ANALIZA PERFORMANȚEI RECEPTOARELOR GNSS DIN MASS MARKET [301838]

UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRONOMICE ȘI MEDICINĂ VETERINARĂ BUCUREȘTI

FACULTATEA DE ÎMBUNĂTĂȚIRI FUNCIARE ȘI INGINERIA MEDIULUI

Specializarea Masuratori Terestre și Cadastru Cursuri cu frecvență

PROIECT DE DIPLOMĂ

Îndrumător științific:

Profesor Dr. Ing. Olteanu Vlad Gabriel

Absolvent: [anonimizat], 2018

UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRONOMICE ȘI MEDICINĂ VETERINARĂ BUCUREȘTI

FACULTATEA DE ÎMBUNĂTĂȚIRI FUNCIARE ȘI INGINERIA MEDIULUI

Specializarea Masuratori Terestre și Cadastru Cursuri cu frecvență

ANALIZA PERFORMANȚEI RECEPTOARELOR GNSS DIN MASS MARKET

UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRONOMICE ȘI MEDICINĂ VETERINARĂ BUCUREȘTI

FACULTATEA DE ÎMBUNĂTĂȚIRI FUNCIARE ȘI INGINERIA MEDIULUI

TEMA PROIECTULUI DE DIPLOMĂ

intitulat “ANALIZA PERFORMANȚEI RECEPTOARELOR GNSS DIN MASS MARKET”

Prin temă se cere soluționarea aspectelor legate de:

Stadiul actual al tehnologiei GNSS

Aplicațiile tehnologiei GNSS

Analiza receptoarelor GNSS din mass market

Concluzii

Proiectul va conține o [anonimizat], urmând a fi finalizat până la data de 18. 06. 2018

Absolvent: [anonimizat],

Avramescu Tudor Andrei Profesor Dr. Ing. Olteanu Vlad Gabriel

CUPRINS

INDEXUL FIGURILOR

Fig. 1 – Constelația satelitară NAVSTAR GPS 15

Fig. 2 – Constelația satelitară GLONASS 17

Fig. 3 – Constelația satelitară GALILEO 18

Fig. 4 – Constelația satelitară BEIDOU 19

Fig. 5 – [anonimizat]… 20

Fig. 6 – Orbita celor 3 [anonimizat]… 21

Fig. 7 – Constelația satelitara completă QZSS 21

Fig. 8 – Constelația satelitară IRNSS 22

Fig. 9 – Harta de la sol a sistemului EGNOS 26

Fig.10 – Sistemul WAAS 28

Fig.11 – Acuratețea sistemului WAAS 28

Fig.12 – Dispunerea stațiilor de referință SDCM în Rusia… 29

Fig.13 – Dispunerea stațiilor globale de referință SDCM… 30

Fig.14 – Receptoare GPS Telemetry Solutions… 32

Fig.15 – Receptor GPS portabil 34

Fig.16 – Principiul DGPS și RTK 35

Fig.17 – Stație RTK AgGPS 542… 36

Fig.18 – Produse Hemisphere GPS 36

Fig.19 – Receptor GNSS SOKKIA tip GCX3… 37

Fig.20 – VRS Now modul de funcționare 38

Fig.21 – Trimble RTX modul de funcționare 39

Fig.22 – ROMPOS 41

Fig.23 – [anonimizat] 1999… 46

Fig.24 – Chipset-ul BCM47755 de la Broadcom… 49

Fig.25 – Cele 2 locații ale experimentului… 51

Fig.26 – [anonimizat]… 52

Fig.27 – Suportul realizat de Profesorul Iosif Horea Bendea 52

Fig.28 – Rezultatele din zona canionului urban… 53

Fig.29 – Rezultatele din zona deschisă în aer liber 53

Fig.30 – Tabel Partea I 55

Fig.31 – Tabel Partea a II-a 56

Fig.32 – Huawei P9… 57

Fig.33 – Huawei P10… 58

Fig.34 – Samsung Galaxy S8… 59

Fig.35 – Samsung Galaxy S9… 60

Fig.36 – Google Pixel 2 XL 61

Fig.37 – Huawei P9 Lite 62

Fig.38 – BluBoo S8 Plus 63

Fig.39 – Campus USAMV… 64

Fig.40 – [anonimizat]… 65

Fig.41 – Planul cu punctele ROMPOS… 66

Fig.42 – Poziția punctelor S4 și S8… 67

Fig.43 – Poziția punctului S4… 68

Fig.44 – Punctul S4 materializat… 68

Fig.45 – Poziția punctului S8… 69

Fig.46 – Punctul S8 materializat… 69

Fig.47 – Modul de colectare a datelor… 70

Fig.48 – Componentele GNSS Analysis Tools… 71

Fig.49 – Panoul de control GNSS Analysis 72

Fig.50 – Ploturile interactive oferite de GNSS Analysis… 73

Fig.51 – Funția de comparare a aplicației GNSS Analysis 75

Fig.52 – Interfața Settings… 76

Fig.53 – Interfața Log 76

Fig.54 – Interfața Map… 77

Fig.55 – Interfața Plot… 77

Fig.56 – Fișierul text cu datele stocate… 78

Fig.57 – Plot 1 (RF 1)… 79

Fig.58 – Plot 2 (RF 2)… 80

Fig.59 – Plot 3 (RF 3)… 81

Fig.60 – Plot 4 (Clocks 1)… 82

Fig.61 – Plot 5 (Clocks 2)… 83

Fig.62 – Plot 6 (Clocks3) 83

Fig.63 – Plot 7 (Measurements 1)… 84

Fig.64 – Plot 8 (Measurements 2)… 85

Fig.65 – Plot 9 (Measurements 3)… 86

Fig.66 – Plot 10 (Measurements 4)… 86

Fig.67 – Plot 11 (Measurements 5)… 87

Fig.68 – BluBoo S8 Plus în punctul S4… 88

Fig.69 – BluBoo S8 Plus în punctul S8… 88

Fig.70 – Huawei P9 Lite în punctul S4… 89

Fig.71 – Huawei P9 Lite în punctul S8… 89

Fig.72 – Huawei P9 plot 2 în punctul S4… 90

Fig.73 – Huawei P10 plot 2 în punctul S4… 91

Fig.74 – Huawei P9 plot 4 în punctul S4… 91

Fig.75 – Huawei P10 plot 4 în punctul S4… 92

Fig.76 – Huawei P9 plot 7 în punctul S4… 93

Fig.77 – Huawei P10 plot 7 în punctul S4… 93

Fig.78 – Huawei P9 plot 8 în punctul S4… 94

Fig.79 – Huawei P10 plot 8 în punctul S4… 94

Fig.80 – Samsung Galaxy S8 plot 2 în punctul S4… 95

Fig.81 – Samsung Galaxy S8 plot 4 în punctul S4… 96

Fig.82 – Samsung Galaxy S8 plot 7 în punctul S4… 96

Fig.83 – Samsung Galaxy S8 plot 8 în punctul S4… 97

Fig.84 – Huawei P9 plot 7 în punctul S8… 99

Fig.85 – Huawei P10 plot 7 în punctul S8… 99

Fig.86 – Huawei P9 plot 8 în punctul S8… 100

Fig.87 – Huawei P10 plot 8 în punctul S8… 100

Fig.88 – Samsung Galaxy S9 plot 2 în punctul S8… 101

Fig.89 – Samsung Galaxy S8 plot 4 în punctul S8… 102

Fig.90 – Samsung Galaxy S8 plot 7 în punctul S8… 103

Fig.91 – Samsung Galaxy S9 plot 7 în punctul S8… 103

Fig.92 – Samsung Galaxy S8 plot 8 în punctul S8… 104

Fig.93 – Samsung Galaxy S9 plot 8 în punctul S8… 104

Fig.94 – Google Pixel 2 XL plot 7 în punctul S8 105

Fig.95 – Scenariul canionului urban, punctul S4 106

Fig.96 – Scenariul zonei deschise în aer liber, punctul S8… 106

Fig.97 – Tabelul rezultatelor în cele doua scenarii 107

SISTEME DE NAVIGAȚIE PRIN SATELIT

Noțiuni generale

Navigația reprezintă știința de a conduce un vehicul sau o persoană dintr-un loc în altul. În viața de zi cu zi, în mod normal pentru majoritatea persoanelor, navigația se realizează cu ajutorul unor cunoștințe, a văzului, a bunului simț si a terenului cu elementele caracteristice acestuia. În cazul în care sunt necesare poziții raportate la un sistem de referință sau pentru determinarea timpului necesar navigației, sunt necesare diferite instrumente, de la un ceas pentru a măsura durata de timp, până la sisteme complexe bazate pe tehnologii moderne.

La jumătatea secolului trecut s-au pus bazele dezvoltării sistemelor de radionavigație prin satelit. Sistemele de radionavigație prin satelit utilizează o multitudine de sateliți dedicați ce transmit semnale ce sunt receptate de la sol de echipamente care utilizează aceste semnale pentru poziționare, navigație și sincronizare.

În situația curentă, există numeroase sisteme de navigație și poziționare prin satelit ce sunt fie operaționale sau în curs de dezvoltare. Aceste sisteme sunt fie globale, fie regionale. Sistemele globale pot sau vor putea oferi o poziționare continuă in 99% din suprafața Terrei. În momentul de față sistemele globale de navigație prin satelit sunt: GPS (SUA),

GLONASS (Rusia), GALILEO (UE) și BEIDOU (China).

Sistemele regionale pot sau vor putea oferi o pozitionare doar pe suprafețe restrânse.

Acestea sunt: QZSS (Japonia), IRNSS (India).

Exista o altă categorie de sisteme care nu pot oferi o poziționare directă, dar au rolul de a îmbunătăți precizia sistemelor de poziționare GNSS. Aceste sisteme sunt: WAAS (SUA), EGNOS (UE), SDCM (Rusia), MSAS (Japonia), GAGAN (India).

În continuare vor fi prezentate sistemele globale și sistemele regionale de navigație și poziționare prin satelit în situația curentă urmate de sistemele SBAS, EGNOS, WAAS si SDCM.

NAVSTAR GPS

Sistemul GPS, la modul general, reprezintă un sistem de radionavigație prin sateliți care este alcătuit din 3 segmente:

Segmentul satelitar – este alcătuit din totalitatea sateliților sistemului ce orbitează în jurul Pământului, ce transmit semnale și informații de navigație necesare poziționării către receptoarele folosite de utilizatori și informații legate de operaționalitatea sateliților.

Orice satelit poate fi identificat în mai multe moduri, în functie de:

Data lansării

Numarul de catalog de la NASA

Orbita în care se află

Numarul PRN (pseudorandom number) – acesta reprezintă porțiunea de cod pe care satelitul o utilizează.

În funcție de perioada în care au fost lansați și de capabilitățile tehnice, sateliții sistemului GPS se clasifică în:

Block I – acesti sateliți au fost concepuți ca prototip ai sistemului cu o durată de viață de 5 ani

Block II – diferența la acești sateliți este faptul că aveau implementate tehnicile SA și AS de protecție, durata lor de viață fiind estimată la 7-8 ani.

Block IIA – (advanced) reprezintă sateliți din aceeași generație dar cu îmbunătățiri legate de comunicarea satelit-satelit. Acum nu mai există nici un satelit activ din cei 19 lansați din această generație.

Block IIR – (replentishment) reprezintă sateliții ce au avut ca scop înlocuirea sateliților din generația II. Acestia prezintă îmbunătățiri tehnice, având în componență ceasuri de hidrogen foarte precise. În prezent, din această generație există 12 sateliți operaționali.

Block IIR-M – (modernized) acești sateliti au posibilitatea de a măsura distanța dintre sateliți. Această generație beneficiază de un cod militar nou M și un cod civil pe L2 – L2C. Până în prezent au fost lansați 8 sateliți, 7 fiind operaționali și unul aflându-se în faza de testare.

Block IIF – (follow on) au fost inițial programați pentru lansare până în 2010, dar datorită duratei de viață neprevazută a sateliților din generațiile anterioare, lansarea lor a fost amânată. În prezent există 12 sateliți operaționali din această generație. Aceștia beneficiază de abilitatea de a emite semnale civile și pe a III-a frecvență, L5.

Block III – sateliții din această generație vor beneficia de o putere mult mai mare a semnalelor și scopul lor va fi de a asigura interoperabilitatea cu alte sisteme (GALILEO în special).

Segmentul de control – este format din stațiile de control localizate la sol ce au rolul de a monitoriza segmentul satelitar. Acest segment are și rolul de a prezice, estima și încărca în sateliți informații referitoare la traiectoriile acestora (efemeride difuzate) precum și corecțiile de ceas ale acestora și alte informații importante pentru receptoare.

Segmentul utilizator – alcătuit din totalitatea receptoarelor ce pot beneficia de semnalele satelitare în scopul navigării, poziționării și sincronizării.

Fig. 1 – Constelația satelitară NAVSTAR GPS

GLONASS

Sistemul GLONASS reprezintă sistemul de poziționare rusesc, fiind foarte similar cu sistemul american având în vedere că și-au început dezvoltarea aproape simultan în perioada Războiului Rece. Acesta prezintă aceeași arhitectură, 3 mari segmente: segmentul satelitar, segmentul de control și segmentul utilizator.

Segmentul satelitar – inițial conceput ca fiind alcătuit tot din 24 de sateliți, similar ca și în cazul GPS, dar dispusi în 3 plane orbitale, fiecare plan conținând 8 sateliți, aceștia fiind decalați între ei pe orbita cu 450. Sistemul a ajuns la maturitatea de 24 de sateliți în anul 1996. Datorită duratei scurte de viață a sateliților, sistemul a funcționat o perioadă cu 7-10 sateliti (anul 2000). În prezent sistemul a ajuns la constelația completă, asigurând o acoperire globala.

La fel ca în cazul GPS, și în cazul GLONASS, îmbunătățirea sateliților a avut loc în timp și se clasifică în:

GLONASS – acești sateliți au fost sateliții originali ai sistemului, cu o durată de viață de aproximativ 3 ani. Acești sateliti emiteau semnale doar pe o singură frecvență.

GLONASS-M – îmbunatațirea din această generație consta în capabilitatea sateliților de a transmite semnale pe 2 frecvențe și o durată de viață de 7 ani

GLONASS-K – reprezintă o generație mult mai îmbunătățită a sateliților GLONASS, aceștia urmând să emită pe 3 frecvențe, având o masă redusă la jumătate și cu o durată de viață de 10-12 ani. Până în prezent, există doar 2 sateliți operaționali din această generație.

GLONASS-K2 – reprezintă generația viitoare de sateliți a sistemului GLONASS, dar este înca în faza de proiectare, generația anterioară nefiind finalizată.

Segmentul de control – este format dintr-un centru de control principal și numeroase stații de Telemetrie, Urmărire și Control, toate aflate pe teritoriul Rusiei. Acest segment, ca și în cazul GPS, se ocupă cu monitorizarea sateliților, orbitelor acestora și încărcarea în sateliți a informațiilor necesare pentru navigație.

Segmentul utilizator – este similar cu cel al sistemului GPS, fiind alcătuit din totalitatea receptoarelor ce utilizează semnalul sateliților în scopuri de navigație, pozitionare și sincronizare.

Fig. 2 – Constelația satelitară GLONASS

GALILEO

Sistemul GALILEO, dezvoltat de către Uniunea Europeană, reprezintă primul sistem de poziționare ce va fi exclusiv orientat spre aplicații civile, fiind principala diferență față de sistemele GPS, GLONASS și BEIDOU. Apariția acestui sistem a fost determinată de mai multe aspecte economice, politice, sociale și tehnologice.

Conform Agenției Europene pentru Sistemele Globale de Navigație prin Satelit (European GNSS Agency), sistemul GALILEO este încă în faza de dezvoltare, 22 de sateliți fiind deja activi, sistemul asteptând să fie complet până în anul 2020, dispunând de 24 de sateliți activi și 6 sateliți de rezervă.

Segmentul satelitar – va fi alcătuit din 30 de sateliți dispusi în 3 plane orbitale, fiecare plan având o înclinare de 560 si dispunând de 9 sateliți activi, plus unul de rezervă. Aceștia vor fi decalați cu aproximativ 400 între ei.

Segmentul de control – va fi compus din două centre de control, având două componente prinicipale, sistemul de control ce se va ocupa de controlul și comanda sateliților și segmentul de misiuni ce se va ocupa de colectarea datelor, calculul efemeridelor.

Fig. 3 – Constelația satelitară GALILEO

BEIDOU

Sistemul BEIDOU, este un alt sistem global de navigație, cunoscut și după denumirea de COMPASS, dezvoltat de Republica Populară Chineză. BEIDOU este un sistem complet nou, principiul său fiind similar cu sistemele prezentate anterior, scopul final fiind acela de a asigura poziționarea la un nivel global.

Segmentul satelitar – va fi alcătuit din 35 de sateliți, împreună cu alți 4 sateliți de rezervă. O diferență importantă față de sistemele menționate anterior este faptul că 5 dintre acești sateliți vor avea orbite geostaționare (GEO), 3 sateliți vor avea oribite geosincrone înclinate (IGSO) și 27 de sateliți vor avea orbite de altitudine medie de 21 500 km (MEO). Sateliții cu orbite de altitudine medie vor fi dispuși în 3 plane orbitale. În situația actuală, sistemul BEIDOU a finalizat validarea orbitelor, trecând la faza de dezvoltare. De la centrul de lansare Xichang, până în prezent au fost lansați 16 sateliți ai sistemului: 5 MEO, 6 GEO și 5 IGSO. Momentan sistemul BEIDOU poate oferi doar o poziționare regională.

Fig. 4 – Constelația satelitară BEIDOU

În concluzie, în anul 2020 ne putem astepta la constelații complete pentru toate sistemele globale prezentate anterior, rezultatul fiind că utilizatorul va putea beneficia de semnale de la mai mult de 75 de sateliți. Acest lucru va îmbunătăți enorm precizia și posibilitatea de poziționare, mai ales în zonele ce conțin multe obstrucții, ca de exemplu canioanele urbane.

QZSS

QZSS (Quasi-Zenith Satellite System) este un sistem regional de navigație prin satelit. Acesta are rolul de îmbunătățire a semnalelor GPS în Asia de Est. Apariția acestui sistem regional este datorat geometriei slabe obținute în canioanele urbane, mai ales în Japonia.

Segmentul satelitar – conform Secretariatului pentru Politica Spațială Națională, Cabinetul de Ministri (National Space Policy Secretariat, Cabinet Office), în momentul de față sistemul dispune de 4 sateliți, 3 sateliți pe cate un plan orbital individual în așa fel încât în orice clipă să existe cel putin un satelit aflat deasupra Japoniei, plus un satelit pe o orbită geostationară (GEO).

Fig. 5 – Orbita sateliților QZS observată lângă Tokyo, Japonia

Segmentul de control – este compus dintr-o stație de monitorizare localizată în Japonia, aceasta fiind stația principală, și o serie de stații de monitorizare și uplink localizate în zone mai apropiate, zone în care există o vizibilitate foarte bună a sateliților QZSS.

Fig. 6 – Orbita celor 3 sateliți QZS observată lângă Tokyo,Japonia

Fig. 7 – Constelația satelitară completă QZSS

IRNSS

IRNSS (Indian Regional Navigation Satellite System) reprezintă un sistem regional de radionavigație prin satelit, realizat de India. Acest sistem are rolul de îmbunătățire a poziționării obținută prin semnalele GPS în India și pe o arie de 1.500 km în jurul acesteia.

Segmentul satelitar – în stadiul actual este compus din 7 sateliți (IRNSS 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G), ultimul fiind lansat pe data de 28 Aprilie 2016. Dintre aceștia, 3 sateliți sunt dispusi pe orbite geostaționare (GEO), iar restul de 4 sateliți se afla pe orbite de altitudine medie (MEO). Deoarece constelația completă se află deja pe orbită, era de asteptat ca sistemul sa fie complet funcțional la începutul anului 2018. Momentan sistemul nu este funcțional, dar la sfarșitul anului 2014 a fost publicat documentul ICD (Interface Control Document) ce conține informații despre semnalele ce vor fi transmise de acest sistem, informații ce sunt necesare producătorilor de receptoare în proiectarea acestora.

Segmentul de control – va fi compus din 2 centre de control și o serie de stații de telemetrie.

Fig. 8 – Constelația satelitară IRNSS

Sisteme SBAS

Sistemele SBAS (Satellite Based Augmentation System) reprezintă sistemele critice pentru siguranța aviației civile. Acestea susțin augmentarea pe zone extinse sau regionale, chiar și la scara continentală, prin utilizarea sateliților geostaționari (GEO) ce difuzează informațiile de augmentare. Un sistem SBAS marește constelația primară GNSS furnizând informații generale, integritate și corecție GEO.

Având în vedere că obiectivul principal al sistemelor SBAS este de a asigura integritatea, acestea cresc și precizia având erori de poziționare sub 1m.

Sistemele SBAS oferă semnale variate transmise prin sateliți GEO, corecții deferențiale pe aria largă și parametric suplimentari ce vizează garantarea integrității utilizatorului GNSS:

GEO Ranging – reprezintă transmiterea semnalelor L1 asemănătoare GPS-ului de la sateliții GEO pentru a mări numărul de sateliți de navigație disponibili utilizatorilor.

Wide Area Differential (WAD) – corecții diferențiale pentru serviciile de navigație existente GPS, GLONASS, GEO, calculate într-o zonă extinsă pentru îmbunătățirea performanțelor serviciilor de navigație. Printre aceste corecții se enumeră corecțiile orbitelor și ceasurilor din satelit dar și informații pentru estimarea întârzierii suferite de semnal atunci când trece prin ionosferă.

GNSS/ Channel Integrity Ground (GIC) – informații privind integritatea cu rolul de a informa utilizatorul despre disponibilitatea serviciului de navigație GPS, GLONASS și GEO.

Sistemele SBAS furnizează utilizatorului datele corectate și de integritate, precum și unele informații auxiliare (calendarul, parametrii de degradare) prin mesajele codate în semnal.

Segmentul spațial – este alcătuit din mai mulți sateliți geostaționari (GEO) ce sunt responsabili de difuzare a mesajului de navigație SBAS, în zona de servicii. Sateliții SBAS sunt în general sateliți multifuncționali (sateliți de comunicare comercială) ce efectuează o încărcătură suplimentară de navigație, capabilă sa genereze un semnal asmanator GPS-ului ce retransmite utilizatorilor mesajul de navigație generat pe teren.

Segmentul de control – are ca scop generarea și uplink-ul semnalului de augmentare ce va fi difuzat de satelitul GEO. Pentru a realiza acest obiectiv, segmentul de control este împărțit în următoarele subsisteme:

Rețeaua de monitorizare – având ca scop colectarea datelor de la sateliții care urmează a fi suplimentate. Colectarea datelor se realizează cu o rețea de receptoare GNSS.

Centrul de procesare – este responsabil de prelucrarea datelor furnizate de Rețeaua de monitorizare, pentru a genera mesajele care urmează sa fie difuzate către sateliți.

Centrul de control GEO – are rolul de a genera semnalul cu mesajul furnizat de Centrul de procesare și conectarea acestuia la sateliții GEO.

Centrul de comunicare – interconectează toate elementele segmentului de control.

Segmentul utilizator – cuprinde toate echipamentele ce utilizează semnalul în spațiu SBAS (SIS). Segmentul utilizator nu este sub controlul furnizorului de servicii SBAS. Acesta este condus de piața aplicațiilor SBAS.

EGNOS

Sistemul EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) reprezintă un sistem SBAS (Satellite Based Augmentation System) ce a fost dezvoltat pentru zona europeană de către ESA, Eurocontrol si CE. Aceste sisteme prelucrează semnalele emise de sistemele GNSS, transmițând corecții diferențiale și mesaje de integritate către utilizator. Rezultatul este utilizarea sistemelor GNSS în aplicații SOL (Safety of Life). Aplicațiile SOL au nevoie de servicii precise de pozționare, ce sunt asigurate prin transmiterea corecțiilor. Cel mai important lucru legat de aceste servicii este că trebuie să fie continu și sigur, cu o probabilitate foarte ridicată.

EGNOS a fost dezvoltat în principal pentru aviație, fiind domeniul cu cea mai mare aplicabilitate a acestui sistem. Aici, sistemul EGNOS asigură operațiunile de tip LPV200, cele mai avantajate fiind aeroporturile de dimensiuni mici unde aparatura de navigație similaă de la sol este foarte costisitoare și necesită o întreținere constantă. Atunci când EGNOS nu poate fi utilizat, acesta alertează aeronava (utilizatorul) în maxim 6 secunde, astfel pilotul are opțiunea de a naviga pe baza altor sisteme de navigație (ILS – Instrument Landing System).

Sistemul EGNOS are în componență un segment de control ce este alcătuit dintr-o serie de stații de monitorizare (RIMS – Ranging and Integrity Monitoring Stations), fiind distribuite relativ uniform în Europa. Aceste stații receptează semnale GPS, GLONASS și GALILEO pe care le transmit celor 4 centre de control (MCC – Mission Control Centers) pentru a fi procesate. În urma procesării se generează corecții diferențiale pentru zone întinse și cel mai important, mesajul de integritate. În continuare, acestea sunt transmise celor 6 stații de uplink (NLES – Navigation Land Earth Station), câte 2 stații pentru fiecare satelit, ce au rolul de a încărca aceste informații în cei 3 sateliți geostaționari ce realizează constelația sistemului. Sateliții au rolul de a retransmite corecțiile împreuna cu mesajul de integritate către utilizatorii de la sol.

Fig. 9 – harta de la sol a sistemului EGNOS

WAAS

Sistemul WAAS (Wide Area Augmentation System) reprezintă o altă aplicație a sistemelor SBAS ce a fost dezvoltată de catre Administrația Federală Aeriană (Federal Aviation Administration) pentru sectorul civil al aviației cu scopul de a îmbunătăți acuratețea, integritatea și valabilitatea sistemului. În esență, sistemul WAAS are rolul de a permite aeronavei (utilizatorului) să se bazeze pe GPS pentru toate etapele zborului.

Segmentul de control – este compus dintr-o rețea de stații de referință (WRS – Wide- area Reference station) dispuse în America de Nord și Hawaii, pentru a măsura variațiile din semnalele sateliților GPS din emisfera vestică. Măsurătorile sunt apoi transmise către stațiile master (WMS – Wide-area Master Station) ce trimit corecțiile celor 4 sateliți geostaționari odată la 5 secunde.

Segmentul satelitar – este în prezent alcătuit din 4 sateliți cu orbite geostaționare (GEO). Acețtia au rolul de a transmite semnalele recepționate de la stațiile master înapoi către Pamânt, pentru a fi recepționate de receptoarele GPS și WAAS ale utilizatorilor.

Segmentul utilizator – este reprezentat de receptoarele GPS și WAAS ce primesc 2 semnale, unul rapid și unul lent. Primul semnal, cel rapid, este recepționat de la sateliții GPS și este utilizat pentru determinarea poziției și a timpului. Cel de-al II-lea semnal este cel lent, datorat datelor de corecție și a încetinirii semnalului de către ionosferă, este receptionat de la segmentul spațial WAAS și utilizat la îmbunătățirea acurateței.

Acuratețea acestui sistem a fost inițial concepută pentru a oferi 7.6m sau mai puțin, atât pe verticală cât și pe orizontală în 95% din cazuri. În urma actualelor teste de performanță a măsurătorilor sistemului in locații specifice, acesta oferă o acuratețe de poziționare de 1m pe plan orizontal si 1.5m pe plan vertical în America Centrală și zone extinse din Canada și Alaska. Cu aceste rezultate, sistemul WAAS a reușit să obțină Categoria I de precizie.

Fig. 10 – sistemul WAAS

Fig. 11 – acuratețea sistemului WAAS

SDCM

Sistemul SDCM (System for Differential Corrections and Monitoring) este încă în curs de dezvoltare și este realizat de Federașia Rusă ca fiind o altă aplicație SBAS și o viitoare componentă GLONASS. Scopul acestei aplicații este de a analiza și de a monitoriza integritatea sateliților GPS și GLONASS.

Segmentul de control – va fi compus dintr-o rețea de stații de referință, centre de procesare, stații de uplink și facilități de transmisie terestră. Stațiile de referință vor fi dispuse pe teritoriul Rusiei, dar și în alte locații de pe glob. În prezent în Rusia există 19 stații de referință ce vor fi urmate de alte 21 de stații. Stațiile globale dispuse sunt în numar de 5, dar mai sunt planificate apoximativ 18 stații.

Segmentul spațial – va fi compus din 3 sateliți geostaționari (GEO).

Pe lângă monitorizarea integrității sateliților GPS și GLONASS, sistemul SDCM va oferi o analiză a performanței și corecții diferențiale pentru sateliții GLONASS.

Performanța oferită de acest sistem va fi de 1 – 1.5m pe planul orizontal și de 2 – 3m în planul vertical. În acelasi timp, este așteptată o precizie de ordinul centimetrilor a serviciului de poziționare pentru utilizatorii aflați la o distanță de 200 km de stațiile de referință.

Fig. 12 – dispunerea stațiilor de referință SDCM în Rusia

Fig. 13 – dispunerea stațiilor globale de referință SDCM

APLICAȚII ALE SISTEMELOR GNSS ȘI PERFORMANȚE

La început, sistemele GNSS au avut o utilizare predominant militară, serviciile nefiind accesibile sau foarte limitate pentru sectorul civil. Avem ca exemplu sistemul NAVSTAR, ce a fost creat de Statele Unite ale Americii datorită unei posibile amenințări al unui atac nuclear în timpul Războiului Rece, limitând precizia sistemului pentru sectorul civil, la aproximativ 300m. Cu alte cuvinte, putem spune că sistemele GNSS au fost foarte limitate în domeniul aplicațiilor civile.

În prezent, orice utilizator cu acces la un receptor GNSS are acces gratuit la rețeaua de sateliți, acesta având posibilitatea de a-și stabili poziția cu ajutorul a 3 coordonate: latitudine, longitudine și altitudine. Drept urmare, tehnologia GNSS a reușit să se infiltreze într-o varietate de domenii, cum ar fi: sectorul construcțiilor, cadastru, securitate, transporturi, telecomunicații, agricultură, industria extractoare etc.

În cele ce urmează se vor prezenta cateva domenii în care tehnologia GNSS s-a dezvoltat cu o aplicabilitate practică.

Industria extractoare – reprezintă alt domeniu cu aplicații GNSS. Mineritul beneficiază de astfel de aplicații. În minerit, aplicațiile GNSS au rolul de a cartografia și a localiza zonele bogate în zăcăminte ce pot fi exploatate. Aceste aplicații cresc siguranța muncitorilor deoarece pot fi folosite utilaje conduse prin GPS, astfel deplasarea riscantă a muncitorilor în zonele periculoase nu mai este necesara. În același timp, tot prin aplicații GNSS, zonele periculoase pot fi marcate din timp pentru a putea preveni eventuale accidente. Odată cu utilizarea utilajelor conduse prin GPS, a apărut o altă aplicație GNSS importantă, utilizată la gestionarea acestor utilaje, pentru a ști în orice moment localizarea acestora.

Industria construcțiilor – este un domeniu în care s-au dezvoltat aplicații GNSS pentru utilaje. De exemplu, dotarea utilajelor cu sistemul AccugradeGPS produs de Caterpillar, crește controlul acestora și precizia cu care se execută lucrările. Acest sistem aduce beneficii și din punct de vedere al timpului, scurtând semnificativ timpul de executare al lucrărilor și crescând productivitatea. Un alt benefeciu este cel economic, costurile fiind reduse datorită eliminării măsurătorilor de precizie.

Agricultura – beneficiază și ea de aplicații GNSS. Printre acestea se află aplicații de management al culturilor și de asistare a lucrărilor agricole. Acestea pot fi realizate automat tot prin dotarea utilajelor cu sisteme automate de ghidare GPS, introducându- se coordonatele GPS ale terenului.

Creșterea animalelor – tehnologia GNSS poate fi utilizată și în ferme, pentru a localiza animalele și pentru a controla locația acestora. Animalele sunt dotate cu un receptor GNSS și transmit semnalele la un centru de control. Există și posibilitatea de a monta garduri virtuale cu scopul de a împiedica animalele de a intra în anumite zone cu ajutorul receptorului GNSS montat pe acestea. Inițial această funcție a fost utilizată pe câini pentru menținerea acestora în curți. Telemetry Solutions este una din numeroasele firme ce produc diverse receptoare GNSS de diverse mărimi pentru animale.

Fig. 14 – receptoare GPS Telemetry Solutions

Recreational – sistemele GNSS au creat multiple aplicații de orientare în natură sau de jocuri ce necesită un receptor GNSS. Există chiar și o comunitate formată la nivel global care practică geocatching. Un utilizator GNSS ascunde o cutie ce conține un premiu pentru cel care o localizează primul, într-o locație cunoscută, coordonatele fiind postate pe internet, unde persoanele interesate le pot accesa. Regula este simpla, primul utilizator care localizează cutia trebuie să lase la rândul lui altceva ca premiu, pentru următorii utilizatori. O altă aplicație recreațională ce a avut un success global este vestitul Pokemon Go, având ca scop tot navigarea cu ajutorul tehnologiei GNSS.

Ceas – pe lângă numeroasele aplicații, tehnologia GNSS reprezintă și un ceas de mare precizie, fiind sincronizat permanent cu ceasurile atomice ale constelației satelitare. Cu alte cuvinte, cu un receptor GNSS se poate afla, pe lângă locația spațială, ora exactă.

Navigație și localizare rutieră – reprezintă cea mai cunoscută aplicație civilă a tehnologiei GNSS. Acest domeniu a generat apariția multor producători de aplicații GPS. Aplicațiile rutiere nu necesită o precizie ridicată, ca în cazul măsurătorilor terestre, fiind suficientă precizia de 10-20m pentru traficul auto. În consecință, receptoarele GNSS pentru autoturisme sunt foarte comune, în comparație cu aparatura specializată. Un receptor GNSS auto necesită în schimb un procesor destul de performant, pentru a calcula în timp real traseele și să dispună de o hartă rutiera în format electronic de actualitate. Prețul hărtii detaliate în format electronic este destul de ridicat. Cea mai puțin cunoscută aplicație GNSS în domeniul rutier este localizarea autovehiculelor în trafic, aplicație utilă pentru persoanele ce doresc să știe permanent unde se află un vehicul sau pentru firmele ce dețin un parc auto sau mai multe autovehicule. Pentru astfel de aplicații, tehnologia GNSS este integrată cu tehnologia comunicațiilor. Una din firmele ce produc această aplicație este Starcom. Sistemul este alcătuit dintr-un receptor GNSS montat pe autovehicul și un modul GSM, ce are rolul de a transmite locația autovehiculului la un centru de control. Având în vedere că suntem înconjurați de tehnologii web moderne, utlizatorul se poate conecta la acest centru de control pentru a afla cu precizie localizarea unui autovehicul. Această firma oferă și servicii de localizare a containerelor sau a mărfurilor, bazate pe același principiu.

Aplicații de măsurători terestre

GNSS-ul a fost utilizat de către inginerii de cadastru de la sfârșitul anului 1980, pentru rețelele geodezice și controlul fotografiei. Cea mai evidentă utilizare a sistemelor GNSS este realizarea măsurătorilor terestre și crearea hârtilor.

În prezent, GNSS-ul este utilizat pentru a determina cu precizie locații, la nivel global, indiferent de starea vremii și de ora din zi.

Măsurătorile terestre se realizează în general, cu ajutorul rețelelor geodezice ce sunt utilizate ca puncte de referință. Tehnicile de măsurare tradiționale se bazează și pe măsurători din locații deja cunoscute, cum ar fi marginea proprietăților sau repere. Aceste referințe de teren reprezintă o problemă deoarece pot fi modificate în timp. Cu ajutorul sistemelor GNSS, coordonatele sunt localizate pe un cadru de referință la nivel mondial, iar instrumentele de monitorizare a solului GNSS produc măsurători care nu se bazează pe ceea ce se întamplă cu terenurile, construcțiile sau reperele din jur.

Echipamentele necesare pentru realizarea măsurătorilor terestre au devenit foarte usor și rapid de folosit datorită reducerii dimensiunii acestora. Precizia receptoarelor GPS este în teorie, de câțiva centimetri, dar exista erori cauzate în special de ionosferă și de condițiile atmosferice ce afectează calculul unui GPS. Astfel, un receptor obișnuit GPS poate ajunge la o precizie de 10-20m.

Fig. 15 – receptor GPS portabil

Deși un receptor GPS obișnuit nu prezintă nivelul necesar de precizie și acuratețe pentru anumite măsurători, aceste cerințe pot fi îndeplinite utilizând receptoare de înaltă frecvență, cu frecvență dublă, construite special pentru măsurători și pentru utilizarea următoarelor tehnici de măsurare: DGPS si RTK.

DGPS

DGPS (Diferential GPS) are ca scop reducerea acestor erori. Practic pe lânga cei 4 sateliți ce transmit semnale receptorului, se mai utilizează și o stație terestră cu o locație cunoscută. Această stație are și rolul de receptor, identificând tipul de erori apărute, transmițându-le la receptoarele GPS ca un semnal de corecție. În acest fel se poate calcula poziția receptorului cu o precizie mai ridicată, de până la 10m pentru receptoarele la mai puțin de 50km de stația DGPS.

RTK

Fig. 16 – Principiul DGPS și RTK

O altă tehnică de măsurare cu o precizie mai bună este RTK (Real Time Kinematic), ce necesită o aparatură mult mai scumpă deoarece o stație RTK este costisitoare iar pentru a efectua măsurători, distanța de la receptor la stație trebuie să fie foarte mică. Stația cu coordonate cunoscute măsoară faza semnalelor transmise de sateliți și corectează erorile ajungând astfel la o precizie de ordinul centimetrilor.

Fig. 17 – Stație RTK AgGPS 542

Echipamentele moderne necesare pentru măsurători terestre, se bazează pe sistemele GNSS pentru a efectua măsurătorile. Urmatoarele companii sunt cele mai proeminente în materie de aplicații GNSS pe piața echipamentelor moderne de măsurători terestre:

Hemisphere GPS – oferă o varietate de produse, servicii și soluții care servesc industriei GIS, cartografiere, topografie și chiar agricultură și industria extractoare bazate strict pe sistemele GNSS. Gama de echipamente pentru măsurători terestre variază de la antene și receptoare RTK, antene smart GNSS ce rezistă la mediile dificile de lucru, până la plăci OEM tip multi-constelație GNSS și aplicații software. Toate aceste aplicații pot fi personalizate conform cerințelor de colectare a datelor și de supraveghere.

Fig. 18 – produse Hemisphere GPS

Sokkia – oferă la rândul ei, pe lângă instrumentele optice de vârf, gama largă de aplicații software necesare pentru teren sau birou și antenele și receptoarele RTK, receptoarele GNSS din gama GCX3 includ capabilitatea de urmărire a 226 de canale optimizate de urmărire prin satelit, o antenă integrată ce dispune de tehnologia POST2 (Precision Orbital Satellite Technology), memorie internă de 8GB, comunicații de la distanță până la rover și performanțe ridicate în condiții dificile, ideal pentru sisteme RTK, cu o putere de operare de până la 10 ore.

