Спутниковая система координатного обеспечения в границах мегаполиса

УДК 551.5

С.Г. Гергардтов

ОАО «РИРВ», Санкт-Петербург

СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА КООРДИНАТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ В ГРАНИЦАХ МЕГАПОЛИСА

S.G. Gergardtov

"Russian Institute of Radionavigation and Time", St. Petersburg GPS POSITIONING WITHIN MEGAPOLIS

В настоящее время стало актуальным обеспечение различных отраслей городского хозяйства прецизионной координатной информацией, причем на постоянной основе. Оптимальным решением этой проблемы является использование средств спутниковой навигации и геодезии, работающих по системам ГЛОНАСС и GPS. При этом для координатного обеспечения мегаполисов, таких как Санкт-Петербург, целесообразно создание постоянно действующей инфраструктуры в виде сетей базовых станций.

Начиная с 2006 года технология высокоточного определения координат с использованием спутниковых навигационных систем внедряется в ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга». На территории Санкт-Петербурга была создана, аттестована и сертифицирована в качестве средства измерения инфрастуктура в виде десяти постоянных базовых станций ГЛОНАСС/GPS с удалением друг от друга не более 20 километров, подключенных к общегородской корпоративной информационной сети. Зона покрытия системы - около 3000 кв. км. На этом этапе базовые станции использовались только для поддержки режима постобработки измерений. Единый сервер системы производит регистрацию файлов измерений всех станций и их выдачу по запросам авторизованных потребителей (разработку ПО осуществляло ЗАО «Институт Телекоммуникаций»).

Активное участие в оснащении системы спутниковым оборудованием принял «Российский институт радионавигации и времени» (РИРВ).

Для оснащения базовых станций использованы спутниковые

одночастотные двухсистемные приемники НТ-101М и антенны

геодезического качества разработки ОАО «РИРВ». Это наряду с привлекательными экономическими характеристиками обеспечило информационную безопасность и максимальную независимость системы от зарубежных технологий.

На первом этапе основными потребителем системы являлась геодезическая служба Водоканала, в оснащении которой также принял активное участие ОАО «РИРВ» (институтом было поставлено 11 комплектов двухсистемных геодезических ГЛОНАСС/GPS-приемников Гео-161,

контроллеров и программного обеспечения постобработки).

Постоянно функционирующая инфраструктура обеспечила возможность работы в любой точке города без развертывания временных базовых станций, что до двух раз повысило производительность геодезических работ.

Одним из результатов внедрения первой очереди было создание геоинформационной системы с высокоточной координатной основой (ПО разработано компанией Балтрос) с прецизионными данными об объектах инженерной инфраструктуры Водоканала.

Используя потенциал созданной системы, в 2008 году ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» и ОАО «РИРВ» приступили к реализации следующего этапа её развития - реализации режима дифференциального определения координат в реальном времени, в том числе с субметровой и даже сантиметровой точностью, в том числе непосредственно в городской системе координат. Был разработан новый сервер, обеспечивший поддержку режимов навигации и геодезической съемки в реальном времени, а также инфраструктура в виде беспроводной корпоративной УРМсети для трансляции ее данных по запросам подключенных к сети мобильных клиентов - аварийных и линейных бригад Водоканала, а также геодезических служб.

Сервер системы, используя измерения станций в реальном времени формирует контрольно-корректирующую информацию в формате RTCM, и транслирует ее по сети с использованием международного стандарта Мпр (объединяя функции стандартного Мпр-сервера и ОТШр-кастера). Это позволяет осуществлять поддержку различных режимов работы потребителя - традиционной геодезической съемки, съемки или навигации в режиме RTK (кинематики в реальном времени), а также обычной навигации в дифференциальном режиме.

Кроме основных задач программа сервера производит настройку работы станций, отображение их состояния, обеспечивает альтернативную серверу первой очереди регистрацию данных (для использования в служебных целях), периодический контроль работоспособности станций, а также индикацию времени и места подключения клиентов системы. Вся работа сервера документируется.

Потребители системы, используя клиентское ПО, могут получать данные из беспроводной сети как с помощью персонального компьютера, ноутбука, КПК так и самих спутниковых приемников, поддерживающих работу по протоколу NTRip. В системе реализован как стандартный дифференциальный режим с трансляцией корректирующих поправок, так и геодезический с использованием кадров для высокоточных координатных определений. В рамках Мпр клиент также получает оперативную информацию о состоянии и географии сети, в свою очередь сервер автоматически получает от него информацию о месте подключения.

Мобильные информационно-навигационные комплексы, используемые ГУП Водоканал в качестве подвижной аппаратуры потребителя системы включают спутниковую геодезическую аппаратуру, полевой планшетный компьютер со специализированным ПО, а также радиомодем SkyLink.

В 2008 году осуществлялись опытная эксплуатация и испытания системы, которые подтвердили возможность достижения заданных точностных характеристик, в том числе непосредственно в местной СК на уровне 0.1 метра и лучше.

В настоящее время система используется для навигационного обеспечения мобильных рабочих мест, которыми оснащаются линейные и аварийные бригады предприятия и обеспечивает возможность динамического отображения положения пользователя в реальном времени непосредственно на картографическом фоне, включающем информацию об инженерных сетях.

Для проведения высокоточных координатных определений в реальном времени ОАО «Российский институт радионавигации и времени» разработан двухчастотный геодезический ГЛОНАСС/GPS- приемник «Изыскание».

Данная система и примененные в ней технические решения достаточно универсальны, базируются на стандартных протоколах и могут использоваться для прецизионного координатного обеспечения многих городских служб или организаций - транспортников, энергетиков, строителей, геодезистов, различных аварийных служб и т.д. С помощью системы могут решаться такие задачи, как прецизионная навигация, поиск подземных коммуникаций, вынос в натуру при проведении строительных работ, различные виды геодезических и кадастровых работ и многое другое.

© С.Г. Гергардтов, 2010