تعیین موقعیت دقیق نقطه ای

تعیین موقعیت نقطه ای دقیق به عنوان یک روش بهینه برای ارائه سرویس های تقویت جهانی با استفاده از منظومه های GNSS حال حاضر و آینده نسبت به سایر روش ها قابل توجه تر است. ترکیب ساعت و موقعیت های ماهواره ای دقیق و گیرنده دو فرکانسه GNSS، PPP را قادر به فراهم آوردن راه حل های تعیین موقعیت در سطح سانتیمتر و دسیمتر ساخته است. PPP نسبت به روش های کلاسیک دیفرانسیلی (RTK)، به ایستگاه های مرجع توزیع شده کمتری در سطح جهانی نیاز دارد، همچنین، یک مجموعه از داده های دقیق ساعت و مدار ماهواره (محاسبه شده از طریق یک مرکز پردازش) برای تمامی کاربران در هر نقطه از زمین معتبر است و این راه حل تا حد زیادی تحت تاثیر خطاهای ایستگاه های مرجع منفرد قرار نمی گیرد. از آنجایی که ساعت و مدار دقیق ماهواره از یک شبکه ایستگاه های مرجع جهانی محاسبه شده است، همواره تعداد زیادی از ایستگاه های مرجع در حال مشاهده ی یک ماهواره یکسان هستند. به عنوان یک نتیجه، PPP یک راه حل تعیین موقعیت قدرتمند و دارای درجه افزونگی بسیار بالا را ارائه می کند.

معرفی PPP

تعیین موقعیت دقیق نقطه ای یک سرویس تعیین موقعیت دقیق جهانی است، چرا که نیازمند دسترسی به محصولات دقیق ساعت و مدار ماهواره، بصورت بهنگام و با استفاده از یک شبکه از ایستگاه های مرجع GNSS توزیع شده در سطح جهانی است.

با ترکیب نمودن اطلاعات دقیق ساعت و مدار ماهواره، با یک گیرنده GNNS دو فرکانسه (برای رفع اثر مرتبه اول یونوسفر)، PPP قادر به فراهم نمودن راه حل های تعیین موقعیت در سطح سانتیمتر تا دسیمتر و حتی تا کمتر از سطح ۱ سانتیمتر در حالت ایستا است. تفاوت PPP با تعیین موقعیت تفاضلی دوگانه از طریق RTK در این است که این روش نیازی به دسترسی به مشاهدات از یک و یا چند ایستگاه مرجع نزدیک نقشه برداری شده بطور دقیق، ندارد و اینکه PPP برخلاف RTK که موقعیت را نسبت به یک ایستگاه مرجع ارائه می دهد، آن را بصورت مطلق فراهم می آورد. تنها پارامتر مورد نیاز برای پروسه PPP، داده های ساعت و مدار ماهواره هستند که از طریق پردازش های انجام شده در مرکز از اندازه گیری های ایستگاه های مرجع از یک شبکه نسبتاً پراکنده (فواصل چندین هزار کیلومتری ممکن است کافی باشد) محاسبه می شوند. این مساله PPP را به یک جایگزین جذاب برای RTK در مناطقی که پوشش این روش قابل دسترسی نیست، بدل نموده است. از سوی دیگر، تکنیک PPP هنوز به اندازه RTK ثبات نیافته است و به زمان همگرایی بیشتری (ضرایبی از بازه های ده دقیقه ای) برای دست یافتن به بیشینه عملکرد نیاز دارد. در حال حاضر، چندین سرویس پسا پردازشی PPP وجود دارد. در مقابل، سامانه های بهنگام PPP در مرحله توسعه اولیه است.

الگوریتم PPP مشاهدات کد و فاز انجام شده توسط یک گیرنده دو فرکانسه را به عنوان ورودی، و داده های دقیق ساعت و مدار ماهواره را به منظور محاسبه مختصات دقیق گیرنده و ساعت آن، بکار می گیرد. مشاهدات جمع آوری شده از تمامی ماهواره ها را بطور همزمان در یک فیلتر برای حل مجهولات گوناگون نظیر مختصات گیرنده، ساعت گیرنده، تاخیر تروپسفری در راستای زنیت، و ابهام فاز پردازش می کند.

دقت محاسبه داده های ساعت و مدار ماهواره ها یکی از مهمترین عوامل موثر بر کیفیت پروسه PPP است. فاکتور مرتبط دیگری که بر عملکرد PPP تاثیر می گذارد تعداد و کیفیت مشاهدات است. مانند هر تکنیک GNNS ای دیگر، PPP نیز توسط موانع موجود در خط دید ماهواره تحت تاثیر قرار می گیرد. اگر کاربر قادر به ردیابی یک ماهواره خاص نباشد، حتی دقیق ترین داده های مدار و ساعت ماهواره نیز بی مصرف خواهند بود. زمانی که مانعی در خط دید ماهواره موجود باشد، بهترین سرویس ممکن می تواند با بکارگیری تمام دامنه ماهواره های سامانه های GPS و GLONASS و یا در آینده Galileo فراهم گردد.

مزایا و چشم اندازها

همانگونه که پیشتر اشاره شد، تکنیک PPP مزایای قابل توجهی نسبت به سایر روشهای تعیین موقعیت دقیق دیفرانسیلی ارائه می دهد:

PPP تنها در بردارنده یک گیرنده GPS منفرد است، بنابراین، هیچ ایستگاه مرجعی در مجاورت کاربر مورد نیاز نیست.
از آنجایی که راه حل های تعیین موقعیت PPP به یک چارچوب مرجع جهانی منتسب هستند، می توان آن را به عنوان یک روش تعیین موقعیت جهانی در نظر گرفت. در نتیجه PPP تعیین موقعیت را با استحکام بیشتری نسبت به روش های دیفرانسیلی که موقعیت را نسبت به یک یا چند ایستگاه مبنای محلی محاسبه می کند، ارائه می دهد.
از آنجایی که PPP وابستگی به ایستگاه های مبنا را حذف می کند، هزینه های مرتبط با تجهیزات و نیروی انسانی را کاهش داده و تدارکات اجرایی برای کار زمینی را ساده تر میکند.
PPP می تواند کاربردهای دیگری فرای تعیین موقعیت را نیز پشتیبانی کند. به عنوان مثال، از آنجایی که تکنیک PPP پارامترهای ساعت ماهواره و تاثیر تروپسفری را نیز علاوه بر مختصات گیرنده برآورد می کند، روش دیگری برای تبدیل دقیق زمان و برآورد تروپسفر با استفاده از یک گیرنده منفرد GPS فراهم می آورد.

PPP به منظور استفاده از تمامی پتانسیل خود در کاربردهای مختلف با چالش های متعددی روبرو است. از میان این چالش ها می توان به موارد زیر اشاره نمود: