MEMS Sensors in Car Navigation and Car Fleet Management

W artykule przedstawiono najnowocześniejsze rozwiązania konstrukcyjne czujników inercjalnych, stanowiących wraz z systemem GPS zintegrowany system nawigacyjny. Odkąd systemy INS są w stanie pracować w warunkach, w których występuje ograniczony dostęp do sygnału satelitarnego GPS, wydają się być one bardzo dobrym uzupełnieniem i potencjalną alternatywą nawigacyjnych systemów satelitarnych. Trendy w kierunku zintegrowania obu systemów związane są ściśle z uzyskaniem wysokiej dokładności wyznaczanej pozycji, obniżeniem wagi oraz kosztów. Szybki rozwój technologii MEMS na pewno sprosta tym wszystkim wymaganiom i w niedalekiej przyszłości wejdzie zdecydowanie w skład kompletnego systemu nawigacyjnego pojazdu.The latest solutions concerning inertial navigation systems are presented in the paper. INS sensors can be easily bounded up with GPS system to build integrated navigation system. Since INS devices can work in situations where there is a GPS signal degradation, they seem to be ideal supplement and potential choice for navigation systems. For certain, this technology will realize all the requirements concerning: getting high accuracy, reducing weight and costs and above all - increasing reliability of working. Fast development of MEMS sensors will for sure be up to all these requirements and in the near future they will be definitely used in complete car navigation system

Initial analysis of the accuracy of position determination using ASG-EUPOS NAVGEO (RTK VRS) service

Tyt. z nagłówka.Bibliogr. s. 118.System ASG-EUPOS, stanowiący część projektu EUPOS (European Position Determination System), jest nowym wielofunkcyjnym systemem precyzyjnego satelitarnego pozycjonowania w Polsce. ASG-EUPOS udostępnia użytkownikom poprawki GNSS i surowe obserwacje rejestrowane przez 116 stacji referencyjnych, co zapewnia: precyzyjne pozycjonowanie w czasie rzeczywistym, postprocessing i wspomaga nawigację na całym obszarze kraju. W skład systemu ASG-EUPOS weszły punkty wcześniej zrealizowanych sieci: EUREF-POL, POLREF oraz EUVN zapewniające praktyczną realizację układu ETRF89 w Polsce. Jednym z serwisów zapewniającym pozycjonowanie w czasie rzeczywistym z najwyższą dokładnością jest serwis NAVGEO, który wykorzystuje technikę RTK VRS (Virtual Reference Station). Serwis NAVGEO udostępnia poprawki w formacie RTCM użytkownikom przy wykorzystaniu najnowszych technologii telekomunikacyjnych takich jak GPRS, UMTS bądź G3 na obszarze pokrycia sygnałem sieci telefonii komórkowych. Zważywszy na ogromny potencjał techniki RTK, zapewniającej centymetrową dokładność wyznaczania pozycji, autorzy zdecydowali się na przeprowadzenie testów w zakresie jej wykorzystania do tworzenia i aktualizacji baz danych map cyfrowych. Przeprowadzone testy działania serwisu NAVGEO oparto na pomiarach terenowych. Następnie wyniki pomiarów poddano analizie zarówno w zakresie dokładności pozycjonowania techniką RTK, jak i dostępności poprawek przesyłanych z wykorzystaniem transmisji bezprzewodowej. Eksperymenty pomiarowe przeprowadzono na lokalnej sieci testowej 30 punktów pomiarowych, których współrzędne wzorcowe wyznaczono techniką pomiarów statycznych z dokładnością milimetrową. Punkty pomiarowe zlokalizowano w różnych warunkach terenowych: otwarta przestrzeń (pełna dostępność sfery niebieskiej), tereny zadrzewione oraz w sąsiedztwie budynków. Pozycjonowanie techniką RTK wykonano w dwóch sesjach pomiarowych, przed wegetacją drzew oraz z występującymi już liśćmi na koronach drzew, przy wykorzystaniu najnowszych odbiorników Topcon HyperPro GNSS.ASG-EUPOS system, as a part of Project EUPOS (European Position Determination System), is a new multifunctional system of precise satellite positioning in Poland. It makes GNSS corrections and raw observations collected at 116 reference stations accessible to the users, what provides precise real time positioning, post-processing and supports navigation in the whole area of Poland. This new system, which is based on reference stations network including EUREF-POL, POLREF and EUVN points, accomplishes ETRF89 reference system. One of the most accurate real time positioning services provided by ASG-EUPOS is NAVGEO service, which is RTK VRS network solution. It enables streaming of RTCM corrections for mobile users by using the latest mobile communication technologies such as GPRS or UMTS in any area covered by a cell-phone network. Noting great potential of RTK technique (enabling positioning to centimeter accuracy), authors decided to put NAVGEO service into test as a potential tool for map and geographical databases updating. Our approach of testing the performance of this service is based on field experiments and the analysis of both the accuracy and availability of RTK data using mobile wireless transmissions. We investigate the advantages and disadvantages of this service. Experiments were conducted on the test marks which were determined by static occupation (below centimeter level of accuracy) under different conditions (opened areas and covered by trees and buildings). All the tests were performed in the various periods of time using the latest Topcon HyperPro GPS/GLONASS receivers.Dostępny również w formie drukowanej.SŁOWA KLUCZOWE: GNSS, ASG-EUPOS, pomiary RTK. KEYWORDS: GNSS, ASG-EUPOS, RTK technique surveying