Fig. 19 – receptor GNSS SOKKIA tip GCX3

Spectra Precision – produce o gamă largă de receptoare GNSS, cum ar fi modelul SP90m ce oferă o gamă largă de aplicații GNSS în timp real și post-procesare. Acest model conține o varietate de comunicații integrate, printre care Bluetooth și WiFi și 2 canale M-band MSS pentru a primi servicii de corecție Trimble RTX. Specificația deosebită a acestui receptor GNSS este capacitatea de conectare a două antene GNSS pentru determinarea precisă a poziției fără a fi necesar un receptor GNSS secundar. Un alt produs interesant este aplicatța software MobileMapper 50. Această aplicație în esență, reprezintă un colector de date GIS Android 6 ce oferă capabilități de ultimă generație smartphone, și performanță îmbunătățită GNSS. Această aplicație oferă trei poziții precise de poziționare GNSS având acces la sistemele NAVSTAR GPS, GALILEO, GLONASS și BEIDOU.

Trimble – reprezintă o companie mai deosebită deoarece oferă o gamă foarte largă de servicii în mai multe industrii. Trimble Positioning Services este un furnizor de tehnologie ce oferă soluții de acoperire la nivel global și aplicatii GNSS pentru îmbunătățirea preciziei de poziționare și corecții de ordinul centimetrilor. În continuare vor fi prezentate aplicațiile GNSS utilizate în măsurătorile terestre:

VRS Now – oferă acces instant la corecții RTK utilizând o rețea de stații permanente fixe ce funcționează continuu, nefiind necesară o stație de bază, conexiunea fiind valabilă și pe telefonul mobil. Precizia acestei aplicații este de 2cm, fiind ideală pentru cartografiere, GIS, cadastru. VRS Now dispune de un suport multi-constelație (NAVSTAR GPS, GLONASS, GALILEO, BEIDOU și QZSS). În prezent, aplicația este disponibilă în Statele Unite, Europa și Australia.

Fig. 20 – VRS Now modul de funcționare

CenterPoint RTX – reprezintă serviciul de corecție Trimble RTX, ce oferă o precizie mai buna de 4cm prin satelit sau telefon mobil. CenterPoint RTX utilizează date în timp real dintr-o rețea globală de stații de urmărire, alături de algoritmi de poziționare și comprimare, pentru a calcula și a reda orbita sateliților, ceasul sateliților și alte reglaje ale sistemului către receptor. Aceste ajustări sunt transmise receptorului prin satelit și prin IP la nivel mondial. Acest serviciu dispune de un suport multi-constelație (NAVSTAR GPS, GLONASS, GALILEO, BEIDOU și QZSS).

Fig. 21 – Trimble RTX modul de funcționare

FieldPoint RTX – reprezintă o aplicație similară cu CenterPoint RTX, dar ofer o precizie la nivel de decimetru la 20 cm prin satelit sau celular. Această aplicație este disponibilă la nivel mondial ți dispune de un suport multi-constelație (NAVSTAR GPS, GLONASS, GALILEO, BEIDOU și QZSS).

În general, echipamentele moderne de topografie GNSS sunt mult mai scumpe decât echipamentele topografice tradiționale de vârf, dar atunci când sunt utilizate pentru sondaje topografice mari, unde precizia de ordinul centimetrilor este suficientă, costul suplimentar al echipamentului devine irelevant deoarece poate fi mult mai rapid decât metodele tradiționale. Metodele tradiționale sunt în continuare capabile să asigure o precizie bună și sunt încă cea mai bună opțiune pentru sondaje în care sunt necesare precizii de ordinul subcentimetrilor, în situațiile în care nu este disponibilă o vedere clară a cerului sau dacă precizia verticală este importantă. În general, pentru topografia detaliată a construcțiilor, metodele tradiționale sunt încă preferate.

ROMPOS

ROMPOS reprezintă sistemul românesc de determinare a poziției. Acesta asigură poziționarea precisă în sistemul de referință și coordonate european ETRS89. Sistemul ROMPOS se bazează pe sisteme GNSS, cum ar fi NAVSTAR GPS, GLONASS și GALILEO, dar și pe baza rețelei naționale de stații GNSS permanente.

Acest sistem a fost lansat în România în septembrie 2008 și reprezintă un proiect al Agenției Naționale de Cadastru și Publicitate Imobiliară (ANCPI).

ROMPOS realizează sisteme de determinare a poziției de tip DGNSS (Differential GNSS) și RTK (Real Time Kinematic). Serviciile DGNSS și RTK realizează transferul datelor prin intermediul internetului. Datele sunt transmise în format standardizat RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services) utilizând tehnologia NTRIP (Networked Transport of RTCM via Internet Protocol).

ROMPOS oferă o varietate largă de utilizări. Acesta este utilizat în special în lucrări de geodezie, cadastru, fotogrammetrie, topografie, cartografie și GIS, dar poate fi utilizat și în alte domenii de activitate în care se dorește determinarea poziției pe baza sistemelor globale de navigație prin satelit, cum ar fi: navigația terestră, maritimă și fluvială, managementul dezastrelor, geodinamică sau meteorologie.

Fig. 22 – ROMPOS

Aplicații în aviație

În aplicații critice, cum ar fi aviația, loc în care viața poate fi pusă în pericol atunci când erorile de poziționare instantanee ajung să depășească anumite valori de alarmă, sistemele GNSS nu se pot implica independent. Acestea nu pot satisfice urmatoarele criterii de performanță:

Continuitatea

Disponibilitatea

Acuratețea

Integritatea

Criteriile menționate mai sus, sunt necesare în aplicațiile pentru aviație. În urmatoarele rânduri vor fi prezentate definițiile acestor criterii.

Acuratețea – reprezintă gradul de conformitate a poziției măsurate instantaneu sau obținute de un vehicul, ce este raportată la poziția reala a acestuia. Cu alte cuvinte, este esențială întelegerea diferenței dintre conceptul de acuratețe (se raportează la o mărimea reală măsurata) și precizie (măsura interna ce reprezintă împrăștierea tuturor măsurătorilor în jurul unei valori medii).

Disponibilitatea – este exprimată în procente, reprezentând perioada de timp în care serviciile oferite de sistem pot fi folosite de utilizator. Aceasta reprezintă indicatorul abilității sistemului de a transmite serviciile pe o suprafață asumată de acest sistem.

Continuitatea – în esență este o probabilitate ce reprezintă capacitatea sistemului de a- și menține performanțele fară întreruperi în cursul derulării unei faze sau pe toată durata unei operațiuni. Continuitatea este estimată în procente, fiind raportată la o oră sau la 15 secunde.

Integritatea – reprezintă încrederea ca o unitate de măsură, fiind acordată corectitudinii informației ce este transmisă de un sistem de navigație. Integritatea este abilitatea unui sistem de a transmite alerte din timp utilizatorului în situațiile când sistemul nu poate fi utilizat pentru navigație.

Pentru a înțelege pe deplin integritatea, este necesară asimilarea următoarelor concepte:

Limita de alertă – fiind toleranța acordată unui anumit tip de măsurătoare ce nu trebuie depășită în faza operațională fără emiterea unei alerte către utilizator. Într-un sistem de navigație, există doua valori maxime admise pentru eroarea de poziționare orizontală/verticală, astfel în cazul în care sunt depășite, sistemul tebuie declarat indisponibil. Acestea sunt: limita de alertă orizontală (HAL) si limita de alerta verticală (VAL).

Timpul de alertă – reprezintă durata maximă admisă în care se alertează utilizatorul de indisponibilitatea sistemului în cazul în care a fost afectată integritatea acestuia.

Riscul de integritate – este o masură a probabilității că în orice moment, eroarea de poziționare să depașească limita de alertă.

Nivelul de protecție – este reprezentată de limita de alertă orizontală (HAL) sau verticală (VAL) ce sunt calculate statistic, cu scopul de a garanta că probabilitatea ca eroarea absolută orizontală sau verticală să depășească această valoare este mai mică decât riscul de integritate care este impus de sistem.

În continuare vor fi prezentate aplicații GNSS utilizate în aviație:

Performance Based Navigation (PBN) – navigarea bazată pe performanță (PBN) presupune navigarea prin care o aeronavă urmează o procedură specifică sau rută, intr-o marjă de eroare prescrisă. Aceste proceduri sunt disponibile în zborul pe rută dar și când aeronava se apropie de aeroporturi.

Emergency Locator Transmitters (ELT) – reprezintă o aplicație care ajută Operațiunile de Căutare și Salvare (Search and Rescue Operations) în caz de incident. Multe ELT- uri utilizează GNSS-ul pentru a raporta poziția lor atunci când au fost declanșate.

Automatic Depended Surveillance – Broadcast (ADS-B) – reprezintă o aplicație utilizată în supraveghere. Aeronavele își pot raporta automat poziția la controlorii de trafic aerian de la sol utilizând această aplicație.

Pe piața nereglementată, mulți piloți de agrement care utilizează regulile zborului vizual (Visual Flight Rules – VFR) utilizează pe diferite dispozitive aplicații GNSS pentru completarea tehnicilor lor de navigație vizuală. Printre aceste aplicații se enumeră:

Moving maps – piloții pot utiliza hărtile în mișcare care afișează poziția actuală pe o hartă a împrejurimilor spațiului aerian. Scopul acestor aplicații este de a monitoriza progresul în raport cu planul de zbor.

Infringement alarms – reprezintă o aplicație alarmă ce poate avertiza pilotul dacă se apropie prea mult de spațiul aerian restricționat.

Situational awareness – în situația actuală, sunt dezvoltate noi aplicații pentru a îmbunătăți cunoașterea situației altor aeronave, prin recepționarea transmisiilor ADS- B și plotarea acestora pe hârtile în mișcare.

Personal Locator Beacons (PLB) – balizele personale de localizare sunt echipate cu receptoare GNSS. Piloții pot utiliza aceste balize pentru a ajuta serviciile de salvare să le localizeze în situații de urgență.

Dezvoltările GNSS în aviație se concentrează asupra aplicațiilor de navigație, cum ar fi Required Navigation Performance (RNP) și manevrarea aerodromurilor, care permit utilizarea unui sistem multi-constelație/multi-frecvență. Cerințele tehnice sunt în curs de dezvoltare, scopul fiind ca industria aviatică să beneficieze de o integritate, precizie și continuitate mult mai bună.

Trecerea la sisteme multi-constelație va permite introducerea Receptorului Avansat de Monitorizare a Integrității Autonome (Advanced Receiver Autonomous Integrity Monitoring – ARAIM), ce va extinde beneficiile performanțelor LPV (performanța localizării cu orientare verticală) pentru zonele din lume care nu sunt în prezent deservite de sistemele SBAS, EGNOS.

Aeronavele care au fost de obicei, limitate în spatiu sau capacitate, vor avea un nivel ridicat de beneficii. Avem ca exemplu industria elicopterelor, care va beneficia de noi proceduri de zbor bazate pe GNSS:

Procedurile Point in Space (PinS) la minimele LPV – ele permit în mod eficient procedurile de întrerupere a norului, pentru a permite aterizarea în condiții meteorologice nefavorabile, fără a fi nevoie de infrastructuri terestre costisitoare.

Căi RNP (Required Navigation Performance) – aceste căi permit operațiuni mai adecvate în timpul fazei de zbor. Cu alte cuvinte, permit unui elicopter să rămână în afara condițiilor de înghețare, dacă ruta de zbor trebuie efectuată la o altitudine foarte ridicată.

Simultaneous Non – interfering Approaches (SNI) – abordările simultane neinterferente și implementarea specifică a procedurilor PinS, în combinație cu rutele de nivel scăzut, permit elicopterelor să opereze spre sau de la aeroporturi, fără a intra în conflict cu traficul aeronavelor cu aripa fixă.

SERVICII BAZATE PE LOCALIZARE (LBS)

Serviciile bazate pe localizare (Location Based Services) includ aplicații care depind de locația utilizatorului, pentru a furniza un serviciu sau informații relevante pentru utilizatorul din acea locație. Aceste servicii utilizează în mod normal dispozitive mobile care au capacitatea de poziționare și pot fi utilizate în scopuri personale sau profesionale.

Serviciile bazate pe localizare au rezultat din convergența a trei tehnologii într-un singur dispozitiv:

Accesul la internetul mobil

Poziționarea

Interfețele complexe pentru utilizatori

Până la sfârșitul anilor 1990, dispozitivele mobile disponibile suportau în principal numai voce și SMS și au avut puține capacități de interfață cu utilizatorul. În teorie, aceste tehnologii ar putea susține deja servicii bazate pe locații brute (utilizând localizarea bazată pe rețelele celulare ți rețelele SMS) dar, numai după introducerea WAP ți accesul la internet în telefoanele mobile, încep să apară știri legate de primele servicii bazate pe localizare.

Primul dispozitiv mobil capabil de a utiliza LBS este Palm VII, apărut în 1999. Aplicațiile LBS furnizate de acest dispozitiv mobil se bazează pe informații legate de codul poștal pentru a realiza poziționarea utilizatorului.

Fig. 23 – Palm VII, apărut în 1999

Îmbunătățirile privind interfețele utilizatorilor și disponibilitatea telefoanelor mobile cu ecrane tactile de înaltă rezoluție au adus la apariția aplicațiilor cu interfețe mai bogate, uneori comparabile cu calculatoarele (desktop).

Inițial, locația a fost furnizată de rețelele celulare, dar cu disponibilitatea chipset-urilor GNSS ieftine și mici, din ce în ce mai multe telefoane mobile sunt poziționate prin satelit.

În prezent, tehnologiile de navigație în dispozitivele de consum, cum ar fi telefoanele mobile, permit o explozie masivă a serviciilor bazate pe locație (LBS), cu noi oportunități comerciale bazate pe abilitatea utilizatorilor de a-și identifica locația exactă față de servicii, facilități și alte persoane.

GNSS Market Report, Editia 3, a preconizat că vom continua să depindem de numărul tot mai mare de aplicații mobile pentru navigație, urmărire personală, apeluri de urgență, jocuri, publicitate, interacțiune socială și bunăstare generală.

Apariția receptoarelor GNSS multi-constelație, cum ar fi combinația GPS + GALILEO vor îmbunătăți precizia și vor creea noi oporunități pentru LBS.

În continuare vor fi enumerate câteva tipuri de aplicații LBS ce utilizează tehnologia GNSS.

Aplicații de Navigare – permit planificarea traseului și instrucțiuni de navigare bazate pe sprijinul GNSS, atât pentru navigația pietonală cât și pentru cea rutieră.

Aplicații de Mapping și GIS – smartphone-urile permit utilizatorilor să devină creatori de hărți datorită democratizării cartografierii digitale.

Aplicații de Geo Marketing și Publicitate – preferințele consumatorilor sunt combinate cu datele de poziționare pentru a oferi oferte personalizate pentru potențialii clienți.

Aplicații de Siguranță și Urgență – GNSS în combinație cu rețelele de sprijin, oferă locația exactă a apelantului de urgență.

Aplicații pentru Întreprinderi – gestionarea forței de muncă mobile ți soluțiile de urmărire ajută companiile să-ți îmbunătățească productivitatea.

Aplicații pentru Sport – GNSS permite monitorizarea performanței utilizatorilor prin intermediul unei varietăți de aplicații fitness.

Aplicații pentru Jocuri/Realitatea Virtuală – GNSS permite o gamă foarte largă de jocuri bazate pe locație pentru smarphone-uri și tablete. În realitatea virtuală, poziționarea și informațiile virtuale sunt combinate pentru a distra utilizatorul.

Aplicații pentru Sănătate – GNSS în combinație cu alte tehnologii, permite o gamă largă de aplicații de la monitorizarea pacientului până la sisteme de îndrumare pentru persoanele cu deficiențe de vedere.

Aplicații de Urmărire Personală – GNSS facilitează soluții inovatoare de urmărire, inclusiv implementarea barierelor geografice virtuale (geofences) care declanțeaza o alarmă când un utilizator parasețte perimetrul.

Aplicații pentru Rețelele Sociale – locatorii de prieteni (friend locators) încorporate în rețelele sociale, utilizează GNSS pentru a ajuta utilizatorii să păstreze legătura între ei și să distribuie reciproc informații despre locația curentă sau eventualele călătorii.

IMPLICAREA GALILEO ÎN CHIPSET-URILE DIN TELEFOANE

Mobile World Congress 2018 (MWC) reprezintă premiera mondială a tehnologiei mobile, loc unde GNSS-ul european a fost ăn spatele multor anunțuri tehnologice făcute, pe lângă chipset-uri de frecvență dublă sau smartphone-uri noi.

Majoritatea soluțiilor ți inovațiilor expuse la Barcelona în timpul MWC 2018, fie legate de chipset-uri, smartphone-uri, drone, roboți sau autovehicule, acestea depind de GNSS.

O mare parte din țtirile provenind de la producătorii de chipseturi precum Intel, Qualcomm și Mediatek au dezvăluit planuri de conectivitate de aproximativ 5G, însă mai mulți producători au lansat și noi chipset-uri cu frecvență dublă. În mod tradițional, aplicațiile mobile bazate pe locație au fost alimentate de receptoare GNSS cu o singură frecvență, care funcționează în condiții severe de putere a bateriei (low battery). Atunci când utilizăm un chipset cu frecvență duală, dispozitivele de pe piața de masă (mass market) beneficiază de o precizie mult mai bună, anularea erorilor ionosferei, estimări îmbunătățite ale codului de urmărire a pseudodistanțelor ți multe alte beneficii. În urma lansării recente pe piața de masă a chipsetului BCM47755 de la Broadcom, dispozitiv de recepție GNSS cu două frecvențe pentru telefoanele inteligente, alți producători au urmat exemplul prin anunțarea propriilor chipset-uri de frecvență duală.

Fig. 24 – Chipset-ul BCM47755 de la Broadcom

Începând cu anul 2016, când a fost lansat primul smartphone integrat cu Galileo, tot mai mulâi producători au început să includă Galielo în modelele lor. În concordanță cu această tendință, Sony și Samsung au lansat noi telefoane compatibile cu tehnlogia Galileo în timpul MWC 2018.

Noile telefoane inteligente Xperia XZ2 și XZ2 Compact de la Sony, precum și modelele Samsung S9 și S9+, sunt echipate cu un procesor compatibil cu Galileo. Toate aceste patru telefoane sunt livrate cu Android Oreo 8.0, care le oferă utilizatorilor acces la date brute GNSS.

Agenția Spațială Europeană (ESA) a subliniat rolul din ce în ce mai mare al GNSS-ului european în smartphone-uri, având la dispoziție o gamă largă de dispozitive compatibile cu sistemul Galileo. În prezent, peste 30 de modele de smartphone-uri aflate pe piață sunt compatibile cu sistemul Galileo ți multe altele.

Când vine vorba de Galileo și smartphone-uri, totul începe cu chipset-ul. Deoarece chipset-ul este cel ce dă puterea unui smartphone, acesta este adesea considerat cea mai importantă parte a telefonul. Chipset-ul din interiorul telefonul conține mai multe componente, fiecare suportând o funcție specifică, cum ar fi procesarea imaginilor, prelucrarea grafică și localizarea.

Pentru a vă calcula poziția, chipsetul depinde de datele furnizate de constelațiile GNSS. În momentul de față, majoritatea chipset-urilor din smartphone-uri sunt multi-GNSS, ceea ce înseamnă că folosesc date de la mai multe constelații GNSS.

Cu un smartphone compatibil cu sistemul Galileo, pe lângă alte sisteme GNSS, deți nu se vede diferența pe care o face această capacitate Galileo, utilizatorul beneficiază de o poziționare mai exactă și mai sigură. Odată cu implementarea Galileo în chipset-urile din smartphone-uri, poziționarea este mai precisă și mai sigură mai ales în mediile urbane unde străzile înguste și clădirile înalte pot bloca (reflecta) semnalele prin satelit și limitează utilitatea multor servicii mobile.

Pentru a afla dacă un smartphone beneficiază de implementarea Galileo există două soluții:

Instalarea aplicației GPSTest

Vizitarea site-ului www.usegalileo.eu/EN/

PERFORMANȚELE RECEPTORULUI DIN TELEFOANE

Performanțele receptorului din telefoane a atras atenția multor grupuri de cercetare, deoarece în momentul de față, datorită noilor tehnologii, informațiile legate de navigare ți poziționare sunt disponibile aproape în fiecare moment ți aproape peste tot. Acest lucru este posibil mai ales prin utilizarea unui smartphone, ce poate include unități mici de măsurare inerțială (IMU), senzori de proximitate, barometru și GPS/GNSS.

Întrebările generale a membrilor din grupurile de cercetare sunt “Cât de precisă este poziția oferită de acețti senzori?” și “Ce precizie poate fi obținută prin telefoanele inteligente GNSS?”. Pentru a raspunde la aceste întrebări sunt realizate experimente.

În cazul scenariilor în aer liber, tehnologia smartphone ne permite poziționarea cu un nivel bun de precizie, datorită utilizării tehnologiei asistate GNSS (A-GNSS), a poziționării prin radiofrecvență și cartografiere. În unele cazuri, în canioanele urbane sau în clădiri, semnalul GNSS recepționat este prea zgomotos sau deloc disponibil, astfel rezultă că poziționarea GNSS nu este posibilă.

Experimentul realizat de Profesorul Mark Petovello din cadrul Universității din Calgary, Departamentul de Inginerie Geomatică și Profesorul Iosif Horea Bendea din cadrul Politehnicii din Torino în Decembrie 2014, are ca scop determinarea performanțelor receptorului din telefoane în doua medii: o zonă deschisă în aer liber care să reprezinte condițiile ideale și o parte a curții din Politehnica din Torino, cu caracteristici ale unui canion urban.

Fig. 25 – Cele 2 locații ale experimentului

În cadrul acestui experiment s-a analizat performanța a doua dispozitive: Samsung Galaxy S5 si iPhone 4. Cele două smartphone-uri au senzori incorporați, printre care se află receptorii RFID și GNSS, precum și o platformă inerțială, bazată pe giroscoape, accelerometre și magnetometre.

Fig. 26 – Specificațiile smartphone-urilor utilizate

În zonele menționate anterior, au fost efectuate teste dinamice pe traseul marcat, cu ajutorul unui suport special realizat de Profesorul Iosif Horea Bendea.

Fig. 27 – Suportul realizat de Profesorul Iosif Horea Bendea

Întregul sistem de colectare a datelor include:

Un smartphone (a)

O platformă inerțială externă IMU-MEMS (b)

Un receptor extern GNSS cu antenă (c)

Un retro-reflector de 360𝑜 (d)

Pe întreaga durată a etapei de măsurare, s-a realizat o urmărire continuă a poziției smartphone-ului cu o stație totală ce a vizat pe tot parcursul traseului retro-reflectorul. În acest fel, a fost stabilită o referință de “adevăr” cu o precizie de 1mm și cu o compensare a măsurătorilor datorită suportului din jurul smartphone-ului.

Rezultatele din zona canionului urban indică faptul că senzorul iPhone a avut o acuratețe și o precizie mai mică decat Samsung, mai ales în direcția verticală. iPhone-ul a suferit mai multe erori de multipath, acest lucru poate fi datorat de faptul că senzorul Samsung este mai nou și este compatibil cu GPS și GLONASS, în comparație cu senzorul iPhone ce deține accesul doar la GPS.

Fig. 28 – Rezultatele din zona canionului urban

Fig. 29 – Rezultatele din zona deschisă în aer liber

În rezultatele din zona deschisă în aer liber nu se pot găsi diferențe mari legate de receptoarele din telefoane.

În concluziile de la finalul acestui experiment s-a observant că există diferențe substanțiale între referința obținută de stația totală și poziția estimată, obținută cu telefoanele inteligente când este vorba de un canion urban. Performanțele smartphone-ului pot fi utile pentru multe aplicații de navigare și poziționare într-o zonă deschisă în aer liber. Precizia și acuratețea poziționării smartphone-urilor depinde în principal de mediul înconjurător, obstacolele întâlnite și vizibilitatea sateliților care este afectată de constelațiile pe care un receptor le poate urmări.

Cu toate acestea, îmbunătățirile acurateței și preciziei smartphone-urilor pot fi realizate prin calcularea unei soluții de poziționare diferențială (DGPS). Testele au demonstrat că poate fi obținută o acurațete de ordinul centimetrilor în zone deschise în aer liber și o acuratețe de ordinul metrilor în condiții de vizibilitate redusă a sateliților.

ANALIZA PERFORMANȚEI RECEPTOARELOR MASS MARKET

ANDROID

Sistemul de operare Android oferă acces la măsurători GNSS brute pe mai multe dispozitive Android.

Înainte de a putea obține măsurători GNSS brute, trebuie să ne asigurăm că avem un dispozitiv care poate captura astfel de date. Cele mai multe dispozitive fabricate în 2016 sau ulterior și livrate cu versiunea Android 7.0 sau o versiune superioară, furnizează date GNSS brute.

În funcție de dispozitiv, măsurătorile GNSS brute pot conține în totalitate sau pot include doar o parte dintre urmatoarele date:

Pseudodistanțele – sunt obținute prin înmulțirea vitezei luminii până la momentul recepționării semnalului de la satelit la receptor.

Mesajul de Navigație – conține informații legate de operaționalitatea satelitului, corecțiile necesare pentru ceasul satelitului, efemeridele difuzate pentru determinarea poziției satelitului și almanahul ce conține orbita nominală a tuturor satelitilor din constelatie.

Măsurarea Fazei Purtătoare – reprezintă măsurarea distanței dintre un satelit și un receptor, exprimată în unități de cicluri ale frecvenței purtătoare. Această măsurătoare poate fi facută cu o foarte mare precizie (de ordinul milimetrilor), dar intregul număr de cicluri între satelit și receptor nu este măsurabil.

Ceasul Atomic – reprezintă cel mai exact standard de timp și frecvență cunoscut. Ceasurile atomice sunt utilizate și ca standard prinpcipal pentru serviciile de distribuție a timpului internațional, pentru a controla frecvența undelor de emisie de televiziune ți pentru sistemele globale de navigație prin satelit.

În continuare va fi prezentat un tabel ce conține dispozitivele care suportă măsurătorile GNSS brute și datele pe care le furnizează.

