Способы связи ГНСС-приемников

В прошлой статье мы уже говорили о том, что относительный метод ГНСС-наблюдений основан на передаче поправок с Базы на Ровер. Сегодня расскажем как установить связь между приемниками. Отметим, что при постобработке данных нет нужды в соединении приемников, главное – одновременное наблюдение одних и тех же спутников. Но для режима реального времени необходимо обеспечить стабильную связь, чтобы в каждый момент времени поправки, рассчитанные Базой, передавались на Ровер. Готовое решение рассчитывается после обработки этих данных микропрограммным обеспечением Ровера.

Существует 3 основных способа связи приемников:

1. По каналу УКВ
2. По голосовой связи (CSD)
3. По сети Интернет

УКВ (ультракоротковолновая) радиосвязь требует использования специализированного УКВ-модема (встроенного в приемник или внешнего) и радиоантенны. В зависимости от модели УКВ-модемы работают на прием, передачу или прием/передачу поправок. На Базовом приемнике модем настраивается на передачу, а на Ровере – на прием. Главное условие соединения – правильная настройка этого оборудования! У передающего и у принимающего радиомодемов должны совпадать рабочие характеристики: частота, протокол шифрования, скорость в эфире и скорость физического соединения. В таком случае соединение стабильное и быстрое. Еще один плюс использования радиосвязи в том, что к одной Базе можно подключить неограниченное количество Роверов, соответствующе настроив их работу.

В некоторых случаях возникают сложности в использовании радиосвязи. Например, дальность связи определяется мощностью УКВ-модема и сильно зависит от рельефа. Мощные радиомодемы (35 Ватт) способны покрыть расстояние около 30 км, но и стоимость такого оборудование гораздо выше. Комплект получается тяжелым – к весу модема прибавляется вес внешнего аккумулятора для питания. Из-за этого внешний радиомодем обычно размещают на Базе, а Ровер используют с внутренним радиомодемом. Также, если между радиоантеннами Базы и Ровера расположено препятствие (массив леса, высокий холм, здание), то необходимо использовать ретранслятор (отдельное устройство для обхода преграды) либо антенну выше препятствия.

Без проблем с законодательством используются модемы мощностью лишь до 0,5 Вт. Если мощность передатчика выше, то нужно получить специальное разрешение на использование отдельной частоты. Эта процедура длится около полугода, к тому же для каждого нового района работ разрешение оформляется снова.

Голосовая связь основана на передаче данных по голосовому каналу. Если говорить просто, то это похоже на разговор по сотовому телефону. Для работы с этим режимом связи используется GSM модем с антенной и СИМ-карта с подключенной опцией CSD (передача данных по голосовому каналу, «Мобильный офис» и т.д.) на Базе и на Ровере. GSM-модемы бывают встроенными в приемник либо внешними и содержат один или два слота для СИМ-карты. Оборудование настраивается так, чтобы Ровер «позвонил» Базе, а та, в свою очередь, ответила на звонок. Как только установилось соединение – поправки от Базовой станции стали поступать на Ровер. Голосовая связь не требует больших затрат на оборудование, а сигнал распространяется на сотни и тысячи километров. Но, забегая вперед, скажу, что для получения фиксированного решения по фазовым измерения, расстояние между Базой и Ровером не должно превышать 50-80 км.

Несмотря на плюсы голосовой связи, все меньше пользователей сейчас выбирают этот режим, что неудивительно. К очевидным недостаткам стоит отнести высокую стоимость самого «разговора». К тому же некоторые операторы отказываются от предоставления услуги передачи данных по голосовому каналу, и новые базовые станции GSM ее попросту не поддерживают. Даже если услуга CSD подключена на обеих СИМ-картах, но в регионе работы вышка сотовой связи не обрабатывает этот сигнал, то соединить приемники по голосовой связи не удастся. По аналогии с сотовой связью один номер не может ответить сразу нескольким абонентам, так и с CSD режимом – одна База соединяется только с одним Ровером. Иначе нужно столько GSM модемов с СИМ-картами, сколько Роверов необходимо подключить для приема поправок с одной Базы.

Самый передовой на данный момент вид связи осуществляется по сети Интернет. Встроенные GSM модемы современных приемников поддерживают и GPRS связь, а в качестве внешнего GPRS модема используется модем контроллера. Понадобится только СИМ-карта с возможностью выхода в Интернет. В современном мире уже сложно представить себе жизнь без Интернета, поэтому сеть покрытия довольно обширна. Информация, передаваемая в поправках, малого веса, значит трафик небольшой, и в итоге услуга связи стоит совсем недорого. Алгоритм работы основан на использовании некоторого сервера, на который поступают поправки от Базы и к которому обращается Ровер, чтобы эти поправки получить. Таким образом от одной Базы поправки могут получить бесчисленное количество Роверов. Естественно, их число ограничено возможностями сервера.

Сервер - это программное обеспечение для хранения данных в Интернете, имеет статический IP- адрес и предоставляет доступ к данным по запросу.

Основные протоколы для приема-передачи поправок это NTRIP и TCP/IP. Они различаются структурой и возможностями. Схема работы по протоколу TCP/IP: База-Сервер-Ровер. Любой пользователь Ровера, который знает адрес сервера (IP и Порт) может подключиться к нему для приема поправок. Также один TCP-порт поддерживает только один поток данных и, соответственно, один формат поправок.

Протокол NTRIP работает по схожей схеме, но появляется еще один элемент – кастер. Этот софт позволяет к одному адресу привязать множество потоков с различной информацией (виды поправок). С помощью кастера настраивается доступ к данным только для авторизованных пользователей. Это значит, что получать данные с сервера по NTRIP протоколу можно только при наличии адреса и аккаунта. Такой тип передачи данных используется в различных сетях референцных станций. Количество подключенных одновременно пользователей ограничивается только физическими возможностями сетевого оборудования.

Сервер и кастер в физическом смысле являются программами, и могут находиться как на приемнике, так и на отдельном компьютере.

Проблемы в передаче поправок по сети Интернет возникают, если в каком-то отдаленном регионе отсутствует Интернет в принципе. Либо нагрузка на канал не соответствует его пропускной способности и тогда не удается обеспечить быстрый и стабильный Интернет всем пользователям сети.

У каждого способа есть достоинства и недостатки. Вывод один: универсального решения нет. Куда бы Вы ни направились со своим оборудованием, сперва изучите местность на доступность сетей связи. Россия обширна, а работа ведется везде. Если Вы оказались в месте, где на многие километры нет сотовой связи или Интернета, то придется воспользоваться радиосвязью. И наоборот, если такая возможность есть, используйте Интернет.