Vícefrekvenční přijímače GNSS s možností příjmu více satelitních systémů, tzv. multi konstelační přijímače, se dnes používají v mnoha průmyslových odvětvích pro spolehlivé určení polohy až na centimetrovou úroveň. Mezi různými dnes dostupnými profesionálními GNSS přijímači existují rozdíly v množství satelitních konstelací a signálů, které přijímač může sledovat. Ty přijímače, které mají přístup k nejvyššímu počtu konstelací a signálů, nabízejí nejlepší dostupnost polohy, přesnost a odolnost i v náročných podmínkách. Poskytují také přístup k novým a připravovaným službám, které budou uživatelům k dispozici prostřednictvím signálů GNSS. Patří mezi ně služby proti spoofingu jako Galileo OSNMA a GPS Chimera, vysoce přesné služby jako Galileo HAS, QZSS CLAS, BeiDou HAS a další.
Technologie více satelitních systémů
Global Navigation Satellite Systems (GNSS) je systém satelitů, které vysílají signály z vesmíru s informacemi o poloze a času. Tyto signály jsou přijímány přijímači, kteří pak pomocí těchto informací určují svou geografickou polohu z hlediska zeměpisné délky, šířky a výšky.
Přijímače GNSS využívající několik dostupných satelitních systémů, které poskytují globální služby určování polohy, se označují jako přijímače GNSS s více systémy nebo jako tzv. multi konstelační přijímače. GNSS přijímače Septentrio se mohou připojit k jakémukoli satelitu v jakémkoliv systému GNSS pro maximální dostupnost a přesnost určení polohy.
Multifrekvenční technologie
Každý ze satelitních systémů GNSS používá jednu nebo více frekvencí k přenosu signálů a navigačních dat. Tyto signály se liší z hlediska jejich spolehlivosti a dostupnosti. Čím více signálů může přijímač získat, tím více informací může ze satelitů shromáždit, tím přesnější a spolehlivější bude vypočítaná poloha.
Navigační GPS v telefonech, automobilech a jiných spotřebitelských zařízeních obvykle používá signály pouze na jedné frekvenci (L1). Dvoufrekvenční přijímače mohou přijímat dva signály z každého satelitního systému. Multifrekvenční přijímače na druhé straně přijímají velké množství signálů z jakéhokoli systému GNSS. Takovéto vysokofrekvenční přijímače posouvají hranice technologie GNSS k dosažení co nejpřesnějšího, nejspolehlivějšího a možného určení polohy.
| GNSS | Použité signály |
| GPS | L1CA, L1P, L1C, L2C, L2P, L5 |
| GLONASS | L1CA, L1P, L2CA, L2P, L3CDMA |
| Galileo | E1, E1b, E5a, E5b, E6, E5-AltBoc |
| BeiDou | B1I, B1C, B2a, B2b, B2I, B3I |
| QZSS | L1CA, L1C, L1S, L2C, L5, L6 |
| NAVIC | L5 |
Tabulka 2: Kompletní přehled systémů GNSS a signálů podporovaných přijímači GNSS Septentrio
Připravované služby GNSS
Různé satelitní systémy GNSS hledají způsoby, jak zvýšit hodnotu dodávaných dat pomocí vysoce zabezpečených a vysoce přesných pozičních služeb, které budou v blízké budoucnosti k dispozici přímo prostřednictvím signálů GNSS. Použití vícefrekvenčních přijímačů GNSS připravených na budoucnost umožňuje uživatelům využívat tyto připravované služby, jakmile budou k dispozici.
Všechny tyto služby, s výjimkou CAS, budou nabízeny bezplatně.
| Servis | Přidaná hodnota | GNSS | Signál | Pokrytí | Postavení |
| OSNMA | Anti-spoofing | Galileo | E1b | Globální | Provozní Beta |
| Chiméra | Anti-spoofing | GPS | L1C | Globální | Zatím není funkční |
| CAS | Anti-spoofing (komerční) | Galileo | E6 | Globální | Zatím není funkční |
| HAS | Vysoká přesnost (decimetr ~ 20 cm) | Galileo | E6 | Globální | Blízko Beta |
| CLAS | Vysoká přesnost (sub-decimetr) | QZSS | L6 | Japonsko | Provozní |
| SLAS | Vysoká přesnost (sub metr) | QZSS | L1S | Japonsko | Zatím není funkční |
| PPP-B2b | Vysoká přesnost (decimetr ~ 20 cm) | BeiDou | B2b | Čína | Provozní Beta |
Tabulka 3: Vícefrekvenční přijímače připravené na budoucnost umožňují uživatelům využívat výhod přicházejících služeb GNSS.
