Geodeettisen laitoksen GNSS-korjauspalvelu – toimivaa paikannusta

Kuluneen vuoden aikana on useissa lehdissä kirjoitettu Geodeettisen laitoksen ilmaisen satelliittikorjauspalvelun avautumisesta. Tämä merkittävä asia voi olla mukana muuttamassa paikannusteknologian tulevaisuutta.
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
Koemittaukset toteutettiin Ulvilassa helmikuussa tikkailta, sillä sula pelto oli liian pehmeä traktorille. Paikantimena käytettiin Trimblen EZ Guide 500 -ajo-opastinta, tiedonsiirtoon ja tulosten tallentamiseen muuttolaatikkoon piilotettua Samsung XCover Android-puhelinta ja Lefebure NTRIP Client-sovellusta.
Koemittaukset toteutettiin Ulvilassa helmikuussa tikkailta, sillä sula pelto oli liian pehmeä traktorille. Paikantimena käytettiin Trimblen EZ Guide 500 -ajo-opastinta, tiedonsiirtoon ja tulosten tallentamiseen muuttolaatikkoon piilotettua Samsung XCover Android-puhelinta ja Lefebure NTRIP Client-sovellusta.
Uudistettuun FinnRef-verkkoon kuuluu 19 huipputarkkaa Javadin laitteilla varustettua tukiasemaa ympäri Suomea. Verkon tärkeimpien tutkimustehtävien lisäksi tukiasemilta saadaan myös tietoa satelliittipaikannusjärjestelmien hetkellisistä virheistä, joiden perusteella Geodeettinen laitos tarjoaa paikkakohtaisesti laskettua korjaussignaalia netin kautta ilmaiseksi. Kuvan tukiasema sijaitsee Mikkelissä. (Kuva: S. Marila)
Uudistettuun FinnRef-verkkoon kuuluu 19 huipputarkkaa Javadin laitteilla varustettua tukiasemaa ympäri Suomea. Verkon tärkeimpien tutkimustehtävien lisäksi tukiasemilta saadaan myös tietoa satelliittipaikannusjärjestelmien hetkellisistä virheistä, joiden perusteella Geodeettinen laitos tarjoaa paikkakohtaisesti laskettua korjaussignaalia netin kautta ilmaiseksi. Kuvan tukiasema sijaitsee Mikkelissä. (Kuva: S. Marila)
Lefebure NTRIP Client android -sovelluksen oikeat asetuksen GL:n korjauksen käyttämiseksi. Ensimmäisellä yhteyskerralla ”Refresh Stream List” hakee luettelon käytettävissä olevista tukiasemista. Paikkakohtaisen korjauksen saa valitsemalla tukiasemaksi DGNSS_VERKKO ja vanhoilla laitteilla DGNSS_VERKKO12. Kirjoitimme testiemme perusteella suomenkielisen käyttöohjeen sovelluksen asetusten säätämiseksi. Ohje on ladattavissa GL:n sivuilta osoitteessa: http://euref-fin.fgi.fi/fgi/fi/paikannuspalvelu/ukk
Lefebure NTRIP Client android -sovelluksen oikeat asetuksen GL:n korjauksen käyttämiseksi. Ensimmäisellä yhteyskerralla ”Refresh Stream List” hakee luettelon käytettävissä olevista tukiasemista. Paikkakohtaisen korjauksen saa valitsemalla tukiasemaksi DGNSS_VERKKO ja vanhoilla laitteilla DGNSS_VERKKO12. Kirjoitimme testiemme perusteella suomenkielisen käyttöohjeen sovelluksen asetusten säätämiseksi. Ohje on ladattavissa GL:n sivuilta osoitteessa: http://euref-fin.fgi.fi/fgi/fi/paikannuspalvelu/ukk

Paikkatiedon avoimuuden ja saatavuuden kehitys lähti nousukiitoon maaliskuussa 2007, kun Euroopan parlamentti ja neuvosto vahvistivat direktiivin ”Euroopan yhteisön paikkatietoinfrastruktuurin (INSPIRE) perustamisesta”. Koska paikkatiedon käytettävyyden ongelmat olivat samoja eri hallinnonaloilla, oli perustettava koko yhteisön käytettävissä olevia järjestelmiä. Vuonna 2011 Valtioneuvosto teki periaatepäätöksen julkisen sektorin avoimen datan saatavuuden parantamisesta. Osana tätä kehitystä esimerkiksi Maanmittauslaitos laati Paikkatietoikkunan, jossa on valtavan paljon maanomistajaa kiinnostavaa aineistoa helposti selattavissa ja ennen kaikkea omaan käyttöön ladattavissa.

Samaa työtä on tehty Geodeettisella laitoksella (GL), joka on kartoituksen ja paikannuksen tieteellistä perustaa tarjoava tutkimus- ja asiantuntijalaitos. GL esimerkiksi ylläpitää maamme koordinaatti- ja korkeusjärjestelmiä sekä toteuttaa painovoiman seurantamittauksia. Laitoksen oma satelliittipaikannuksen FinnRef-verkko tarvitsi juuri sopivasti uudistamista direktiivin tullessa voimaan, joten GL käynnisti verkkonsa päivityksen moderniksi GNSS-verkoksi Maa- ja metsätalousministeriön lisärahoituksen turvin.

Uudistettu FinnRef-verkko mahdollistaa myös useiden erilaisten paikannuspalveluiden toteuttamisen. Eräs palveluista on DGNSS-palvelu, jossa kukin FinnRef-tukiasema vastaanottaa paikannussatelliittien lähettämää dataa ja laskee aikaeron perusteella etäisyydet satelliittien ja vastaanottimen välille. Koska FinnRef-asemien koordinaatit tunnetaan tarkasti, voidaan laskea mitatun etäisyyden virhe. Todellisen ja havaitun etäisyyden erotus lähetetään käyttäjälle korjauksena.

MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY

Kun käyttäjän paikannin huomioi korjaukset, paranee paikannustarkkuus. Yksittäisen tukiaseman korjauksen käytettävyys kuitenkin heikkenee kauempana tukiasemalta. Tätä varten GL:n palvelu tarjoaa myös korjausta, jossa hyödynnetään koko FinnRef-verkon virhemallinnus ja lasketaan korjaukset käyttäjän haluamiin koordinaatteihin.

Hyvää palvelua valtion laitokselta

Vuonna 2013 yksittäisiä tukiasemia avattiin kokeiltaviksi salasanalla suojattuina datavirtoina. Koneviesti sai ensimmäisten joukossa testitunnukset Olkiluodon tukiasemaan ja kevättalvella jo varsinaiseen korjausverkkoon.

GL ottaa palvelutehtävänsä ilmeisen tosissaan. Korjausverkon ensimmäisissä testeissä EZ Guide 500 -ajo-opastimen paikannin jumiutui. Palvelu kaatoi koko opastimen ajoittain jopa tunneiksi korjausta käytettäessä. Sitten laite heräsi taas täydelliseen toimintaan. Syvällisen diagnosoinnin tuloksena havaittiin lopulta, että vanhahtava 12-kanavainen paikannin sekosi aina, kun se vastaanotti 13:n tai useamman satelliitin korjaukset. FinnRef korjaus sisältää usein jopa 14:n Suomessa näkyvän GPS-satelliitin tiedot.

MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY

RTCM-korjausprotokollan määritelmä on siinä määrin sekava ja historiallisten piirteiden kuormittama, ettei syyllisen – opastimen tai korjauksen – etsimiseen kannattanut haaskata voimia. Sen sijaan GL avasi varta vasten Koneviestin testiä varten erillisen liityntäpisteen eli mountpointin nimeltään DGNSS_VERKKO12, jossa satelliittien lukumäärä on ohjelmallisesti rajoitettu 12:een. Tämän jälkeen ongelmia ei enää ilmennyt. Huhtikuussa 2014 tämä rajoitettu mountpoint avattiin julkiseen käyttöön lisämaininnalla: ”Toimii vanhoilla 12-kanavaisilla paikantimilla”.

FinnRef-asemat on varustettu Javadin vastaanottimilla, jotka lukevat GPS:n lisäksi Glonassia, Galileoa ja kiinalaista BeiDouta, joten jatkossa voidaan olettaa palvelun kattavan kaikki mahdolliset satelliittijärjestelmät. Kesällä 2014 myös vaihehavainnot (RTK-korjaus) avattiin rekisteröityville testikäyttäjille.

Maailmanlaajuinen trendi

Yllättäen USA:ssa jopa 31 osavaltiosta löytyy julkisia RTK-tasoisia korjausverkkoja tai tukiasemia, jotka ovat observatorioiden tai tutkimuslaitosten ylläpitämiä. Voidaankin oikeastaan sanoa, että EU:n Inspire-direktiivin innoittamana perustettu Geodeettisen laitoksen korjausverkko paremminkin seuraa kansainvälistä kehityssuuntaa kuin johtaa taistelua avoimen datan puolesta.

MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY

”Olen monesta syystä tyytyväinen, että yhtiömme valikoitui FinnRef-verkon uudistuksen laitetoimittajaksi”, kertoo NavData oy:n toimitusjohtaja Ilari Koskelo. ”Muistan hyvin vuosikymmenet 1980–90, jolloin satelliittipaikannuksen hyödyntäminen oli laitehankintoja lukuun ottamatta ilmaista ja alan nopea kehitys sen mukaista.”

Koskelo näkee uusien ilmakehämallinnuksen algoritmien ja tiedonsiirron kehityksen johtavan kohta siihen, että maksuton cm-luokan paikannus tulee kaikkien ulottuville.

”Siksi oli todella tärkeää, että pystyimme tarjoamaan Geodeettiselle laitokselle laitteiden lisäksi julkisesti avoimen rajapinnan korjausverkkolaskentaan, eli käyttäjäkohtaiset korjaukset yksittäisten tukiasemien informaation lisäksi. Tällä tavalla olemme mukana tukemassa suomalaisen paikannusalan mahdollisuuksia pysyä mukana lähitulevaisuuden kehityksessä.”

Palvelun käyttäminen traktorissa

Koneviestissä (7/2014) kerrottiin oman tukiaseman tietojen siirtämisestä netin yli traktoriin. FinnRef-verkon käyttäminen on paljon yksinkertaisempaa, mutta perustuu samaan ideaan. Android-puhelimen NTRIP Client- tai Windows-alustan vastaava ohjelma asetetaan kirjautumaan Geodeetisen laitoksen IP-osoitteen 194.142.239.195 porttiin 2102. Kirjautumistiedoiksi annetaan käyttäjätunnus / salasana: ”avoin / data”. Tämän jälkeen voi valita haluamansa tukiaseman (mountpoint), ja RTCM-korjauksen tiedonsiirto alkaa.

PC-laitteesta korjauksen voi siirtää ajo-opastimeen fyysisellä sarjakaapelilla, mutta puhelimesta tiedonsiirto onnistuu helpoiten bluetooth-yhteydellä.

NovAtelin paikantimen voi ostaa sisäänrakennetulla bluetooth-sirulla, joka nappaa korjauksen vaikka kuljettajan taskussa, ilman mitään lisälaitteita. Ilman bt-optiota RTCM:n voi syöttää älyantennille sarjakaapelilla, johon kiinnitetään bluetooth-vastaanotin.

Käytetyin bluetooth-RS232-sovitin on netistä ostettava, noin 100 euroa maksava Sena Parani SD-1000. Halvempiakin sovittimia löytyy verkkohakusanoilla ”bluetooth rs232”. Valtaosa laitepareista luo langattoman sarjakaapelin SPP-tekniikalla (Serial Port Profile) ja käyttää siihen teknologiana bluetooth v2.0 + EDR (Enhanced Data Rate).

Trimblen EZ Guide 500 -opastimeen liitetään DE9-liittimellä varustettu tikku suoraan takapaneeliin. GPS-asetukseksi valitaan ”Ulkoinen korjaus” ja baudi-asetukseksi asetetaan sama kuin tikun vipukytkimillä.

Jos käytössä on Trimblen CFX-750 tai FmX, tarvitaan väliin Trimblen oma haaroitusjohto (cable 67091), jonka veroton hinta kotimaassa on 195 euroa – toimivuus on taattu.

Jos lähistöltä löytyy elektroniikan harrastuneisuutta, voi noin 20 eurolla ostaa ajo-opastimen takapaneeliin sopivan, 12-piikkisen Deutsch-naarasliittimen, ja tilata verkkokaupasta paljaan bluetooth-serial-piirikortin noin kympillä. Johdot voi tinata Deutsch-liittimestä suoraan piirikortille. Kortin käyttöjännite on yleensä +5 V, joten regulaattori tarvitaan väliin. Johtimien järjestyksestä on oltava tarkkana, sillä väärällä johdotuksella opastimen voi oikosulkea ja rikkoa.

CFX-750:n Port A ja B käyttävät sarjaliikenteeseen nastoja 3 (Rx), 4 (Tx) ja 5 (Gnd). Lisäksi nastasta 9 saa käyttöjännitteen (+12 V) pienivirtaisille laitteille. Tiedonsiirtoasetukset (RTCM sisään, NMEA ulos) ja baudinopeudet on vielä helpompi säätää kuin vanhemmilla laitteilla.

Jos käytössä on Trimblen pieni EZ Guide 250, voi virtakaapelin 12-piikkisen Deutsch-liittimen vääntää auki ja lisätä sarjaliikenteen tarvitsemat johtimet nastoihin 5 (Rx), 6 (Tx) ja 7 (Gnd). Temppuun löytyy verkosta valmistajan laatima työohje valokuvineen (EZ-Guide 250 System Cabling Guide v2.00 rev C).

Ag Leaderin älyantenneihin 1500 tai 1600 ei ulkoista korjausta voi syöttää, sen sijaan 2500-malliin voi. Myös Topconin älyantennien kerrotaan tukevan RTCM:n käyttöä RS232-portista fyysisellä kaapelilla. n

Lisätietoja

 

• Geodeettisen laitoksen

 

paikannuspalvelut:

http://euref-fin.fgi.fi/fgi/fi/

paikannuspalvelu

• Maatalouselektroniikan

keskustelupalsta:

http://newagtalk.com

• Maatalouspaikannuksen

toisinajattelija:

http://lefebure.com

• +12 VDC jännitettä käyttäviä

Bluetooth RS232 adaptereita:

Sena Parani SD-200 tai

1000, LM 048 tai 058, Alda-

com RN-240, Roalan WCS-

232.

Avaa artikkelin PDF