PPP ( — дословно «позиционирование высокой точности») — метод получения высокоточных координат (в плане и по высоте) местности сантиметровой точности с помощью глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) посредством получения поправок к эфемеридам орбит и бортовым часам всех видимых НКА от сетевого источника поправок.

В русскоязычной литературе встречается как Высокоточное местоопределение или Высокоточное местоопределение в абсолютном режиме.

PPP является одним из методов DGPS и разработан в компанией NovAtel(Канада) в 2005г как альтернативный метод корректировки координат в системе WGS-84. Метод не требует от непосредственного исполнителя наличия базовой станции (опорного приемника) и/или сигнала со спутников систем дифференциальной коррекции..

Принцип работы Принцип работы основан на разности фаз несущих частот L1 и L2 и ЭВИ (Эфемеридно-временная информация) таким образом PPP опирается на два общих источника информации: прямые наблюдения ЭВИ{https://gnss-expert.ru/?page_id=268 .

Метод PPP отличается от относительного метода спутниковых определений тем, что поправки вносятся в параметры орбит и часов, а не в измерения фаз несущих радиосигналов спутников ГНСС. Он схож с абсолютным методом определений.

Фазовые данные - это данные, которые приемник получает самостоятельно. Одним из прямых наблюдений для приёмника является "фаза несущей", т. е. не только сообщение синхронизации, закодированное в сигнале GNSS, но и то, идет ли волна этого сигнала "вверх" или "вниз" в данный момент. Фазы можно рассматривать как цифры после десятичной точки в количестве волн между данным спутником GNSS и приемником. Само по себе измерение фазы не может дать даже приблизительное положение, но как только другие методы сузили оценку положения до диаметра, соответствующего одной длине волны (примерно 20 см), информация о фазе может уточнить оценку.

Еще одним важным прямым наблюдением является "дифференциальная задержка" между сигналами GNSS разных частот L1 и L2. Поскольку основным источником ошибки определения положения спутника является ионосферная погрешность. Сигналы разных частот замедляются в ионосфере на разные величины. Измеряя разницу в задержках между сигналами разных частот, программное обеспечение приемника (или более поздняя постобработка) может моделировать и удалять задержку (вводит поправку) на любой частоте.

ЭВИ (эфемеридно-временная информация) - информация содержащей поправки к эфемеридам и времени бортовых часов навигационных спутников,вычисляется по результатам спутниковых наблюдений, выполняемых наземными постоянно-действующими станциями приема сигналов ГНСС с точно известными координатами .

Эфемеридная информация - это точные координаты спутников на орбите. Наблюдения (мониторинг спутниковой группировки) выполненные IGS и другими государственными и частными организациями с глобальными сетями наземных станций. Спутниковая навигация работает по принципу, что положения спутников в любой момент времени известны, но на практике это не так: микрометеориты, изменение давления солнечной радиации и т.д. влияют на траекторию полета. Соответственно орбиты не являются полностью предсказуемыми. Эфемериды, транслируемые спутниками, в сущности являются ранними прогнозами. Фактические же наблюдения за тем, где находились спутники, могут колебаться на несколько метров в течение нескольких часов. Таким образом можно вычислить погрешность фактического и ожидаемого местоположения ИСЗ и ввести поправку на туже величину.

Временная информации - содержит данные о задержке часов спутника.

Если упрощенно, ЭВИ и последующие ее использование, представляет собой решение обратной пространственной засечки, но с лучшей точностью координат исходных пунктов (в данном случае эфемерид) и приведенной временной шкалой (что позволяет более точно вычислить псевдодальности).

Информация об ЭВИ в виде отдельных файлов формируют в международных сервисных центрах обработки данных ГНСС наблюдений и предоставляют пользователям из различных стран через специализированные Интернет-ресурсы (SOPAC — Scripps Orbit and Permanent Array Centre и IGS). Файл несет в себе точные значения эфемерид и поправок часов спутников, информация о задержке спутникового сигнала в ионосфере и тропосфере и пр.. Продолжительность спутниковых наблюдений на точке, должна составлять не менее получаса в противном случае пост обработка сырых данных и файла поправки не возможна.

Файлы эфемерид и поправок к часам навигационных спутников собранные более чем с 400 станций и предоставленные через сетевой сервис могут иметь вид:

— Ожидаемые (Predicted), по которым возможна обработка результатов измерений методом PPP в режиме реального времени;

— Быстрыми (Rapid), доступными через промежуток от нескольких часов до двух суток (пост обработка результатов измерений);

— Окончательными (Final), доступными через 2–3 недели (пост обработка результатов измерений). .

Для определения координат местоположения методом PPP достаточно наличие данных с нескольких станций, расположенных глобально, на взаимном расстоянии 1000-2000 км.

Сравнение с другими методами DGPS Метод PPP часто путают с относительными (квазидифференциальными) методами космической геодезии (статика, кинематика, stop & go и особенно RTK), поскольку состав исходной информации тот же, что и в относительных методах: эфемериды и бортовая шкала времени. В отличие от PPP, RTK не предполагает постобработку и не требует знание точных поправок спутниковых орбит и бортовых часов, он использует фазовые измерения в режиме реального времени. В РРР-методе вся информация о поправках является апостериорной, то есть она получается в результате наблюдения спутниковой группировки одним или сетью опорных GNSS приемников с известными координатами и реализуются службой точного позиционирования.

Так же метод PPP существенно отличается, от систем типа SВAS, как охватом, покрываемой территорией, так и методом передачи поправок. В методе типа SBAS ошибки дифференцируют с помощью одной или нескольких наземных базовых станций с точно известными позициями (географическими координатами в глобальной системе WGS84, ПЗ-90 и т. д.) и передают (ретранслируют) через спутники связи, в отличие от PPP, в котором информация о поправках локализуется на сервере и передается через наземный канал связи (линии ВОЛС или GSM). Метод PPP так же как и Систем типа SВAS не предусматривает региональный охват плоских систем координат (МСК-СРФ).

Основным отличием PPP от кинематики реального времени (RTK) заключается в том, что PPP не требует доступа к данным наблюдений из одного или нескольких близко размещаемых базовых станций, и тем, что в PPP реализуется псевдоабсолютное позиционирование вместо относительного определения от опорной станции в RТК. Что отличает метод PPP от, эксклюзивных (локальных) решений RTK, в котором источником поправок служить другой (опорный) приемник, каналом связи — радиомодем, а системы координат как правило плоская региональная и/или условная, ограниченная мощностью радиомодема в радиусе 2-3 км.

Причиной путаницы как правило является схожесть методов передачи поправок в новых методах позиционирования основанных на методе кинематики реального времени (RTK) в которых источником поправок служит доступный локально сетевой сервис, каналом связи (передачи поправок) служат те же сети формата GSM (мобильный интернет через сим-карту), а так же наличие базовых референцстанций размещенных достаточно плотно (через каждые 50 км). Что обусловлено охватом общей плеяды спутников радиусом 20-30 км. Для PPP метода плотность базовых станций гораздо меньше и составляет 12 станций на всю территорию России. Методическая дальность приема поправок PPP-метода практически не ограниченна. Эффективность метода при использовании одно-частотного приемника значительно (на порядок) ниже, но в интересах снижения стоимости конечного оборудования рассматривается для практического применения. Устранение тропосферной погрешности осуществляется по модели, ионосферных погрешностей за счет двух-частотного приема.

способPPPSBASRTKСетевое RTK (RTK Networks)Real-Time PPPОхватГлобальныйГлобальныйЛокальный (2 км от базовой станции)Региональный (20-30 км от базовой станции)ГлобальныйСпособ передачи поправокСформированный файл поправокРадиосигналРадиосигналGSMGSM/РадиосигналИсточник поправокГлобальный СерверСпутник Связиопорный приемник с Радио модемомЛокальный СерверГлобальный Сервер/Спутник Связи система координаттолько WGS84 (географическая гр. мин. сек)ПЗ-90, WGS84, и т. д. (географическая гр. мин. сек)условная (прямоугольная метрическая)МСК-РФ (прямоугольная метрическая)только WGS84 (географическая гр. мин. сек)сбор информациисеть опорных приемников наземный сегмент GNSSопорный приемник (1 базовая станция)сеть базовых референцных станцийсеть опорных приемниковОператорЧастная компанияГосударство (в лице Министерства обороны)Частное лицоЧастная компанияЧастная компанияИнформацияЭВИЭВИфазоваяфазоваяЭВИ

Моделирование Моделирование: тропосферная задержка корректируется с использованием модели UNB, разработанной Университетом Нью-Брансуика. Однако большая часть тропосферной задержки сильно варьируется и не может быть смоделирована с достаточной точностью. Моделирование также используется в приемнике PPP для коррекции волновых эффектов.

Виды PPP

В настоящее время известно о реализации метода PPP без разрешения целочисленной неоднозначности псевдофазовых измерений (Float PPP), с разрешением целочисленной неоднозначности псевдофазовых измерений (PPP-AR или Interger PPP), с использованием дополнительных атмосферных коррекций в пределах локальной области (PPP-RTK) и режим реального времени с уточненными эфемеридами и моделью ухода шкалы часов (RT-PPP).

PPP (Float PPP) — Стандартный метод высокоточного абсолютного определения местоположения. Точность местоопределения 1-3 см доступна после 6-12 часов наблюдения и последующей обработки измерений. При этом финальная ЭВИ от Международной ГНСС службы (InternationalGNSSService, IGS), обеспечивающая указанную точность, доступна только через 2 недели после проведения измерений. Такое время ожидания является неприемлемым для ряда практических приложений.

PPP-AR (Integer PPP) или Метод высокоточного абсолютного определения местоположения с разрешением целочисленной неоднозначности псевдофазовых измерений. В сущности своей является сочетанием методов PPP и PPK. Точность измерений с использованием одной системы ГНСС составляет в плановом плановом положении 7-10 мм и 33 мм в высотном для PPP и 5 - 6 мм в плановом и 28 мм в высотном для PPP-AR.. Указанная точность, доступна только через 2 недели после проведения измерений. При Этом точности достигаемые методом PPK варьируются от 0.01 m +/-0.5 ppm мм в плане до 0.02 m +/-1.0 ppm по высоте при максимальном радиусе охвата PPK, 25 -30 км от базы.