Настройка ртк базы и ровера через gprs
При ежедневной эксплуатации ГНСС- приемника, геодезист как правило использует стандартный набор инструментов для выполнения работ: съемка, вынос, импорт и экспорт данных.
Для упрощения работы и дополнительной визуализации добавляет карт. подложки, использует дополнительные инструменты расчетов объемов, площадей, подключает периферийные устройства (дальномеры, трассоискатели) и т.д.
Для современного полевого ПО не требуется постоянная настройка оборудования после каждого запуска ГНСС- приемника.
Запись статики, запуск приемника в режиме базы или ровера, по УКВ или GSM со всеми выходящими параметрами, для геодезиста сводится к простому выбору заранее подготовленного сценария запуска ГНСС- приемника. В ПО LandStar7 они называются Стили.
Для более «гибкой» настройки и полного раскрытия функционала любого сложного оборудования нужны дополнительные инструменты. Раньше для настройки приходилось пользоваться проводами позволяющими соединить приемник с компьютером и дополнительно устанавливать специальные программы для настройки оборудования.
Сейчас же, на смену постоянно теряющимся или приходящим в негодность проводам пришел встроенный Wi-Fi модуль, который стал уже привычным понятием, идущим в комплекте с ГНСС-приемником. Он позволил вывести полноценное ПО для настройки уже в сам приемник, что намного упростило процесс конфигурации полевого комплекта оборудования посредством Веб-интерфейса (WebUi).
Через Web-интерфейс, например, можно выгрузить статику без проводов или настроить и запустить приемник в качестве базы без полевого ПО, подключившись через браузер любого ПК, планшета или смартфона по Wi-Fi.
И это лишь малая часть функционала.
Почему через Веб-интерфейс настройка приемников более гибкая, чем через LandStar7
ПО LandStar7 ориентировано в первую очередь для выполнения повседневных полевых работ. LS7 имеет возможность произвести базовые настройки Стилей для различных сценариев работы комплекта оборудования, но произвести весь спектр настроек можно только через WebUi приемника.
Представьте такую ситуацию. Вы работаете от полевой базы, поправки передаете через интернет.
В один прекрасный момент пропадает интернет сигнал, но можно продолжить работу переключившись на УКВ. Для перенастройки базы не обязательно бежать к ней с единственным контроллером.
Рассмотрим подробнее основные моменты при настройке передачи данных через WebUi.
Настройка передачи поправок через WebUi
- как подключиться к Веб- интерфейсу (WebUi)
Для подключения к WebUi нам нужен приемник PrinCe i-серии и компьютер с Wi-Fi или мобиильное устройство.
Необходимо включить приемник, чтобы он начал раздавать Wi-Fi. Как и обычный роутер он является «точкой доступа».
Найдите сеть GNSS-******* ( ******* - серийный номер вашего приемника) и подключитесь к ней, пароль при первом запуске 12345678 в дальнейшем его можно сменить.
После подключения к сети зайдите в любой браузер и введите в строке поиска 192.168.1.1 Откроется приветственное окно где необходимо ввести Имя пользователя и Пароль (логин admin пароль password ).
В левой части Web- интерфейса расположен список разделов для просмотра информации о текущем состоянии приемника и настройки параметров.
Очень часто при организации связи между Базой и Ровером по сети Интернет мы используем подключение по NTRIP. Что же это такое?
Данный протокол позволяет организовать подключение неограниченного количества пользователей с обязательной авторизацией, выбором Базовой станции (точки доступа), а также получать некоторые атрибуты работы клиентов: их местоположение, режим работы, версию NTRIP-клиента, количество спутников и возраст поправок. Для сравнения, в протоколе TCP/IP все эти данные отсутствуют и подключиться к БС может любой, зная ее IP-адрес и Порт.
В протокол NTRIP входят следующие составные части: сервер, кастер и клиент — все эти компоненты являются программным обеспечением, поэтому могут быть установлены на приемнике, контроллере или ПК.
Взаимодействие этих программ происходит следующим образом:
1. NTRIP-сервер подключается к источнику поправок (БС или сеть БС) и направляет поток корректирующей информации на NTRIP-кастер. Для соединения с кастером по его IP-адресу и порту NTRIP-сервер сообщает также точку доступа, через которую будет происходить обмен поправками, и пароль от нее.
Если пароль неверен либо точка доступа не существует – возникает ошибка и поток поправок не передается на кастер.
Если подключение прошло успешно, то поправки поступают на указанную точку доступа кастера.
2. Ровер обращается к NTRIP-клиенту за поправками, а клиент обращается на NTRIP-кастер, указывая его IP-адрес, порт, точку доступа (либо осуществляется запрос полного списка точек доступа, а затем происходит выбор необходимой), логин и пароль.
Функционал VRS или подключения к ближайшей Базовой станции реализован следующим образом: NTRIP-кастер сообщает VRS-процессору координаты ровера для генерации виртуальной БС, а затем VRS-процессор передает на кастер поправку от виртуальной БС для соответствующего ровера. Либо основываясь на координатах пользователя происходит перенаправление потока поправок от ближайшей станции.
При успешном подключении клиента к NTRIP-кастеру осуществляется передача потока поправок с Базовой станции на Ровер через соответствующую точку доступа.
К сожалению, я не нашел на Хабре упоминаний о замечательной библиотеке для обработки сырых измерений – RTKLib. В связи с этим рискнул написать немного о том, как с её помощью можно получить сантиметры в относительной навигации.
Цель простая – обратить внимание общественности.
Сам я только недавно начал работать с этой библиотекой и был поражен её возможностями для простых смертных. В интернете достаточно много информации о практических примерах, но хотелось попробовать самому — и вот результат.
Итак, процесс в общем виде выглядит следующим образом:
Допустим, у нас есть два ГЛОНАСС/GPS приемника, с которых мы умеем получать сырые измерения (raw data). Сырыми они называются потому, что являются первичным материалом для обработки – псевдодальности, доплер, фазовые измерения…
С помощью утилиты STRSVR из состава библиотеки RTKLib нам необходимо записать два потока данных – один от базовой станции, которая будет неподвижно стоять, и второй – от ровера, который планируем перемещать. Запись от базы желательно стартовать заранее, минут за 10-15 до записи ровера.
В моем случае база находилась на крыше здания, а с ровером выходил на улицу. Для записи использовал два ноутбука.
1) Настраиваем Input – Serial обоих ноутах, это поток от GNSS приемника.
2) Output – File, это будет у нас файл сырых измерений.
3) Пускаем базу на запись – Start и неторопливо идем на открытую местность.
Для небольшой демонстрации распечатал лист А4 с буквой H, которую хотел обвести антенной, точнее основанием под установку на штатив. Антенна TW3440 производства Канадской компании Tallysman с заказной подстилающей поверхностью 30х30 см.
4) Располагаемся на мостовой, ставим ровер на запись и пытаемся медленно обвести буковку. Хоть на ровере стоит частота выдачи 5Гц, лучше уж все сделать тщательно.
5) По окончанию обводки сворачиваемся и идем смотреть что получилось.
6) Скидываем оба файла на один компьютер и приступаем к обработке.
7) Первое – надо из сырых данных получить стандартные RINEX файлы. В этом нам поможет RTKCONV:
8) Указываем путь к файлу с сырыми данными, а так же папку, куда программа поместит RINEX, формат сырых данных, в моем случае это NVS BINR и в настройках ставим галочки GPS и GLO, остальное можно не трогать.
9) Жмем Convert и получаем файлы для ровера и потом для базы, лучше их расположить в соответствующих папках Base и Rover.
10) Далее самое интересное – пост-обработка. Открываем утилиту RTKPOST.
11) Жмем Options, вкладка Settings 1, в настройке режима указываем Kinematic для обработки относительных измерений. Ставим галочки GPS и GLO, можно потом поиграться с настройками.
12) Вкладка Output – можно выставить формат выходных данных, например NMEA.
13) Важный момент – вкладка Positions, тут надо указать координаты базовой станции, либо взять их из заголовка, либо путем усреднения за период записи. Чем точнее знаем координаты базы тем точнее будут абсолютные координаты ровера.
Для примера укажем RINEX Header Position – взять из заголовка файла.
14) Нажимаем ОК и переходим в основное окно, там в поле Rover указываем путь к RINEX файлу ровера, ну и для базы путь к соответствующему файлу. Нажимаем Execute и ждем результат. После обработки можем посмотреть результат, нажав на Plot.
15) Внизу из рисунка видно, что решений с сантиметровой точностью получено 97.3%, остальное — это плавающее решение, точность которого значительно хуже.
На этом пока все.
Если кому будет интересно, могу написать как реализовать RTK режим.
Так же неплохо бы узнать ваше мнение: в каких не очевидных приложениях можно использовать решения с сантиметровой навигацией?
Этим циклом статей я хотел бы рассказать хабраобществу о технологиях пакетной передачи данных в сетях мобильных операторов. Мы рассмотрим принципиальные схемы Packet Switched (PS) Core Network, заглянем в стек протоколов используемых для коммуникации между различными сетевыми элементами, а также более подробно рассмотрим функции основных элементов, которые позволяют нам использовать пакетную передачу в мобильных сетях. Конкретно в этой статье речь пойдет о самых распространенных на данный момент технологиях GPRS/EDGE.
История
Итак, что же мы имели в плане передачи данных в начале развития мобильных сетей операторов.
Начнем наш «отсчет» с т.н. CSD [Circuit Switched Data]. Данная технология появилась в стандарте GSM и позволяла устанавливать соединения с помощью модема, встроенного или подключенного в аппарат абонента, при этом абоненту на передатчике базовой станции выделялся все лишь один таймслот (TS), скорость передачи не превышает 9,6 кбит/с.
Передача данных с помощью CSD, практически ничем не отличается от обычного голосового вызова, т.к. на время вызова Вы полностью занимаете канал и посему тарификация такого соединения осуществляется поминутно и естественно на заре развития мобильных сетей была отнюдь не малой.
Следующим этапом развития передачи данных в мобильных сетях, стало улучшение технологии CSD — появилась технология HSCSD (en) [High Speed CSD]. Использование этой технологии позволило увеличить скорость передачи данных за счет объединения 4 TS + была увеличена пропускная способность одного канала до 14,4 Кбит/с за счет использования «упрошенных» методов корректировки ошибок. Тем самым максимальная пропускная способность для HSCSD составляла 57,6 Кбит/с.
Несмотря на небольшую скорость передачи и поминутную тарификацию, эта технология продолжает пользоваться популярностью для передачи небольших объемов данных в системах, например, охранных сигнализаций (показания счетчиков, индикаторов), прежде всего из-за простоты использования на современных аппаратах.
Все изменилось с появлением (спецификации Phase 1 появились в 2000/2001 гг.) пакетной технологии передачи данных — GPRS [General Packet Radio Service], которая существенно увеличила пропускную способность канала передачи данных (максимальная скорость передачи, при условии использования 8 TS — 171,2 кбит/с), а также использовала коммутацию пакетов, в отличие от коммутации каналов в CSD/HSCSD, что позволило более эффективно использовать ресурсы на базовых станциях, но в то же время эта технология «потребовала» внесения в структуру сети дополнительных элементов — SGSN, GGSN.
Принципиально технология EDGE [Enhanced Data rates for GSM Evolution] практически ничем не отличается от GPRS, т.к. может быть реализована на уже существующей сети. Изменения при внедрении EDGE касаются изменения схем кодирования на радиоинтерфейсе, а также изменения ПО на сетевых элементах. Максимальная скорость, которую может предоставить EDGE составляет 473,6 кбит/с (8 тайм-слотов x 59,2 кбит).
- высокую скорость передачи
- меньшее время на открытие сессии
- более выгодные тарифы использования
- тарификация по объему переданных данных, а не поминутно
- не занимать весь канал на время передачи данных
Схема сети
Что же из себе представляет т.н. PS Core Network? Давайте взглянем на принципиальную схему GSM архитектуры.