Určování polohy GNSS v náročných podmínkách
Když je přijímač GNSS připojen k alespoň 4 satelitům GNSS, může vypočítat svoji polohu (zeměpisná délka, šířka, výška). Pomocí korekcí, jako je RTK, mohou přijímače GNSS dále zvýšit svoji přesnost na úroveň centimetrů. Čím více satelitů přijímač „vidí“, tím spolehlivější je jeho přesné umístění a tím větší je šance, že bude schopen určovat svoji polohu i v náročném prostředí.
Pokud pomineme laboratorní podmínky, tak v reálném světě je výhled na oblohu často částečně blokován stroji, budovami, skalami nebo vegetací. To znamená, že počet použitelných satelitů výrazně klesá. Vícefrekvenční přijímače GNSS, které sledují všechny signály ze všech možných satelitních systémů, „vidí“ co nejvíce satelitů, což jim pomáhá být robustní právě v takových náročných podmínkách.
Co když je výhled na oblohu zcela zablokován, například pod mosty nebo pod hustou vegetací? Systém GNSS / INS může použít inerciální senzor (IMU jednotku) k výpočtu relativní polohy k poslední známé poloze GNSS a vyplnění chybějícího GNSS signálu během dočasných výpadků.
Jaké jsou výhody používání vícefrekvenčního přijímače GNSS?
Kromě robustního výkonu v obtížných prostředích existují další výhody přijímače, který má přístup k více satelitním systémům GNSS.
- Odstranění ionosférických chyb: Hlavním rozlišovacím faktorem mezi jedno a duálním (nebo více) frekvenčním přijímačem je vyšší přesnost, které lze dosáhnout odstraněním ionosférických chyb prvního řádu. Nabité částice v ionosféře narušují a zpožďují signály GNSS. Když má přijímač přístup ke dvěma nebo více signálům ze stejného satelitu, může odstranit všechny hlavní ionosférické chyby a přesunout samostatnou přesnost z několika metrů na jeden metr. Přečtěte si více o zmírňování ionosférických poruch pomocí IONO+ .
- Odolnost vůči vysokofrekvenčnímu rušení: K rušení dochází, když jiné signály na stejné frekvenci překonají signály GNSS. Rušení může být způsobeno radioamatéry nebo sousedními elektronickými zařízeními a obvykle ovlivňuje jednu z frekvencí GNSS. Použití signálů na více frekvencích umožňuje přijímači přepnout na jinou frekvenci, pokud je detekováno rušení na jedné frekvenci. Přečtěte si více o technologii Advanced Interference Mitigation.
- Lepší eliminace tzv. multipath vícecestného signálu: Signál L1, který se používá v jednofrekvenčních přijímačích, je náchylný k multipath přenosu. Multipath je zkreslení přímých signálů, které jsou zarušeny stejnými signály odraženými od objektů, jako jsou budovy, auta nebo stromy. Nové signály GNSS, jako jsou kanály GPS L5, Galileo L1BC a zejména Galileo E5-AltBoc, jsou ze své podstaty odolnější vůči vícecestnému přenosu, takže přijímač využívající tyto signály bude méně trpět vícecestnými chybami. Multifrekvenční přijímače GNSS Septentrio navíc obsahují pokročilé algoritmy APME+ pro nejvyšší úroveň odolnosti vůči multipath odrazům.
- Vyšší přesnost: Přístup k mnoha satelitům vytváří určitou nadbytečnost signálů, což umožňuje statistickou analýzu satelitů a jejich signálů. Mít takové statistické informace umožňuje přijímači detekovat a odstraňovat náhodné poruchy měřicích signálů pro lepší přesnost určování polohy.
- Kompatibilita se sítěmi RTK: Díky schopnosti přijímat všechny signály GNSS je přijímač plně kompatibilní se všemi sítěmi RTK, protože pro určitý signál jsou k dispozici opravy RTK. Například síť RTK může poskytovat opravy na E5b a ne E5a.
- Rychlá inicializace RTK a směrování: U jednofrekvenčních přijímačů může trvat až několik minut, než bude mít RTK fix, což je nejvyšší možná přesnost určování polohy u RTK. Pokud přijímač dokáže sledovat a používat více signálů, pak doba konvergence pro získání polohy a směru (přijímače se dvěma anténami) se sníží na několik sekund. To je obzvláště důležité v náročných prostředích, kde může dojít k občasné ztrátě polohy a je třeba ji rychle znovu získat.
- Další detekce spoofingu: Přijímače, které využívají více frekvencí, mohou tyto frekvence použít pro další kontroly spoofingu. Porovnáním informací o dosahu (vzdálenosti k satelitu) z různých signálů lze zjistit a označit anomálie. Zjistěte více o tom, co je spoofing a jak zajistit zabezpečení GPS.