Fig. 30 – Tabel Partea I

Fig. 31 – Tabel Partea a II-a

Pentru a efectua analiza receptoarelor GNSS din mass market, am utilizat mai multe dispozitive. Din cele doua tabele mentionate anterior, am utilizat următoarele smartphone-uri:

Huawei P9

Fig. 32 – Huawei P9

Data Lansării – Aprilie 2016

Sistemul de operare – Android 6, upgradabil la Android 7

Chipset – HiSilicon Kirin 955 – frecvența 2500 MHz

CPU – Octa-core (4×2.5 GHz Cortex-A72 & 4×1.8 GHz Cortex-A53)

WLAN – Wi-FI 802.11 a/b/g/n/ac, dual-band, DLNA, WiFi Direct, hotspot

Sistemele Globale accesibile – GPS, cu A-GPS, GLONASS, BDS

Senzori – accelerometru, giroscop, senzor de proximitate, busolă

Huawei P10

Fig. 33 – Huawei P10

Data Lansării – Martie 2017

Sistemul de operare – Android 7, upgradabil la Android 8

Chipset – HiSilicon Kirin 960 – frecvența 2400 MHz

CPU – Octa-core (4×2.4 GHz Cortex-A73 & 4×1.8 GHz Cortex-A53)

WLAN – Wi-FI 802.11 a/b/g/n/ac, dual-band, DLNA, WiFi Direct, hotspot

Sistemele Globale accesibile – GPS, cu A-GPS, GLONASS, BDS, GALILEO

Senzori – accelerometru, giroscop, senzor de proximitate, busolă

Samsung Galaxy S8

Fig. 34 – Samsung Galaxy S8

Data Lansării – Aprilie 2017

Sistemul de operare – Android 7, upgradabil la Android 8

Chipset – Exynos 8895 Octa – frecvența 2300 MHz

CPU – Octa-core (4×2.3 GHz & 4×1.7 GHz)

WLAN – Wi-FI 802.11 a/b/g/n/ac, dual-band, WiFi Direct, hotspot

Sistemele Globale accesibile – GPS, cu A-GPS, GLONASS, BDS, GALILEO

Senzori – accelerometru, giroscop, senzor de proximitate, busolă, barometru

Samsung Galaxy S9

Fig. 35 – Samsung Galaxy S9

Data Lansării – Martie 2018

Sistemul de operare – Android 8

Chipset – Exynos 9810 Octa – frecvența 2900 MHz

CPU – Octa-core (4×2.7 GHz Mongoose M3 & 4×1.8 GHz Cortex-A55)

WLAN – Wi-FI 802.11 a/b/g/n/ac, dual-band, WiFi Direct, hotspot

Sistemele Globale accesibile – GPS, cu A-GPS, GLONASS, BDS, GALILEO

Senzori – accelerometru, giroscop, senzor de proximitate, busolă, barometru

Google Pixel 2 XL

Fig. 36 – Google Pixel 2 XL

Data Lansării – Octombrie 2017

Sistemul de operare – Android 8

Chipset – Qualcomm MSM8998 Snapdragon 835 – frecvența 2450 MHz

CPU – Octa-core (4×2.35 GHz Kryo & 4×1.9 GHz Kryo)

WLAN – Wi-FI 802.11 a/b/g/n/ac, dual-band, WiFi Direct, DLNA, hotspot

Sistemele Globale accesibile – GPS, cu A-GPS, GLONASS, BDS, GALILEO

Senzori – accelerometru, giroscop, senzor de proximitate, busolă, barometru

Pentru scopuri experimentale, am optat și pentru alte doua dispozitive ce nu se afla în cele doua tabele menționate anterior și care funcționează cu versiunea Android 7 sau pot fi upgradate la aceasta versiune:

Huawei P9 Lite

Fig. 37 – Huawei P9 Lite

Data Lansării – Aprilie 2016

Sistemul de operare – Android 6, upgradabil la Android 7

Chipset – HiSilicon Kirin 650 – frecvența 2000 MHz

CPU – Octa-core (4×2.0 GHz Cortex-A53 & 4×1.7 GHz Cortex-A53)

WLAN – Wi-FI 802.11 b/g/n, WiFi Direct, hotspot

Sistemele Globale accesibile – GPS, cu A-GPS, GLONASS

Senzori – accelerometru, senzor de proximitate, busolă

BluBoo S8 Plus (clonă a modelului Samsung Galaxy S8)

Fig. 38 – BluBoo S8 Plus

Data Lansării – Noiembrie 2017

Sistemul de operare – Android 7

Chipset – MediaTek MT6750T – frecvența 1500 MHz

CPU – Octa-core (4 x 1.5GHz ARM Cortex-A53+ 4 x 1.0GHz ARM Cortex- A53

WLAN – Wi-FI 802.11 a/b/g/n, WiFi Direct, hotspot

Sistemele Globale accesibile – GPS, cu A-GPS, GLONASS

Senzori – accelerometru, senzor de proximitate, busolă

Important de menționat este faptul că specificațiile smartphone-urilor menționate anterior nu sunt complete. Au fost subliniate doar specificațiile relevante pentru analiza performanței receptoarelor din aceste dispozitive. Pentru specificațiile complete ale acestor smartphone-uri puteti vizita urmatorul link: www.gsmarena.com

ETAPA DE COLECTARE A DATELOR

Obiectivul acestei analize este de a colecta informații și de a descoperi acuratețea și precizia chipset-urilor din aceste dispozitive.

Etapa de colectare a datelor s-a desfășurat în campusul Universității de Științe Agronomice și Medicină Veterinară din București aflat pe Bulevardul Mărăști, în dreptul stației de tramvai 41, numita Agronomie. Campusul este delimitat în Nord de Bulevardul Expoziției, iar în Sud de Strada Constantin Sandu-Aldea, extinzându-se spre Vest până în Strada Aviator Traian Vasile. Măsuratorile au avut loc în zona de interes marcată cu roșu, în figura ce urmează.

Fig. 39 – Campus USAMV

În zona de interes se află Facultatea de Îmbunătățiri Funciare și Ingineria Mediului (FIFIM), care este împarțită în trei corpuri, respectiv Corpul A, B și C, iar peste drum se află Laboratorul de Chimie și Gradina Botanica USAMV.

Fig. 40 – Zona de interes, FIFIM

Am obținut din cadrul Facultății de Îmbunătățiri Funciare ți Ingineria Mediului, un plan ce cuprinde cele mai recente puncte ROMPOS, materializate în zona de interes menționată anterior, împreună cu inventarul de coordonate al acestora, pentru a obține o referință reală. Se pot observa pe plan (Fig.41), cele patru puncte S4, S5, S6, S8 încercuite cu roțu, pentru o localizare mai ușoară.

Fig. 41 – Planul cu punctele ROMPOS

Inventar coordonate:

Am optat doar pentru doua dintre aceste puncte și anume S4 și S8, deoarece acestea prezintă doua scenarii interesante:

S4 – este situat între Corpul A al Facultății de Îmbunătățiri Funciare și Ingineria Mediului și Laboratorul de Chimie, astfel pot fi simulate condițiile unui canion urban.

S8 – este situat la o distanță considerabilă fata de Corpul C al FIFIM, fiind poziționat lângă Gradina Botanică USAMV, astfel pot fi simulate condițiile unei zone deschise în aer liber.

Pentru o vizualizare mai ușoară a acestor scenarii, am marcat poziția celor doua puncte în Google Maps și am realizat fotografii la locația acestora.

Fig. 42 – Poziția punctelor S4 și S8

Fig. 43 – Poziția punctului S4

Fig. 44 – Punctul S4 materializat

Fig. 45 – Poziția punctului S8

Fig. 46 – Punctul S8 materializat

În continuare, după identificarea punctelor alese în teren, am început procesul de colectare a datelor cu fiecare dintre smartphone-urile menționate anterior, poziționându-ne întâi pe punctul S4, apoi pe punctul S8, cu o durată de staționare de aproximativ 5-7 minute. Modul de colectare a datelor este foarte simplu pentru orice tip de utilizator, smartphone-ul trebuie pozitionat deasupra punctului dorit.

Fig. 47 – Modul de colectare a datelor

Colectarea de date nu se poate realiza doar cu ajutorul unui smartphone. Pentru acest lucru am instalat aplicația mobilă GNSS Logger din pachetul GNSS Analysis Tools pe fiecare dispozitiv utilizat.

În continuare va fi prezentat pachetul întreg GNSS Analysis Tools, cu toate funcțiile pe care această aplicație le oferă.

APLICAȚIA GNSS ANALYSIS TOOLS

Aplicația GNSS Analysis Tools realizată de Google, reprezintă o aplicație desktop care este utilizată ca un instrument de analiză GNSS, deoarece permite analiza măsurătorilor brute GNSS înregistrate de un dispozitiv Android. GNSS Analysis Tools poate fi utilizată pe Windows, Linux și Mac OS. Această aplicație este alcatuită din două componente ce funcționeaza în paralel:

GNSS Logger – aplicația pentru dispozitivele Android, ce colectează măsurătorile brute GNSS, acestea fiind exportate ca fisiere log (log files) având formatul fișierelor text (.txt)

GNSS Analysis – aplicația principală pentru desktop, ce citește măsurătorile brute GNSS colectate de GNSS Logger ți le utilizează pentru a analiza comportamentul receptorului GNSS în detaliu, lucru care a fost până acum inaccesibil pentru oricine, cu excepția producătorilor de cipuri.

Fig. 48 – Componentele GNSS Analysis Tools

Aplicația GNSS Analysis este construită pe MATLAB, dar nu necesită utilizarea MATLAB-ului pentru funcționare. GNSS Analysis este compilată într-un executabil care instalează, pe lângă aplicația propriu-zisă, o copie a aplicației MATLAB Runtime.

Panoul de control al aplicației GNSS Analysis permite gestionarea funcțiilor aplicației, cum ar fi:

Selectarea sateliților care sunt afisați

Controlul poziției de referința, vitezei și timpului (PVT) utilizate pentru calcularea erorilor de măsurare

Generarea raporartelor de analiză

Definirea unei ferestre în datele dintre orele de început și sfârșit

Fig. 49 – Panoul de control GNSS Analysis

Aplicația GNSS Analysis oferă plot-uri interactive ce sunt organizate în coloane de frecvență radio (RF), ceasuri (Clocks) și măsurători (Measurements).

Fig. 50 – Ploturile interactive oferite de GNSS Analysis

Coloana RF (frecvența radio) prezintă următoarele date:

Pentru fiecare constelație, cei patru sateliți cu cele mai puternice semnale

Pentru fiecare satelit, graficul de timp al densității zgomotului transportatorului (carrier to noise density) (C/No)

Skyplotul cu poziția sateliților

Coloana Clocks (ceasuri) prezintă următoarele date:

Pseudodistanțele

Frecvența de offset a ceasului receptorului care se calculează utilizând una dintre următoarele poziții de referință:

Poziția medie calculată automat

Latitudinea, longitudinea și altitudinea introduse de utilizator

Fișiere de referință NMEA (National Marine Electronics Association)

Deplasarea ceasului de așteptare (standby clock) care înregistrează timpul când receptorul resetează ciclul de funcționare al oscilatorului primar

Coloana Measurements (măsurători) prezintă următoarele date:

Rezultatele obținute de la pseudodistanțele brute cu ajutorul celor mai mici pătrate. Ponderea se realizează utilizând incertitudinea raportată a fiecărei măsurători.

Erorile fiecărei pseudodistanțe pentru fiecare măsurătoare

Rata erorilor pentru fiecare pseudodistanțe pentru fiecare măsurătoare

Aplicația GNSS Analysis poate genera un raport de testare care evaluează implementarea API, semnalul recepționat, comportamentul ceasului și precizia măsurătorii. Pentru fiecare caz, aplicația raportează dacă receptorul a trecut sau nu testul pe baza performanței măsurate în comparație cu reperele cunoscute.

Raportul de testare este foarte util pentru producătorii de dispozitive, care le pot utiliza în timp ce se iterează (repetă) prin proiectarea și implementarea de noi dispozitive.

Funcția de comparare a aplicației GNSS Analysis, oferă o comparație simultană prin ploturi a mai multor fișiere log (log files), care este utilă în compararea performanțelor RF a mai multor dispozitive.

Fig. 51 – Funcția de comparare a aplicației GNSS Analysis

Odata ce am instalat aplicatia GNSS Logger pe smartphone-ul cu care dorim să colectăm date și ne-am poziționat pe punctul dorit (conform Fig. 47), pornim aplicația.

Prima interfață (tab) a acestei aplicații mobile, denumită “Settings”, conține funcțiile dorite pentru a realiza colectarea de date. Acestea sunt:

Location – funcția de localizare

Measurements – funcția de măsurători

Navigation Messages – accesul la mesajele de navigare ale sateliților

GNSS Status – statusul GNSS

NMEA – accesul la informațiile NMEA

Auto Scroll – derularea pe ecran în timp real a datelor primate

Residual Plot – plotul residual

Pentru această analiză, am activat toate funcțiile, exceptând funcția Residual Plot, conform Fig. 52.

Fig. 52 – Interfața Settings Fig. 53 – Interfața Log

Al II-lea pas, după selectarea funcțiilor dorite, este navigarea pe cea de-a II-a interfață, denumita “Log” (Fig.53). În interiorul acestei interfețe avem opțiunea “Start Log” ce va porni colectarea datelor. Odată pornită funcția de înregistrare a datelor, în centrul ecranului se afișează în timp real (datorită selectării funcției Auto Scroll) datele colectate de la sateliții GNSS.

