocol). NTRIP include un protocol de sine stătător bazat pe HTTP – Hypertext Transfer Protocol şi adaptat la cerinţele de transfer al datelor GNSS. El permite difuzarea corecţiilor diferenţiale (în format RTCM) sau al altor tipuri de date GNSS, spre utilizatori staţionari sau in mişcare, prin intermediul internetului. NTRIP permite accesul la internet prin reţele mobile bazate pe IP (Internet Protocol), cum sunt reţelele GSM, GPRS, EDGE sau UMTS. Utilizarea acestei tehnologii se realizează prin intermediul unor module incluzând: Ntrip Server (pentru transferul datelor de la staţiile permanente la serverul central), Ntrip Caster – pentru administrarea şi transferul datelor de la serverul central (de ex. serverul ROMPOS) şi Ntrip Client – pentru preluarea datelor (corecţiilor diferenţiale) de la serverul central de către utilizatori. Modulele de tip Ntrip Server şi Ntrip Client sunt disponibile în mod gratuit de la diverşi producători software, în special de la Agenţia Federală de Cartografie şi Geodezie (BKG) din Germania (http://igs.bkg.bund.de), care a fost promotorul acestei tehnologii. Aceste module pot fi instalate pe diverse echipamente ca: receptoare GNSS; calculatoare de tip desktop, laptop, PDA; telefoane mobile ş.a. Varianta cea mai practică este cea în care utilizatorul are instalat un Ntrip Client direct pe receptorul GNSS, iar apoi odată configurat acest soft, cu ajutorul unui modem GSM/GPRS, se poate realiza conectarea şi transferul datelor de la serverul de date unde rulează un soft de tip Ntrip Caster la receptorul GNSS.

Staţiile GPS Permanente amplasate în locaţiile Baia Mare, Brăila, Cluj, Deva, Sibiu, Suceava şi Timişoara sunt echipate cu senzori meteorologici performanţi , de tip MET 3A, ce înregistrează cu precizie, la interval de 1 minut, temperatura , presiunea şi umiditatea locului unde această staţie este amplasată.

Senzorul meteo, de tip MET 3A, produs de firma americană Paroscientific Inc, are următoarele performanţe şi caracteristici:

Perfomanţă:
- Precizia presiunii ± 0,08 hPa de la 620 până la 1100 hPa
- Precizia temperaturii ± 0,1° C de la -50° la +60° C
- Precizia umidității relative ± 2 procent de la 0 la 100% RH la 25° C.
- Timp de recuperare rapidă a umidităţii după saturaţie.
Caracteristici:
- Carcasă rezistentă la intemperii
- Sistem de sondă aspirat cu ventilator
- Port de presiune de înaltă performanță (insensibil la vânt)
- Serial Bus RS-232 bi-direcţional
- Parametrii selectabili ai utilizatorilor, inclusiv rezoluția, rata de actualizare
- Unități de inginerie, comenzi de eșantionare etc. cu software furnizat
- Indicatori de stare cu LED (putere, transmitere, primire)
- Garanție de stabilitate pe termen lung de 3 ani
- Interfețe cu receptoare GPS, înregistrare date și calculatoare
- Ajustare liberă la zeroExemplu de fișier cu date meteo:

Pentru accesarea produselor ROMPOS de timp real prin protocol NTRIP, aveți la dispoziție următoarele tipuri de date:

1.Produse de tip „network” = rețea de stații GNSS
(generate utilizând principiile calculului unor corecții diferențiale pe baza rețelei de stații GNSS permanente: VRS (Virtual Reference Station), FKP (Flachen Korrektur Parameter, MAX – Master Auxiliary Concept )

Produsele de tip rețea sunt transmise în format standardizat RTCM (versiunea 3.1), cu excepția produselor care includ caracterele CMR+.  Utilizatorul (dacă are posibilitatea prin softul pe care îl deține), va descărca mai intâi lista de produse (coloana 1) și apoi va alege din aceasta lista tipul de produs dorit a fi achizitionat în timp real. De notat faptul că pentru aceste tipuri de produse (de tip retea - „network”), utilizatorul, în mod obligatoriu, va trebui să transmită coordonatele punctului de stație (prin mesaj de tip NMEA-GGA). Dacă utilizatorul nu are posibilitatea de a descarca în mod automat lista de produse, atunci va trebui să introducă în receptorul GNSS, punctul de conectare la produsul dorit, ÎN MOD MANUAL, scriind în meniul respectiv, caracterele preluate din coloana denumire produs.

