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更完整的測量解決方案-StarFire

NAVCOM 公司簡介
NAVCOM  

美國NAVCOM科技公司是John Deere公司的全資子公司, 成立於 1992年,是先進的GPS產品的領先供應商, 為 OEM 、VAR和對於需要高性能RTK系統,全球分米級 GPS衛星改正,大地測量品質的GPS接收機的系統整合商和無線通信精密定位,無線通信和機器人技術等領域產品的工程顧問。

NavCom 提供完整的雙頻 GPS、無線通信產品以及全球最廣泛使用的全球衛星基站增強系統(GSBAS)-星火StarFire™網路 。產品和服務的應用範圍涵蓋大地測量,航測,機器控制,軍事用途,海事工程和海洋測量。

 

StarFire™全球衛星基站增強系統(GSBAS)

StarFire™是由NavCom公司所建構的一個全球雙頻GPS差分定位系統,它是目前世界上第一個可以提供5公分等級即時定位精度的衛星增強差分系統。使用StarFire™系統,使用者完全不需要考慮RTK工作必須在無線電台可達的距離範圍內進行,保證差分數據的傳輸和定位精度的可靠,因為它不需要建立基準站,讓您自由地在全球任何地方得到即時的5公分等級的定位精度。

 

starfire

 
     

 

 

在1990年代中期,John Deere 公司和NavCom 挑戰開發專有的,全球性的,具有成本效益的全球定位系統改正網使能夠提供比現有可用的系統更高的準確度。

NavCom建立了一個全冗餘無區域界限的全球雙頻 GPS 參考網,還設計了新的處理演算法,以便獲得最佳的全球定位系統改正數據壓縮,以減少衛星頻寬需求和運營成本。

NavCom公司於 1999 年在全球領先推出 StarFire™, 採用 GPS衛星系統L波段通信衛星和全球參考站網提供即時的高精度定位。2001年與美國太空總署的噴射推進實驗室(JPL)達成了一個具有歷史意義的協議。這種夥伴關係聯合星火StarFire™與噴射推進實驗室的RTG(即時 GISPSY)技術,進一步提高此強大的全球網路獨特的功能。

從早期的地面增強系統到StarFire™參考站網是一大進步,因為它獨立考慮每個 GPS衛星信號誤差來源。從一個雙頻接收機的全球追蹤網計算GPS衛星軌道和時鐘改正,這些改正是透過國際海事衛星組織的衛星(INMARSAT)直接傳送到星火™接收機,以致可在全球範圍內操作和最小的數據延遲。所有星火™雙頻 GPS接收機對每顆衛星測量電離層延遲, 從多狀態的時間和多餘的衛星觀測輔助的位置模式計算對流層天頂延遲。冗餘的數據鏈接,在地理上分開的處理中心和雙衛星上行設備確保連續可靠的定位。該系統在本質上非常強大,有計算全套改正的能力, 即使多個參考站都變得不可用時仍具有99.999%(約6分鐘/年)的正常運行時間,是客戶可以確信的全球可用性和系統準確性。

StarFire™全球衛星基站增強系統(GSBAS)不僅支援 GPS+GLONASS 改正, 全新專有的演算軟體和全面升級的全球多頻追蹤參考站網相結合更提高其性能和可靠度, 顯著改善定位精度, 在全世界任何地方提供驚人的免地面基站單機作業即時5公分等級的定位精度,它的全球改正信號可隨時隨地在地球表面從北緯76º 至南緯76º 不管是陸地或海上都可接收, 讓使用者可在野外自由漫遊進行測量與定位,同時保持最精確的定位信息。

StarFire™全球衛星基站增強系統(GSBAS),對全世界廣播改正信號,不像DGPS系統的基線依賴地面的區域改正受到地理上或通信的限制, 由於不需要基站,使用者可以自由地漫遊, 明顯超越差分定位系統(DGPS)。

DGNSS系統GSBAS
為了評估可供選擇的衛星定位主要誤差來源,促進改正需要理解基站和移動站的誤差包括:

  • 衛星軌道
  • 衛星鐘
  • 電離層
  • 對流層
  • 多路徑
  • 地球潮汐
  • 接收器的時鐘誤差
  • 接收器的偏差

如何處理這些誤差可以分為兩大類:

差分全球導航衛星系統(DGNSS)和 和全球衛星增強系統(GSBAS)系統

DGNSS系統
DGNSS提供相對定位,這些定位選項決定在地球表面的改正,這些改正是主要參考誤差來源,並透過無線電或衛星鏈路傳送給使用者。 使用者的坐標是相對於參考站的位置。,隨者離開參考站或區域邊界的距離其精度會下降, 主要是因為電離層和對流層差別的影響和衛星軌道與時鐘。改正服務的例子包括:

  • Beacon dGNSS
  • 商業DGNSS
  • RTK /網絡RTK技術
  • 寬巷RTK

寬巷RTK技術是一種相對較新,這是唯一在世界上的少數地區需要定期為石油和天然氣的高精度的探勘調查。

GSBAS系統

GSBAS系統最重要的是它提供了絕對的定位,並不決定和地球表面某些固定點的相對位置。相反的他們確定了以空間為基礎的參考框架,因此,他們也可被認為是在空間域組中的位置。


一些DGNSS系統使用衛星通信鏈路,所以GSBAS不涉及到所使用的通信鏈路,而是描述的更正的性質,即他們是衛星。此類包括:

  • 單獨的GPS
  • WAAS
  • EGNOS
  • MSAS
  • 星火StarFire™
對單獨的GPS增強是由GPS地面控制部份所產生的衛星軌道和時鐘更新所組成的並在發送給使用者的GPS信號結構中包含電離層模型,決定每個錯誤的來源就是這個基本原則。

 

 
  系統的組成  

StarFire系統由五部分組成:
一. 參考站
為雙頻GPS接收機,24小時連續作業採集GPS與GLONASS衛星資訊,並即時向資料中心發送。在世界範圍內,這樣的參考站共有80多個(navcom 有40個以上, JPL 有40個)遍佈在24個國家。

 


二.資料處理中心
全球有三個資料處理中心,位於北美(•Moline, IL •El Segundo, CA •Torrance, CA)。中心不斷接收來自全球的80多個參考站資料,然後經過分析計算得到GPS衛星軌道改正數和鐘差改正數,將其發送至衛星信號上傳系統。


三.資料上行注入站
6個注入站是連接資料中心與海事衛星的關鍵部分。它將從資料中心接收到的資訊即時發送給同步衛星,從而完成地面與衛星的資訊交換。

 

6 個地面站分別位於:


Santa Paula, US
Laurentides, Canada
Southbury, US
Burum, Netherlands
Perth, Australia
Auckland, New Zealand

 


四. 地球同步衛星(Inmarsat)
本系統一般狀態下使用三顆衛星,三顆衛是沿赤道軌道平行分佈的地球同步衛星。由於其軌道較高,可以覆蓋南北緯76度之間的所有範圍。也就是說,在其覆蓋範圍內,均可以接收到穩定的、同等品質的差分改正信號,從而達到世界範圍內同等精度。


五.用戶站
用戶接收機實際上同時有兩部分組成,一個是雙頻GPS/GLONASS接收機,一個是L 波段的通信接收器。雙頻GPS/GLONASS 接收機跟蹤所有可見的衛星然後獲得GPS衛星的測量值。 同時,L 波段的接收器通過L波段的衛星改正資料。當這些改正資料應用在測量中時,即時的高精度點位就被確定了。

 
  StarFire的性能 --使用者定位精度  
 

無其它差分改正信號的單機定位精度:

1.單頻機= < 10 m*
2.雙頻機 = < 5 m*
3.單頻機+ StarFire 2 = 65 cm*
4.雙頻機+ StarFire 2 = 5 cm*

* 1個 sigma (67%)

 
  StarFire 應用領域 /好處  
 

應用領域:

大地測量

GIS 測量

機械定位

精密農業

海測

無人自動駕駛

好處:

改善使用者的定位精度

減低拉近精度的時間

改善在遮蔽下的操作

減少因GPS衛星顆數不足造成停工的時間

 

 

 
  NAVCOM StarFire 衛星接收機-- SF-3040/SF3050  

 

 
 

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