Satelliitti- ja pseudoliittinavigoinnin tukiasemaratkaisu
Munter, Juha (2011)
Munter, Juha
Hämeen ammattikorkeakoulu
2011
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201105208834
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201105208834
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli suunnitella ja toteuttaa reaaliaikaisen kinemaattisen paikannuksen tukiasemaratkaisu, joka kykenee käyttämään paikan- ja nopeudenmäärityksessä sekä satelliitti- että pseudoliittisignaaleja. Tukiasemaratkaisua tullaan käyttämään Space Systems Finlandin Harbour Environment Pseudolites -järjestelmässä, jonka tarkoitus on laajentaa reaaliaikaisen kinemaattisen paikannuksen käyttöä sellaisiin käyttöympäristöihin, joissa luotettava kokoaikainen yhteys satelliitteihin on syystä tai toisesta mahdotonta.
Järjestelmä perustuu maanpäällisten GPS L1 -signaalilähteiden – pseudoliittien – käyttöön reaaliaikaisessa kinemaattisessa paikannuksessa satelliittisignaalien lisäksi. Pseudoliittien käyttö mahdollistaa navigoinnin tilanteissa joissa satelliittisignaalien kulkutie vastaanottimelle katkeaa esimerkiksi liikkuvien laitteiden takia, parantaa mittaustarkkuutta ja nopeuttaa sijaintiratkaisun palautumista käyttöön tilanteissa, joissa signaalit syystä tai toisesta katkeavat. Järjestelmä koostuu tyypillisesti yhdestä tai useammasta pseudoliitistä, yhdestä tai useammasta tukiasemasta ja yhdestä tai useammasta liikkuvasta vastaanottimesta. Tukiasema lähettää jatkuvasti liikkuvalle vastaanottimelle pseudoetäisyyteen ja kantoaallon vaiheeseen perustuvaa mittausdataa, jonka avulla liikkuva vastaanotinlaite kykenee laskemaan oman suhteellisen sijaintinsa erittäin tarkasti ja luotettavasti.
Tukiasemaratkaisu toteutettiin parhaiten vaatimuksiin sopivin komponentein, jotka konfiguroitiin suunnittelun ja testauksen tuloksena optimaalisella tavalla, ja joiden käyttämät viestityypit ja protokollat määriteltiin olosuhteita parhaiten hyödyntäviksi. Testauksessa tukiasemaratkaisu havaittiin toimivaksi ja se vastasi vaatimusmäärittelyjä. Laitteistoa ei saatu toimimaan kokonaan standardimuotoisin viestein, sillä viestityypin käytössä oleva versio ei tukenut pseudoliittisignaalien käyttöä. Tulevaisuutta ajatellen kehityskohteena on seuraavan pseudoliitteja tukevan standardin käyttöönoton yhteydessä viestityyppien muuttaminen standardimuotoisiksi helpottamaan eri laitevalmistajien laitteiden käyttöä keskenään.
Järjestelmä perustuu maanpäällisten GPS L1 -signaalilähteiden – pseudoliittien – käyttöön reaaliaikaisessa kinemaattisessa paikannuksessa satelliittisignaalien lisäksi. Pseudoliittien käyttö mahdollistaa navigoinnin tilanteissa joissa satelliittisignaalien kulkutie vastaanottimelle katkeaa esimerkiksi liikkuvien laitteiden takia, parantaa mittaustarkkuutta ja nopeuttaa sijaintiratkaisun palautumista käyttöön tilanteissa, joissa signaalit syystä tai toisesta katkeavat. Järjestelmä koostuu tyypillisesti yhdestä tai useammasta pseudoliitistä, yhdestä tai useammasta tukiasemasta ja yhdestä tai useammasta liikkuvasta vastaanottimesta. Tukiasema lähettää jatkuvasti liikkuvalle vastaanottimelle pseudoetäisyyteen ja kantoaallon vaiheeseen perustuvaa mittausdataa, jonka avulla liikkuva vastaanotinlaite kykenee laskemaan oman suhteellisen sijaintinsa erittäin tarkasti ja luotettavasti.
Tukiasemaratkaisu toteutettiin parhaiten vaatimuksiin sopivin komponentein, jotka konfiguroitiin suunnittelun ja testauksen tuloksena optimaalisella tavalla, ja joiden käyttämät viestityypit ja protokollat määriteltiin olosuhteita parhaiten hyödyntäviksi. Testauksessa tukiasemaratkaisu havaittiin toimivaksi ja se vastasi vaatimusmäärittelyjä. Laitteistoa ei saatu toimimaan kokonaan standardimuotoisin viestein, sillä viestityypin käytössä oleva versio ei tukenut pseudoliittisignaalien käyttöä. Tulevaisuutta ajatellen kehityskohteena on seuraavan pseudoliitteja tukevan standardin käyttöönoton yhteydessä viestityyppien muuttaminen standardimuotoisiksi helpottamaan eri laitevalmistajien laitteiden käyttöä keskenään.