Assessment of Static Positioning Accuracy Using Low-Cost Smartphone GPS Devices for Geodetic Survey Points’ Determination and Monitoring

Recent developments enable to access raw Global Navigation Satellite System (GNSS) measurements of mobile phones. Initially, researchers using signals gathered by mobile phones for high accuracy surveying were not successful in ambiguity fixing. Nowadays, GNSS chips, which are built in the latest smartphones, deliver code and primarily carrier phase observations available for detailed analysis in post-processing applications. Therefore, we decided to check the performance of carrier phase ambiguity fixing and positioning accuracy results of the latest Huawei P30 pro smartphone equipped with a dual-frequency GNSS receiver. We collected 3 h of raw static data in separate sessions at a known point location. For two sessions, the mobile phone was mounted vertically and for the third one—horizontally. At the same time, a high-class geodetic receiver was used for L1 and L5 signal comparison purposes. The carrier phase measurements were processed using commercial post-processing software with reference to the closest base station observations located 4 km away. Additionally, 1 h sessions were divided into 10, 15, 20 and 30 min separate sub-sessions to check the accuracy of the surveying results in fast static mode. According to the post-processing results, we were able to fix all L1 ambiguities based on Global Positioning System (GPS)-only satellite constellation. In comparison to the fixed reference point position, all three 1 h static session results were at centimeters level of accuracy (1–4 cm). For fast static surveying mode, the best results were obtained for 20 and 30 min sessions, where average accuracy was also at centimeters level

Position determination of control network points in the Smart Station technology using ASG-EUPOS system

Paper covers experiment results concerning usefulness of Leica Smartstation® for detailed horizontal and verical surveying. The experimental work was carried out in the university campus Kortowo during the modernization of ASG-EUPOS permanent station (especially in the northeastern territory of Poland, in June 2011). The analysis was performed to check the performance of this system for setting the control network points in this area. Each control point coordinates were determined using RTK real time service called NAWGEO (VRS, MAC and POJ). Obtained coordinates were compared to the results of static surveys (taken as the reference coordinates) in the system PUWG “2000” and Kronsztadt’86. Analyzed coordinate differences confirmed the characteristic accuracy of the RTK GNSS techniques. Reported accuracy of measured control points in most cases are in line with GUGiK recommendations

Comparison of digital terrain models obtained from Smart Station technology

Tworzenie Numerycznego Modelu Terenu (NMT) jest istotnym zadaniem, podejmowanym podczas opracowywania systemów informacji przestrzennej. Wykorzystanie zaawansowanego zestawu Smart Station firmy Leica, zapewniającego integrację technik satelitarnych z klasyczną tachimetrią, dostarcza szerokich możliwości pomiarowych (zarówno pozyskiwania danych przestrzennych, jak i niezależnie danych sytuacyjnych oraz wysokościowych). Obecnie NMT staje się standardowym produktem geoprzestrzennym i jest podstawową warstwą informacyjną wykorzystywaną przez systemy informacji geograficznej. W pracy odniesiono się do procesów związanych z pozyskiwaniem i aktualizacją danych przestrzennych technikami satelitarnymi RTK GNSS, które dają możliwość łatwej i szybkiej rejestracji danych, jak również do innowacyjnej technologii wyznaczania współrzędnych stanowiska za pomocą technologii Leica Smart Station. Zaprezentowano wyniki pomiarów tachimetrycznych i RTK, na podstawie których utworzono NMT typu GRID w oprogramowaniu Surfer 9 oraz przeprowadzono analizy porównawcze w zakresie uzyskanych efektów. Stwierdzono, że wyniki otrzymane z pomiarów satelitarnych są zbliżone do rezultatów z pomiaru tachimetrycznego. Dane z pomiaru RTK GNSS pozwoliły na wierne odtworzenie Numerycznego Modelu Terenu. W porównaniu z modelem opracowanym z danych pozyskanych tachimetrycznie, dla powierzchni utworzonych jako siatka GRID, stwierdzono średnią różnicę wysokości rzędu 0,05 m.Creating Digital Terrain Model (DTM) is one of the most important goals, which are to be considered in Spatial Information Systems. Usefulness of satellite systems with combination of classical methods gives an opportunity of horizontal and vertical measurements. Nowadays, Digital Terrain Model becomes a standard geospatial product and is the main information layer used in Geographic Information Systems. This paper presents the processes of acquiring and updating data using GNSS satellite techniques, which enable easy and quick automatic measurements, as well as innovative technology to determine the position coordinates using the Leica Smart Station technology. The results of measurements of Total Station and RTK are also presented. Based on these measurements, the GRID DTM was created using Surfer 9 software and comparative analysis of the results were performed. It was found that the results obtained from satellite measurements are similar to tacheometric results. Data obtained from RTK GNSS measurements allowed to reproduce DTM. Comparing to the model developed from tacheometric data, for surface mesh created as GRID, it was found that an average height coordinate difference was of the order of 0.05 m

Wstępna analiza dokładności wyznaczania pozycji przy wykorzystaniu serwisu ASG-EUPOS-NAVGEO (RTK VRS)

ASG-EUPOS system, as a part of Project EUPOS (European Position Determination System), is a new multifunctional system of precise satellite positioning in Poland. It makes GNSS corrections and raw observations collected at 116 reference stations accessible to the users, what provides precise real time positioning, post-processing and supports navigation in the whole area of Poland. This new system, which is based on reference stations network including EUREF-POL, POLREF and EUVN points, accomplishes ETRF89 reference system. One of the most accurate real time positioning services provided by ASG-EUPOS is NAVGEO service, which is RTK VRS network solution. It enables streaming of RTCM corrections for mobile users by using the latest mobile communication technologies such as GPRS or UMTS in any area covered by a cell-phone network. Noting great potential of RTK technique (enabling positioning to centimeter accuracy), authors decided to put NAVGEO service into test as a potential tool for map and geographical databases updating. Our approach of testing the performance of this service is based on field experiments and the analysis of both the accuracy and availability of RTK data using mobile wireless transmissions. We investigate the advantages and disadvantages of this service. Experiments were conducted on the test marks which were determined by static occupation (below centimeter level of accuracy) under different conditions (opened areas and covered by trees and buildings). All the tests were performed in the various periods of time using the latest Topcon HyperPro GPS/GLONASS receivers.System ASG-EUPOS, stanowiący część projektu EUPOS (European Position Determination System), jest nowym wielofunkcyjnym systemem precyzyjnego satelitarnego pozycjonowania w Polsce. ASG-EUPOS udostępnia użytkownikom poprawki GNSS i surowe obserwacje rejestrowane przez 116 stacji referencyjnych, co zapewnia: precyzyjne pozycjonowanie w czasie rzeczywistym, postprocessing i wspomaga nawigację na całym obszarze kraju. W skład systemu ASG-EUPOS weszły punkty wcześniej zrealizowanych sieci: EUREF-POL, POLREF oraz EUVN zapewniające praktyczną realizację układu ETRF89 w Polsce. Jednym z serwisów zapewniającym pozycjonowanie w czasie rzeczywistym z najwyższą dokładnością jest serwis NAVGEO, który wykorzystuje technikę RTK VRS (Virtual Reference Station). Serwis NAVGEO udostępnia poprawki w formacie RTCM użytkownikom przy wykorzystaniu najnowszych technologii telekomunikacyjnych takich jak GPRS, UMTS bądź G3 na obszarze pokrycia sygnałem sieci telefonii komórkowych. Zważywszy na ogromny potencjał techniki RTK, zapewniającej centymetrową dokładność wyznaczania pozycji, autorzy zdecydowali się na przeprowadzenie testów w zakresie jej wykorzystania do tworzenia i aktualizacji baz danych map cyfrowych. Przeprowadzone testy działania serwisu NAVGEO oparto na pomiarach terenowych. Następnie wyniki pomiarów poddano analizie zarówno w zakresie dokładności pozycjonowania techniką RTK, jak i dostępności poprawek przesyłanych z wykorzystaniem transmisji bezprzewodowej. Eksperymenty pomiarowe przeprowadzono na lokalnej sieci testowej 30 punktów pomiarowych, których współrzędne wzorcowe wyznaczono techniką pomiarów statycznych z dokładnością milimetrową. Punkty pomiarowe zlokalizowano w różnych warunkach terenowych: otwarta przestrzeń (pełna dostępność sfery niebieskiej), tereny zadrzewione oraz w sąsiedztwie budynków. Pozycjonowanie techniką RTK wykonano w dwóch sesjach pomiarowych, przed wegetacją drzew oraz z występującymi już liśćmi na koronach drzew, przy wykorzystaniu najnowszych odbiorników Topcon HyperPro GNSS

Usefulness of Nonlinear Interpolation and Particle Filter in Zigbee Indoor Positioning

Kluczem do algorytmu pozycjonowania wykorzystującego metodę fi ngerprinting jest ustanowienie skutecznej bazy danych na podstawie informacji z radiowych nadajników referencyjnych przy wykorzystaniu wskaźnika mocy odbieranego sygnału (RSSI). Tradycyjna metoda oparta jest na przeprowadzeniu kalibracji obszaru lokalizacji na podstawie wielu punktów pomiarowych i otrzymaniu dużej liczby próbek, co jest bardzo czasochłonne

Wykorzystanie protokołu NTrip/RTK w precyzyjnej nawigacji

One of the topics that has long been a subject of research is improving the safety and efficiency of automobile transportation. Because GNSS/RTK techniques have great potential (enabling positioning to centimeter accuracy), researchers are developing tools to put them to practical use for controlling vehicle motion for driver assistance. The combination of high-accuracy positioning information obtained from NTrip/RTK with high-precision INS sensors can support the latest concepts in vehicle-control systems (detection of relative vehicle position on a highway or collision avoidance). In this paper, we focus on evaluating the performance of NTrip/RTK solutions for accurate and precise car navigation. Our approach is based on field experiments and the analysis of both the accuracy and availability of RTK data using mobile wireless transmissions. We investigate the advantages and disadvantages of each component in the navigation system. Car experiments were conducted on test routes under different driving conditions. To demonstrate the versatility of mixed-receiver systems, both NovAtel and Trimble mobile receivers were connected via a CDMA network to an Ntrip broadcaster hosted by a Trimble NetR5 reference station receiver. Additional tests were performed using an NTrip stream delivered by a free-standing mount point obtaining data from the same reference receiver acting as an NTrip server.Jednym z szybko rozwijających się i budzących szerokie zainteresowanie wśród naukowców problemów jest zwiększenie bezpieczeństwa i wydajności transportu samochodowego. Ze względu na ogromny potencjał jaki posiada technika GNSS/RTK (dokładności centymetrowe), rozwijane są różnego rodzaju narzędzia, które pozwolą na jej praktyczne wykorzystanie do badań nad kontrolą ruchu pojazdów, głównie w celu zwiększenia bezpieczeństwa uczestników ruchu drogowego. Połączenie dokładnej informacji o pozycji uzyskanej z systemu NTrip/RTK z precyzyjnymi sensorami INS może w znacznym stopniu wspierać systemy kontrolujące ruch pojazdów (unikanie kolizji). W artykule przedstawiono wykorzystanie protokołu NTrip/RTK w precyzyjnej nawigacji. Omówiono wyniki eksperymentów polowych mających na celu analizę dokładności oraz dostępności danych RTK przy wykorzystaniu bezprzewodowej transmisji danych. Autorzy przedstawili wady i zalety każdego z komponentów skompletowanego systemu nawigacyjnego. Eksperymenty wykonano z wykorzystaniem pojazdu na przygotowanych trasach doświadczalnych, przebiegających w urozmaiconych warunkach. Wysokiej klasy odbiorniki NovAtel Propak OEMV3 oraz Trimble R7 zostały podłączone do NTrip castera (Trimble NetR5) przy wykorzystaniu bezprzewodowej transmisji danych (technologia CDMA). Dodatkowo przeprowadzono badania z wykorzystaniem tego samego odbiornika (Trimble NetR5), pełniącego funkcję wolnostojącego serwera dla systemu Ntrip

Wykorzystanie nieliniowej interpolacji oraz filtru cząsteczkowego w pozycjonowaniu wewnątrz pomieszczeń przy użyciu technologii Zigbee

The key to fingerprint positioning algorithm is establishing effective fingerprint information database based on different reference nodes of received signal strength indicator (RSSI). Traditional method is to set the location area calibration multiple information sampling points, and collection of a large number sample data what is very time consuming. With Zigbee sensor networks as platform, considering the influence of positioning signal interference, we proposed an improved algorithm of getting virtual database based on polynomial interpolation, while the pre-estimated result was disposed by particle filter. Experimental result shows that this method can generate a quick, simple fine-grained localization information database, and improve the positioning accuracy at the same time.Kluczem do algorytmu pozycjonowania wykorzystującego metodę fingerprinting jest ustanowienie skutecznej bazy danych na podstawie informacji z radiowych nadajników referencyjnych przy wykorzystaniu wskaźnika mocy odbieranego sygnału (RSSI). Tradycyjna metoda oparta jest na przeprowadzeniu kalibracji obszaru lokalizacji na podstawie wielu punktów pomiarowych i otrzymaniu dużej liczby próbek, co jest bardzo czasochłonne