Пояснения к схеме:
AuC — Authentification Centre
BSC — Base Station Controller
BTS — Base Transceiver Station
CGF — Charging Gateway Function
EIR — Equipment Identification Register
GGSN — Gateway GPRS Support Node
GMSC — Gateway MSC
HLR — Home Location Register
ISDN — Integrated Services Digital Network
MSC — Mobile Switching Center
PSDN/PDN — Public Switched Data Network/Packet Data Network
PSTN — Public Switched Telephone Network
SGSN — Serving GPRS Support Node
VLR — Visiting Location Register
Основным элементом в сетевой архитектуры GPRS, является SGSN. Как видим из схемы, SGSN связан различными интерфейсами с большинством элементов архитектуры GSM сети. Неотъемлемым «спутником» SGSN'а в пакетной сети оператора является GGSN, который является своеобразным мостом между IP Backbone оператора и другими Packet Data Networks (PDN). Железным исполнением GGSN может выступать «обычный» роутер Cisco, но также есть отдельные решения от вендоров Nokia Siemens Networks (NSN), Huawei, etc. В большинстве случаев на сети оператора присутствует несколько подобных элементов, что в свою очередь определяется емкостью сети и нагрузкой на территории.
- предоставлять абонентам возможность передавать и получать пакетные данные
(mobile internet/wap/mms/intranet) - проводить аутентификацию и авторизацию абонентов
- предоставлять биллинговые данные оператору
- передавать SMS_over_IP
- предоставлять интерфейсы для государственных органов
- контролировать и обновлять данные об абонентах в HLR/MSC, т.н. Mobility Management
- осуществлять управление сессиями пользователей
Принцип работы
Вкратце, принцип работы пакетной сети можно можно описать так:
1. выделение ресурсов для пакетной передаче на стороне контроллера базовых станций*
* — при этом учитывается приоритет голосовых сервисов.
2. проведение процедуры аутентификации абонента (GPRS Attach), включая идентификацию терминала абонента, т.н. IMEI Check*
* — является опциональным.
3. обновление информации о местоположении абонента в HLR
4. согласование ключей шифрования потока
5. установление коммуникации между оконечным устройством абонента и PS Core Network, что в терминологии архитектуры GPRS/EDGE называется активацией PDP (Packet Data Protocol) Context'а и зависит от типа запрашиваемых данных — Mobile internet/Intranet/Wap/MMS/SMS_over_IP
6. после окончания использования услуг пакетной передачи, производиться отключение абонента — деактивация PDP Context'а
7. в случае, если терминальное устройство абонента настроено не на постоянный коннект с пакетной сетью (проверить это на большинстве аппаратов можно в Меню -> Настройки -> Подключение устройств -> Пакетные данные -> Пакетное подключение -> По требованию/Постоянный доступ), то будет произведенная операция, обратная начальной аутентификации и авторизации абонента, т.н. GPRS Detach.
Более детально этот раздел мы рассмотрим во второй части статьи. Определим, какие данные передаются во время процесса авторизации, а также какие данные хранятся на стороне абонента/SGSN'а, коснемся немного алгоритмов шифрования, используемых в архитектуре GPRS/EDGE.
Перспективы
Перспективными технологиями, которые могут улучшить технологии GPRS/EDGE являются их прямые «наследники» — EGPRS2/Evolved EDGE, которые поддерживают такие вендоры, как Nokia Siemens Networks (NSN) и Nortel (технологии были стандартизированы 3GPP Rel-7).
Для перехода к Evolved EDGE достаточно провести апгрейд ПО на действующей сети EDGE, при этом поставщики обещают, что технология Evolved EDGE может более, чем вдвое повысить эффективность использования спектра, если сравнивать с тем, как это сделано в EDGE.
В частности, после перехода на новый стандарт, пользователям станет доступно скачивание данных из сети со скоростями вплоть до 1.2 Мбит/с (Downlink — направление от базовой станции к абоненту), пересылка данных в направлении к базовой станции (Uplink) со скоростью до 473 кбит/с.
По заявкам производителей, такой путь эволюции технологии GSM обеспечит для операторов эффективный по стоимости переход к технологиям следующих поколений, в частности — LTE и полную совместимость по услугам между GSM и следующими поколениями мобильной передачи данных.
Заключение
В конце статьи хотел написать, что это мой первый топик на хабре, чтобы сильно не пинали и все такое… но потом решил не писать, т.к. как же можно понять понравилась статья или нет, если нет критики со стороны читателей. Посему, вопросы/замечания/уточнения/угрозы приветствуются, если понравиться статья, то все это будет учтено в следующих работах.
Читайте также: