Centymetrowa dokładność GNSS mimo zakłóceń

Nowe oprogramowanie opracowane przez dofinansowanych ze środków UE naukowców może ograniczyć wpływ zakłóceń jonosferycznych na funkcjonowanie GNSS.

Globalne systemy nawigacji satelitarnej (GNSS) mogą stać się integralną częścią naszego codziennego życia do tego stopnia, że będziemy na nich polegać w czasie najbardziej niecodziennych wypraw – jednak nadal daleko im do niezawodności. Zjawisko znane jako zakłócenia jonosferyczne, kiedy rozbłyski słoneczne powodują nagły wzrost absorpcji fal radiowych, co często opóźnia propagację sygnałów i ostatecznie wpływa na pozycjonowanie, od lat zaprzątają naukowców.

Zespół projektu CALIBRA bierze udział w tych globalnych przedsięwzięciach badawczych ze szczególnym naciskiem na Brazylię, która jest jednym z najbardziej eksponowanych regionów na to zjawisko ze względu na bliskość równika magnetycznego. Należy jeszcze dodać, że Słońce znajduje się w fazie szczytowej aktywności od wejścia w 2010 r. w nowy 11-letni cykl.

Teraz po 27 miesiącach intensywnych prac badawczych, zespół CALIBRA wypracował interesujące, nowe rozwiązania przeciwdziałające problemowi zakłóceń jonosferycznych. Naukowcy zaprezentowali niedawno komercyjne podejście do łagodzenia wpływu tego zjawiska na wysoce precyzyjne techniki pozycjonowania GNSS podczas dwóch praktycznych demonstracji, w których nowo opracowany algorytm przeszedł testy w rolnictwie precyzyjnym i operacjach morskich.

Projekt składał się z trzech głównych etapów. Najpierw zespół potwierdził, że scyntylacja jonosferyczna i zmienność w całkowitej zawartości elektronów (TEC) mają bezpośredni wpływ na wyznaczanie pozycji z centymetrową dokładnością w technologiach RTK oraz PPP. Następnie naukowcy przygotowali krótkoterminowy model empiryczny do prognozowania TEC i scyntylacji. Ten ostatni został przetestowany za pomocą CIGALA-CALIBRA – sieci odbiorników monitorujących scyntylację jonosferyczną z użyciem narzędzia interfejsu sieciowego (ISMR Query tool), które gromadzi codziennie ponad 10 mln obserwacji z systemów GPS, GLONASS, Galileo i BeiDou. Od rozpoczęcia prac w grudniu 2014 r., dane wspomogły użytkowników w ponad 20 krajach, dzięki technikom wizualizacji i eksploracji dostępnym w ramach oprogramowania.

W świetle sukcesu partnerzy CALIBRA złożyli wniosek patentowy na model prognostyczny i zawiązali nowe przedsiębiorstwo typu spin-off – SpacEarth Technology. Głównym celem SpacEarth jest zapewnienie komercjalizacji oprogramowania w zakresie odpowiednich zastosowań i usług, doskonaląc je i adaptując do ewoluujących potrzeb rynkowych.

Jednym z pierwszych osiągnięć nowego przedsiębiorstwa jest aktualizacja oprogramowania systemowego odbiorników GNSS firmy Septentrio – partnera projektu. Wykorzystała ona dorobek projektu, aby opracować kolejną generację silnika RTK, w tym nowy model szacowania opóźnienia jonosferycznego na potrzeby bardzo długiej linii bazowej RTK i łagodzenia efektów jonosferycznych.

Poza tą przewagą konkurencyjną wyniki projektu dają widoki na znaczne skrócenie przestoju i strat finansowych będących następstwem zakłóceń jonosferycznych – zarówno w Brazylii, jak i innych regionach świata.

Źródło: CORDIS