MAX – În pas cu standardele
Corecțiile de rețea Leica MAX oferă performanțe superioare tuturor celorlalte metode existente cunoscute pentru rețeaua RTK, mai ales atunci când sunt combinate cu rovere care utilizează tehnologia Leica SmartRTK.  Această metodă este ideală pentru servicii bidirecționale, precum și pentru servicii de difuzare. Leica MAX utilizează singurul format de mesaj RTCM V3.1 Network RTK aprobat industrial integral – un standard condus în comun de Leica Geosystems.

i-MAX – Individualized MAX  | MAX Personalizat
Leica i-MAX furnizează roverului date RTK individual corectate de rețea pe baza celei mai apropiate stații GNSS permanente în diferite formate de mesaje și este ideal pentru sprijinul receptoarelor GNSS mai vechi. Rezultatele pot fi urmărite întotdeauna către o stație de referință reală.

VRS - Virtual Reference Station  | Stație de referință virtuală

Metoda „stație virtuală de referință” aplică corecțiile de rețea și transformă datele de referință și locația într-o stație virtuală din apropierea roverului.
Cu o varietate de formate de mesaje este potrivită pentru sistemele roverelor care acceptă această metodă.

FKP – Flächen-KorrekturParameter

FKP sau „Parametri de corecție a suprafețelor” funcționează atât în modul de difuzare, cât și în cel de comunicare dublu-sens și este potrivit pentru sistemele roverelor compatibile.

2. Produse de tip „nearest” = o stație de referință
(generate utilizand principiile calculului unor corectii diferentiale pe baza unei singure statii GNSS permanente)

Produsele de tip „single station” sunt transmise in format standardizat RTCM (3.1); Utilizatorul (daca are posibilitatea prin softul pe care il detine), va descarca mai întai lista de produse (coloana 1) și apoi va alege din aceasta lista tipul de produs dorit a fi achiziționat în timp real. De notat faptul că pentru aceste tipuri de produse (de tip „single station”, utilizatorul, este obligat să transmita coordonatele punctului de statie (prin mesaj de tip NMEA-GGA). Dacă utilizatorul nu are posibilitatea de a descarca in mod automat lista de produse, atunci va trebui să introduca în receptorul GNSS, punctul de conectare la produsul dorit, ÎN MOD MANUAL, scriind in meniul respectiv, caracterele preluate din coloana denumire produs.

3.Produse pentru testare

În lista produselor ROMPOS-RTK este posibil sa existe la un moment dat, produse care sunt disponibile pentru testare. Denumirea acestui produs include cuvantul „Test”, astfel incât utilizatorii sunt avertizați ca un astfel de produs va fi utilizat numai în scopul de a verifica generarea și a testa performantele/calitatea produsului. Un astfel de produs NU este garantat și ca urmare nu se va utiliza pentru aplicatii reale.

Produse de timp real pentru portul 2101.

Produse de timp real pentru portul 2105.

Trecutul, prezentul și viitorul poziționării

Determinările prin intermediul tehnologiei satelitare... există profesioniști din industrie care să nu le utilizeze (aproape) zi de zi? În ultimii 30 de ani, GNSS a devenit principalul instrument de poziționare pentru majoritatea aplicațiilor. Desigur, există încă unele excepții în cazul în care este necesară poziționarea relativă corectă și sunt utilizate sisteme optice dedicate, cum ar fi o stație totală sau o nivelă, dar chiar și acestea sunt adesea configurate prin punctele de control determinate folosind tehnici GNSS.

În urmă cu aproximativ un deceniu, o revizuire a sistemelor GNSS ar fi presupus două tipuri de sisteme. Cel mai răspândit a fost echipamentul RTK de ultimă generaţie care costa peste 20.000 de euro, iar al doilea tip a fost colectorul portabil de date GIS. Principala diferență dintre ele a fost precizia lor – nivel centimetru versus (deci)metru – și antena lor. Toate sistemele de ultimă generație au avut antenă mare, cu receptor integrat și controler separat care trebuia montat pe un jalon, în timp ce tipurile de GIS a avut o antenă mică, receptor și controler integrate într-o singură unitate. Singurul alt tip de sistem era în unitățile de control al mașinilor pentru industria construcțiilor; acestea s-au bazat pe aceeași tehnologie ca și unitățile RTK de ultimă generație.

Anti-bruiaj și anti-spoofing (anti-falsificare)

Întrucât, în urmă cu un deceniu, tehnologia GNSS a fost un instrument în principal profesional, în afară de a fi un accesoriu scump pentru navigație, acesta este acum integrat în multe aplicații - în principal ca un sistem de poziționare, dar și ca o bază precisă pentru sincronizare. Având în vedere că „autonom" este cuvântul la modă în industria de navigație, dependența de poziționarea precisă și fiabilă crește pe zi ce trece. În cazul în care este necesară o poziționare fiabilă, provocarea nu este doar de a aborda recepția slabă a satelitului sau a corecției, ci și de a evita interferențele. La urma urmei, având în vedere numărul tot mai mare de mașini autonome, drone și chiar nave, o pană GNSS ar putea duce rapid la tot felul de probleme potențial grave. Este relativ ușoară blocarea semnalelor GNSS (provocând pierderea semnalului), deoarece semnalele sunt slabe. Acest lucru nu este întotdeauna intenționat. Cu câțiva ani în urmă, un argument juridic a fost disputat în SUA între LightSquared și comunitatea americană GPS despre reţeaua de transmisie propusă de LightSquared din cauza riscului său de interferență. Acest lucru ilustrează îngrijorarea cu privire la blocarea GPS. În cele din urmă LightSquared a dat faliment (și a fost recent relansată ca Ligado cu o soluție agreată gps). Posibil chiar mai periculos este fenomenul cunoscut sub numele de „spoofing”, în care semnalul original este înlocuit în mod intenționat de un semnal incorect mai puternic. Testele au arătat că, dacă acest lucru se face subtil, multe receptoare și aplicații vor începe să urmeze semnalele incorecte, fapt care ar putea provoca în cele din urmă ciocnirea navelor sau aeronavelor, sau direcţionarea în afara traseului a trupelor militare. Pentru a contracara aceste efecte, producătorii de top din industrie, cum ar fi NovAtel, nu numai că cercetează soluții anti-bruiaj și anti-spoofing, dar introduc și noi antene care sunt mai rezistente la bruiaj.

Viitorul

Tehnologia a progresat în mod clar în ultimii zece ani. Principala schimbare a fost de la un GNSS complet operațional (GPS) la patru sisteme (aproape) complet operaționale în prezent. Dar au fost făcute și alte îmbunătățiri. Ca urmare, vom vedea receptoare cu mai multe canale care apar pe piață. Pentru următorul deceniu nu sunt prevăzute schimbări radicale. Cea mai mare schimbare va fi aceea că Glonass va face trecerea de la actuala structură a semnalului FDMA la o structură CDMA interoperabilă cu alte sisteme GNSS. Pe partea tehnică, şi receptoarele s-au schimbat, chiar mai important, precizia a fost îmbunătățită peste graniţă, RTK devenind standard. În următorul deceniu vom vedea noi sisteme care reduc decalajul dintre RTK și PPP, permițând poziționarea la nivel de sub-decimetru oriunde în lume și reducând timpii de inițializare de la 20 de minute la câteva minute pentru primul start și la doar câteva secunde după o pierdere de semnal. Una dintre celelalte modificări pentru care se speră este introducerea serviciului comercial Galileo, nu numai ca alternativă PPP gratuită, ci, poate mai important, ca standard pentru facilitarea interoperabilității semnalelor PPP ale furnizorilor actuali de soluții PPP cu orice receptor GNSS. În cele din urmă, vom vedea soluții anti-bruiaj și anti-spoofing din ce în ce mai disponibile, cu nivelurile de preț care coboară la nivelurile actuale de echipamente „standard”.

Aparatura necesară utilizării serviciilor ROMPOS®

ROMPOS® DGNSS – Receptor cu o singură frecvenţă şi acces direct din teren la internet pentru conectare la serverul de servicii ROMPOS®-DGNSS (internet mobil prin GSM/GPRS) Format de date furnizate RTCM 2.x, 3.x

ROMPOS® RTK – Receptor cu două (una**) frecvenţe şi acces direct din teren la internet pentru conectare la serverul de servicii ROMPOS®-RTK (internet mobil prin GSM/GPRS) Format de date furnizate RTCM 2.x, 3.x

ROMPOS® GEO – Receptor cu simplă sau dublă frecvenţă ale cărui măsurători satelitare vor fi conectate în mod postprocesare la Reţeaua Naţională de Staţii GNSS Permanente Format de date furnizate: (V)RINEX G(M) v. 2.1(1)

* - cu condiţia existenţei posibilităţii accesului la internet;
** - cu anumite limitări legate de distanţa faţă de staţia de referinţă, nr. de sateliţi contactaţi, starea ionosferei s.a.