În timpul înregistrării datelor, se poate naviga în interfața denumită “Map” ce ofera accesul la serviciile Google Maps și realizează poziționarea în timp real a dispozitivului utilizat (Fig. 54).

Ultima interfață a aplicatiei GNSS Logger, denumită “Plot”, realizează un plot interactiv în timp real a puterii semnalului recepționat de la sateliții GNSS și afișează istoricul mediei celor 4 sateliți cu cel mai puternic semnal recepționat (Fig. 55).

Fig. 54 – Interfața Map Fig. 55 – Interfața Plot

După parcurgerea acestor pași în aplicația GNSS Logger și colectarea datelor cu toate dispozitivele alese pentru această analiză, avansăm la etapa de analiză a rezultatelor cu ajutorul aplicației desktop GNSS Analysis.

ETAPA DE ANALIZĂ A REZULTATELOR

La finalul colectării de date cu un smartphone utilizând aplicația GNSS Logger, accesăm funcția “Stop & Send” din interfața “Log”, care ne oferă posibilitatea de a trimite un fișier text (.txt) cu datele stocate prin mail sau prin aplicația mobilă de socializare Messenger (Facebook).

Fig. 56 – Fișierul text cu datele stocate

Toate fișierele text (Log File) ce conțin datele înregistrate au fost stocate ulterior în PC (desktop), realizându-se câte un fișier alocat fiecărui model smartphone, cu care s-a realizat colectarea de date. În interiorul acestor fișiere s-au realizat încă două fișiere pentru fiecare dintre cele două puncte: punctul 4 și punctul 8, pentru a nu se amesteca datele.

În interiorul aplicației desktop GNSS Analysis am accesat funcția “Find Log File”, ce încarcă fișierele text în aplicație. După introducerea fișierului se accesează funcția “Analyze and Plot”, care ne permite să analizăm datele colectate prin intermediul a 11 ploturi interactive, pentru fiecare punct în parte. Această acțiune s-a repetat de câte două ori pentru fiecare dispozitiv, având în vedere ca s-au colectat date de pe două puncte (S4 și S8).

În continuare vor fi prezentate, ca exemplu, cele 11 ploturi rezultate în urma colectării de date cu smartphone-ul Huawei P9 de pe punctul S4.

Primul plot reprezintă un grafic cu totalitatea constelațiilor la care dispozitivul are acces și cei 4 sateliți din fiecare constelație care prezintă cel mai puternic semnal, împreună cu banda pe care aceștia difuzează semnalul. În cazul de față, telefonul Huawei P9 are acces la constelațiile NAVSTAR GPS (G12, L1; G17, L1; G25, L1; G24, L1) și GLONASS (R11, L1; R02, L1; R95, L1; R21, L1).

Fig. 57 – Plot 1 (RF 1)

Cel de-al II-lea plot reprezintă graficul de timp al densității zgomotului transportatorului (carrier to noise density) (C/No) pentru fiecare satelit. În subsolul graficului se află un alt grafic mai mic ce reprezintă stadiul semnalului: continuu (cont), fiind reprezentat cu linie albastră și discontinuu (discont), fiind reprezentat cu linie roșie. În partea dreaptă a graficului se află legenda ce conține numele sateliților, bandă în care acețtia difuzează semnalul și culoarea alocată fiecăruia dintre ei.

Fig. 58 – Plot 2 (RF 2)

Al III-lea plot reprezintă skyplot-ul cu poziția sateliților în momentul în care s-a efectuat colectarea de date. Sateliții reprezentați cu buline colorate reprezintă sateliții vizibili în momentul colectării, iar cei reprezentați cu gri sateliții care nu sunt vizibili și de la care nu s- au înregistrat date. În subsolul graficului este afișată data și ora la care s-a realizat colectarea de date și durata acesteia, în cazul nostru “+6 mins”.

Fig. 59 – Plot 3 (RF 3)

Următorul plot reprezintă graficul pseudodistantelor în timp real. În subsolul graficului fiind prezent același grafic mai mic, întâlnit anterior la plotul 2, ce reprezintă de această dată stadiul ceasului satelitar, fiind continuu în situația de față.

Fig. 60 – Plot 4 (Clocks 1)

Cele două ploturi care urmează a fi prezentate sunt legate strict de ceasul receptorului, continuitatea sau discontinuitatea acestuia și schimbările de frecvență a acestuia. Aceste două ploturi nu prezintă un interes deosebit pentru această analiză, dar sunt importante din punct de vedere informativ.

Fig. 61 – Plot 5 (Clocks 2)

Fig. 62 – Plot 6 (Clocks 3)

Plotul 7 este unul dintre cele mai importante ploturi pentru realizarea acestei analize. Acesta conține rezultatele obținute de la pseudodistanțele brute. Cu ajutorul acestui grafic se poate observa acuratețea receptorului care este situat la coordonatele (0,0) fiind marcat cu un asterix de culoare verde. În jurul lui se poate observa norul de puncte rezultat în urma determinării pseudodistanțelor brute. În subsolul acestui grafic putem observa alt grafic ce arată rata erorilor pe verticală.

În cazul de față, acuratețea receptorului pe orizontală este de 17m, iar pe direcția nordului de 30m.

Fig. 63 – Plot 7 (Measurements 1)

Plotul 8 reprezinta varianta compensata a plotului 7. Acesta contine pseudodistantele brute compensate. Pe acest grafi se poate observa cum acuratetea receptorului creste, avand pe orizontala o acuratete de 3m iar pe directia nordului de 18m.

Fig. 64 – Plot 8 (Measurements 2)

Plotul 9 reprezintă un grafic al erorilor pseudodistanțelor brute, rezultate de la fiecare satelit în parte de la care s-au înregistrat date. Acesta este urmat de plotul 10 care este varianta compensată a plotului 9.

Fig. 65 – Plot 9 (Measurements 3)

Fig. 66 – Plot 10 (Measurements 4)

Ultimul plot rezultat, plotul 11, este un grafic ce afișează rata erorilor pseudodistanțelor brute pentru fiecare satelit de la care s-au înregistrat date.

În cazul de față, satelitul G19 din constelația NAVSTAR GPS, a prezentat valoarea maximă de rată a erorilor, aceasta fiind de 1.5m/s.

Fig. 67 – Plot 11 (Measurements 5)

PRELUCRAREA DATELOR

La începutul prelucrării am ales sa analizăm comportamentul celor doua smartphone-uri, BluBoo S8 Plus (chipset MediaTek MT6750T, frecvența 1500 MHz) ți Huawei P9 Lite (chipser HiSilicon Kirin 650, frecvența 2000 MHz), care au fost alese pentru scopuri experimentale având în vedere că nu se află în tabelul dispozitivelor recomandate.

Ambele dispozitive au putut rula aplicatia GNSS Logger conform etapelor expuse la punctul 3.2.1 GNSS Analysis Tools, astfel au înregistrat anumite date. Odată introduse aceste date în aplicația desktop GNSS Analysis, mesajele afițate de aplicație au fost diferite.

Pentru telefonul BluBoo S8 Plus în punctul S4, scenariul canionului urban, se regăsesc 3317 măsurători brute din 366 de epoci urmate de un mesaj de eroare, care în traducere înseamnă că dispozitivul nu s-a putut sincroniza la timpul GPS și că acest lucru nu ar trebui să se întample. În punctul S8, scenariul zonei deschise în aer liber, se regăsesc 4022 măsurători brute din 359 de epoci, urmate de un mesaj de eroare identic cu cel anterior.

Fig. 68 – BluBoo S8 Plus în punctul S4

Fig. 69 – BluBoo S8 Plus în punctul S8

Telefonul Huawei P9 Lite în punctul S4, scenariul canionului urban, a afișat relativ o situație diferită. Acesta a detectat 3272 măsurători brute din 331 de epoci dar nu a putut să valideze nici o măsurătoare pentru plotare. În punctul S8, scenariul zonei deschise în aer liber, se regăsesc 4235 măsurători brute din 385 de epoci, urmate de acelasi mesaj ca la punctul anterior.

Fig. 70 – Huawei P9 Lite în punctul S4

Fig. 71 – Huawei P9 Lite în punctul S8

Deși aceste două dispozitive nu au putut înregistra date relevante pentru a realiza plotarea necesară pentru a analiza rezultatele, acestea oferă un alt tip de analiză. Ambele dispozitive au afițat un număr mai mic de măsurători brute în scenariul canionului urban, punctul S4, față de scenariul zonei deschise în aer liber, punctul S8.

Putem trage concluzia că amplasamentul punctului S4 între cele doua clădiri, Corpul A al Facultății de Îmbunătățiri Funciare și Ingineria Mediului și Laboratorul de Chimie, poate obstrucționa semnalul primit de către receptor, deoarece o mare parte din semnalele transmise de către sateliții GNSS sunt reflectate de către aceste două clădiri.

În continuare se vor prelucra datele înregistrate de receptoarele celor cinci smartphone- uri selectate din tabelul dispozitivelor recomandate. Această prelucrare se va realiza în funcție de cele două scenarii prezentate, dar și în funcție de brand-ul telefoanelor și al chipset-urilor.

SCENARIUL CANIONULUI URBAN

Prelucrarea datelor în acest scenariu va începe cu cele două modele Huawei, respectiv Huawei P9 și Huawei P10.

Prima diferență observabilă la receptorul acestor două telefoane este faptul că modelul Huawei P10 are acces la trei constelații de sateliți (NAVSTAR GPS, GLONASS, GALILEO), iar Huawei P9 doar la două constelații (NAVSTAR GPS, GLONASS).

În plotul 2, graficul densității zgomotului transportatorului (carrier to noise density) (C/No) pentru fiecare satelit, modelul P10 a înregistrat valori de peste 40 dBHz, în timp ce modelul P9 a înregistrat valori doar de peste 35 dB.Hz. Acest lucru evidențiază faptul că modelul P10 are o capacitate mai ridicată de recepționare a semnalelor satelitare.

Fig. 72 – Huawei P9 plot 2 în punctul S4

Fig. 73 – Huawei P10 plot 2 în punctul S4

În plotul 4, ce reprezintă graficul pseudodistanțelor în timp real se observă o diferență majoră între cele două modele. Modelul P9 prezintă mai multe discontinuități ale pseudodistanțelor în timp real, față de modelul P10. Aceste întreruperi pot fi datorate de obstrucționarea semnalului de către cele două clădiri din apropierea punctului S4.

Fig. 74 – Huawei P9 plot 4 în punctul S4

Fig. 75 – Huawei P10 plot 4 în punctul S4

În ploturile 7 și 8 se pot observa diferențele de acurațete ale pseudodistanțelor brute, respectiv ale pseudodistanțelor brute compensate. În plotul 7, graficul pseudodistanțelor brute, modelul P9 oferă o acuratete de 17m pe orizontală și de 30m pe direcția nordului. În mod surprinzător modelul P10 prezintă o acuratețe mai scăzută, oferind o acuratețe de 30m pe orizontală ți de 50m pe direcția nordului.

În plotul 8, graficul pseudodistanțelor brute compensate, modelul P10 prezintă pe orizontală cu o acuratețe de 7m, identica cu modelul P9. Pe direcția nordului însă, modelul P10 prezintă o acuratețe de 16m, iar modelul P9 de doar 18m.

Fig. 76 – Huawei P9 plot 7 în punctul S4

Fig. 77 – Huawei P10 plot 7 în punctul S4

Fig. 78 – Huawei P9 plot 8 în punctul S4

Fig. 79 – Huawei P10 plot 8 în punctul S4

Cele doua modele Samsung, respectiv Samsung Galaxy S8 și Samsung Galaxy S9, prezintă caracteristici identice legate de constelațiile satelitare, ambele receptoare fiind capabile de a se conecta la patru constelații satelitare (NAVSTAR GPS, GLONASS, GALILEO, BEIDOU). În scenariul canionului urban, modelul S9 nu a reusit să înregistreze datele necesare pentru prelucrare și analiză, problema fiind incapacitatea receptorului de a se sincroniza la timpul GPS. Acest lucru poate fi datorat de obstrucționarea semnalului de către cele două clădiri din apropierea punctului S4.

În plotul 2, graficul densității zgomotului transportatorului (carrier to noise density) (C/No) pentru fiecare satelit, modelul S8 a înregistrat valori de 42 dBHz.

Fig. 80 – Samsung Galaxy S8 plot 2 în punctul S4

În plotul 4, ce reprezintă graficul pseudodistanțelor în timp real se observă întreruperi majore ale semnalelor transmise de anumiți sateliți, acestia fiind în numar de trei și aparținând constelațiilor NAVSTAR GPS și GALILEO.

Fig. 81 – Samsung Galaxy S8 plot 4 în punctul S4

În plotul 7, ce reprezintă graficul pseudodistanțelor brute, modelul S8 oferă o acuratețe de 12m pe orizontală, iar pe direcția nordului o acuratețe de 25m. În graficul pseudodistanțelor brute compensate, plotul 8, se regăsește o acuratețe de 4m pe orizontală și 7m pe direcția nordului. Această acuratețe este mult mai mare decât cea afișată de telefoanele Huawei, în ciuda anomaliilor ce se pot regăsii în cele doua grafice.

Fig. 82 – Samsung Galaxy S8 plot 7 în punctul S4

Fig. 83 – Samsung Galaxy S8 plot 8 în punctul S4

Smartphone-ul Google Pixel 2 XL a prezentat același comportament ca telefonul Samsung Galaxy S9, receptorul acestuia fiind incapabil să se sincronizeze la timpul GPS, astfel nu s-au înregistrat date cu acest dispozitiv în scenariul canionului urban.

SCENARIUL ZONEI DESCHISE IN AER LIBER

Similar cu scenariul anterior, vor fi prelucrate întâi rezultatele înregistrate de cele două modele Huawei, Huawei P9 și Huawei P10, în punctul S8.

Aceste două modele nu afișează nici o schimbare majoră în primul plot, semnalele de la sateliți având o ușoară schimbare, fie în plus, fie în minus, acest lucru putând fi datorat efectului ionosferei și a toposferei asupra semnalului.

Cel de-al II-lea plot, graficul densității zgomotului transportatorului pentru fiecare satelit, nu oferă schimbări radicale pentru nici unul dintre modele, modelul P9 afișând o creștere a valorii până la 37 dBHz (cu 2 dBHz mai mult decât scenariul anterior), iar modelul P10 stagnând în jurul aceleiași valori de 40 dBHz.

În plotul 4, graficul cu pseudodistanțele în timp real, nu există îmbunătățiri majore.

Acest lucru se aplică la ambele modele.

În plotul 7, graficul cu pseudodistanțele brute, se observă schimbări majore. Modelul P9 afișează pe orizontală o acuratețe de 13m, iar pe direcția nordului o acuratețe de 22m. Modelul P10 afișează pe orizontală o acuratețe de 18m, iar pe direcția nordului o acuratețe de 30. Aceste valori prezintă îmbunătățiri semnificative ale acurateții față de scenariul anterior.

În plotul 8, graficul ce reprezintă pseudodistanțele brute compensate, modelul P9 afișează pe orizontală și pe direcția nordului, o acuratețe de 3m respectiv 3.5m. Modelul P10 afișează pe orizontală o acuratețe de 6m, iar pe direcția nordului o acuratețe de 10m.

Fig. 84 – Huawei P9 plot 7 în punctul S8

Fig. 85 – Huawei P10 plot 7 în punctul S8

Fig. 86 – Huawei P9 plot 8 în punctul S8

Fig. 87 – Huawei P10 plot 8 în punctul S8

În cazul modelelor Samsung, de această dată a funcționat înregistrarea datelor cu modelul S9. În cazul plotului 1, modelul S8 nu a afișat schimbări majore, iar modelul S9 afișează valori asemănătoare.

În plotul 2, similar cu modele Huawei, telefonul Samsung Galaxy S8 afișează îmbunătățiri minore comparativ cu scenariul anterior. Acesta afișează valori foarte apropiate de 45 dbHz. Valori similare au fost afișate și de modelul S9 după cum se poate vizualiza în Fig. 88.

Fig. 88 – Samsung Galaxy S9 plot 2 în punctul S8

În plotul 4 ce reprezintă graficul pseudodistanțelor în timp real, pe axa verticală a graficului ce reprezintă axa metrilor, este prezentă o anomalie ce înmulțește unitatea de 0.1m cu 107. Acest lucru este valabil pentru ambele modele Samsung Galaxy. Este de reținut faptul că în acest scenariu, modelul P8 prezintă întreruperi mai multe față de scenariul anterior.

Fig. 89 – Samsung Galaxy S8 plot 4 în punctul S8

În plotul 7 se pot observa diferențe în acuratețea oferită de modelul S8 și scenariul anterior. Acesta afișează o acuratețe de 19m pe orizontală și de 30m pe direcția nordului. Putem trage concluzia că modelul S8 dispune de o acuratețe mai scazută pe ambele axe în graficul pseudodistanțelor brute, în scenariul zonei deschise în aer liber. Pentru modelul S9 situația devine interesantă. Pe axele graficului se poate observa o anomalie, unitatea de 2m de pe ambele axe fiind înmulțită cu 104, reprezentând o aberație.

În plotul 8 situația nu se schimbă pentru modelul S9, anomalia fiind încă existentă. Pentru modelul S8 însă, comparativ cu plotul și scenariul anterior, situația se inversează. Acesta afișează o acuratețe de 1-3m pe orizontală, iar pe axa nordului o acuratețe de aproximativ 23m.

Fig. 90 – Samsung Galaxy S8 plot 7 în punctul S8

Fig. 91 – Samsung Galaxy S9 plot 7 în punctul S8

Fig. 92 – Samsung Galaxy S8 plot 8 în punctul S8

Fig. 93 – Samsung Galaxy S9 plot 8 în punctul S8

În acest scenariu a funcționat și telefonul Google Pixel 2 XL, însă doar pentru a înregistra datele. În timpul analizei datelor s-a observat, conform plotului 1, că acest dispozitiv oferă cel mai ridicat semnal asupra constelațiilor NAVSTAR GPS, GLONASS. Nivelul semnalului recepționat de la constelațiile GALILEO și BEIDOU este similar cu cel oferit de dispozitivele anterioare.

În cel de-al II-lea plot, graficul densității zgomotului transportatorului pentru fiecare satelit, acesta atinge valoarea maximă de 47 dBHz, fiind cea mai ridicată valoare afișată pentru acest grafic dintre toate dispozitivele. Însă în subsolul acestui grafic, pe toată durata măsurătorii, semnalul a fost discontinuu. Această discontinuitate apare și în plotul 4, graficul pseudodistanțelor în timp real.

În plotul 7, acest telefon oferă o acuratețe de 20m pe orizontală și pe direcția nordului, însă plotul 8, graficul pseudodistanțelor brute compensate nu a putut fi realizat.

Fig. 94 – Google Pixel 2 XL plot 7 în punctul S8

În încheierea etapei de prelucrare a rezultatelor, vom utiliza funcția de comparare a aplicației desktop GNSS Analysis pentru ambele scenarii, astfel putând fi vizualizată puterea semnalului tuturor dispozitivelor dintr-un scenariu.

Fig. 95 – Scenariul canionului urban, punctul S4

Fig. 96 – Scenariul zonei deschise in aer liber, punctul S8

Scenariul canionului urban, punctul S4

Scenariul zonei deschise in aer liber, punctul S8

Fig. 97 – Tabelul rezultatelor în cele doua scenarii

CONCLUZII

Luând în considerare faptul că avem la dispoziție două scenarii diferite, respectiv scenariul canionului urban și scenariul zonei deschise în aer liber, deținem date înregistrate de pe cinci dispozitive diferite ce s-au comportat diferit în cele doua situații și pe lângă acestea încă două dispozitive utilizate în scop experimental, deținem destule informații pentru a ajunge la mai multe concluzii.

Având în vedere faptul că cele doua dispozitive alese care nu apar în tabelul cu smartphone-urile recomandate pentru înregistrarea de măsurători brute, mai exact BluBoo S8 Plus și Huawei P9 Lite și cunoscând comportamentul acestora, putem trage concluzia că nu toate dispozitivele sunt capabile de a recepționa măsurători brute. Indiferent de scenariul în care acestea au fost testate, receptorul nu este capabil de a înregistra acest tip de date.

Faptul că am realizat etapa de colectare a datelor în două scenarii diferite, ne ofera posibilitatea de a observa efectul mediului exterior asupra capacității receptorului din aceste dispozitive. În urma rezultatelor înregistrate, analizate și prelucrate anterior, putem observa faptul că acuratețea medie este mai ridicată în scenariul zonei deschise în aer liber. Este clar și vizibil că zona canionului urban reflectă semnalul transmis de sateliții GNSS. În două dintre aceste cazuri, clădirile obstrucționeaza complet acest semnal, mai exact în cazul smartphone- urilor Google Pixel 2 XL și Samsung Galaxy S9.

În concluzie, în stadiul actual al smartphone-urilor, acestea excelează în poziționarea și navigarea în spațiile deschise, acolo unde nu există obstrucționări ca în canioanele urbane. În continuare ele dețin multe aplicații utile de poziționare însă nu atât de precise.

Luând în calcul faptul că tehnologia smartphone-urilor este într-o continuă dezvoltare, vom putea observa în viitor, începând cu aproximativ 5 ani, o creștere în abilitatea receptoarelor din mass market de a oferi o acuratețe și precizie mult mai ridicată. La începutul lunii Iunie din acest an, a fost lansat primul smartphone cu frecvență dublă, L1 și L5, numit Xiaomi. Utilizarea unei frecvențe duble crește semnificativ acuratețea și precizia.

Deși analiza acestor dispozitive a fost realizată pe măsurători brute, capacitatea dispozitivelor de a recepționa acest tip de date ne oferă un acces mult mai rapid la corectarea datelor în timp real (DGPS).

Este de menționat faptul că datele colectate cu aceste dispozitive pot fi convertite și introduse în aplicația MATLAB, pentru o portare mult mai detaliată. Aceste date pot fi prelucrate ulterior, pentru a stabili precizia față de coordonatele punctelor ROMPOS, S4 și S8. Aplicația GNSS Analysis Tools este încă la început, aplicația dektop fiind la versiunea 2.6.1.0, iar cea mobilă la versiunea 2.0.0.1. În stadiul actual aplicația nu beneficiază de funcția de exportare sau editare a ploturilor. Astfel, ploturile pot fi vizualizate doar în interiorul aplicației sau exportate cu funcția “Print Screen” a sistemului de operare Windows si salvate cu ajutorul aplicației Paint sau Snipping Tool. Pe masură ce această aplicație va evolua în

viitor, există posibilitatea de a realiza analize mult mai complexe și precise.

BIBLIOGRAFIE

Vlad G. Olteanu, s.a., Tehnologii Geodezice Spațiale Note de Curs

Iustin Andronie, s.a, Aplicații civile cu GPS

Grigory Stupak, 2012, SDCM status and plans, disponibil pe: http://www.unoosa.org/pdf/icg/2012/icg-7/3-2.pdf

European GNSS Agency, s.a., Constellation Information, disponibil pe: https://www.gsc- europa.eu/system-status/Constellation-Information

GKTODAY, 2018, IRNSS-1I: ISRO successfully launches navigation satellite, disponibil pe:https://currentaffairs.gktoday.in/irnss-1i-isro-successfully-launches- navigation-satellite-04201854324.html

Wikipedia, s.a., Indian Regional Navigation Satellite System, disponibil pe: https://en.wikipedia.org/wiki/Indian_Regional_Navigation_Satellite_System

Wikipedia, s.a., List of GPS satellites, disponibil pe: https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_GPS_satellites

GIZ.RO, s.a., Sisteme GPS pentru telefoane: ce inseamna GPS, A-GPS, Glonass sau Beidou, disponibil pe: https://www.giz.ro/internet/sisteme-gps-glonnas-beidou-43856/

Telemetry Solutions, s.a., Products, disponibil pe: https://www.telemetrysolutions.com/wildlife-tracking-devices/

Wikipedia, s.a., Wide Area Augmentation System, disponibil pe: https://en.wikipedia.org/wiki/Wide_Area_Augmentation_System

Federal Aviation Administation, s.a., Satellite Navigation – Wide Area Augmentation System (WAAS), disponibil pe: https://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ato/service_units/techops/nav services/gnss/waas/

ESA, s.a., SDCM, disponibil pe: http://www.navipedia.net/index.php/SDCM#SDCM_Ground_Segment

ESA, s.a., MSAS General Introduction, disponibil pe: http://www.navipedia.net/index.php/MSAS_General_Introduction

Hemisphere, s.a., GNSS Positioning, disponibil pe: https://hemispheregnss.com/Products/Products/Position

Sokkia, s.a., GNSS Receivers, disponibil pe: https://eu.sokkia.com/products/gnss- receivers

Spectra Precision, s.a., GNSS Surveying, disponibil pe: http://www.spectraprecision.com/eng/products/gnss-surveying.html

Trimble, s.a., All Industries and Applications, disponibil pe: http://www.trimble.com/Industries/More/index.aspx

Wikipedia, s.a., ROMPOS, disponibil pe: https://ro.wikipedia.org/wiki/ROMPOS

ESA, s.a., Location Based Services, disponibil pe: http://www.navipedia.net/index.php/Location_Based_Services

ESA, s.a, Personal Applications, disponibil pe: http://www.navipedia.net/index.php/Personal_Applications

European GNSS Agency, 2017, GNSS Merket Report Issue 5, disponibil pe: https://www.gsa.europa.eu/system/files/reports/gnss_mr_2017.pdf

European GNSS Agency, 2018, MWC Report: European GNSS answers the call for solutions, disponibil pe: https://www.gsa.europa.eu/newsroom/news/mwc-report- european-gnss-answers-call-solutions

European GNSS Agency, 2018, Is Galileo inside your phone?, disponibil pe: https://www.gsa.europa.eu/newsroom/news/galileo-inside-your-phone

Paolo Dabove, 2014, What are the actual performances of GNSS positioning using smartphone technology?, disponibil pe: http://insidegnss.com/auto/novdec14- SOLUTIONS.pdf

Android, s.a., Raw GNSS Measurements, disponobil pe: https://developer.android.com/guide/topics/sensors/gnss#supported-devices

Frank van Diggelen, 2017, GNSS Analysis Tools form Google, disponibil pe: https://android-developers.googleblog.com/2017/10/gnss-analysis-tools-from- google.html