Ultrapræcis positionering i Aarhus - ned til 1 centimeter
more_vert
close
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Ultrapræcis positionering i Aarhus - ned til 1 centimeter

Illustration: ESA-P. Carril

Fremover skal det være endnu mere præcist og sikkert, når der skal måles op til nye bygninger i smilets by Aarhus eller når et skib skal navigere igennem Aarhus Bugt mod havnen.

Her er Styrelsen for Dataforsyning og Effektivisering(SDFE) i gang med at etablere 11 nye målestationer, der skal kombinere satellitdata fra det amerikanske GPS, det europæiske Galileo, Russiske Glonass og kinesiske Beudu-satellitsystem. Testanlægget skal gøre det muligt foretage helt nøjagtig positionering på ned til en centimeters nøjagtighed.

Projektet hedder TAPAS, men har intet med spanske delikatesser at gøre. Det er i stedet en teknologisk forsknings- og udviklingsplatform mellem SDFE, DTU Space og Aarhus Kommune er gået sammen om. Projektet hedder 'Testbed i Aarhus for præcis Positionering og Autonome Systemer' - deraf navnet TAPAS.

De 11 målestationer skal bruges til at teste, hvordan man kan lave mere præcis positionering ved hjælp af satellitdata fra en bred række af satellitsystemer i byområder. Ved at kombinere fire såkaldte GNSS-systemer(Global Navigation Satellite Systems) får man mere præcise positionsdata, som kan bruges til at reducere mængden af positionsfejl.

Metoden til positionering kaldes Real Time Kinematic(RTK).

Målestationerne sender satellitdata til en server som beregner og udsender korrektioner, som så sendes til den enhed der skal bruge en position. Det kan være et opmålingsinstrument, en bil, båd eller noget helt fjerde, som herefter kan bruge korrektionerne sammen med data, modtaget direkte fra satellitterne.

»Ved at få satellitdata fra en række forskellige navigationssystemer og ikke bare fra det amerikanske GPS-satellitter håber vi at kunne lave en mere præcis positionering på ned til en centimeters nøjagtighed, hvor de eksisterende services i dag er på omkring fem og 10 centimeters nøjagtighed. Grundlæggende får vi flere ligninger til den samme ubekendte, og det skulle gerne give bedre resultater. Vores målestationer bliver placeret meget tæt, så vi forhåbentlig kan beregne fejlene og korrigere mere nøjagtigt. De eksisterende stationer står i dag med 25 til 50 kilometers mellemrum, og de nye målestationer i Aarhus står med bare fem til 10 kilometers mellemrum,« fortæller Kristian Keller, specialkonsulent i Styrelsen for Dataforsyning og Effektivitet.

Læs også: Galileo: Fortsat mystik om kuk i satellituret

Positioneringsservice bliver åben og fri

Der er flere årsager til at styrelsen netop har valgt Aarhus som destination for de 11 målestationer.

»Aarhus er en by der satser på digitalisering, og derfor var det et oplagt valg. Landmåling i et bymiljø kan det gå galt fordi satellitternes signaler bliver reflekteret og dermed forstyrrer. Over vand oplever man fortsat en del fejl på GPS-systemet på grund af vejret, så man må lave troposfæriske korrektioner. Vi placerer en målestation ude i Aarhus Bugt, og to stationer ved Helgenæs( Den anden ende af Aarhus Bugt, red.) og håber vi kan løse den udfordring,« siger Kristian Keller.

Fri service

Det er DTU Space der skal etablere, vedligeholde og sikre driften af de 11 målestationer, der skal være funktionsdygtige og åbne for tredjeparter til september i år, og endda som en åben og gratis geodætisk service.

» Vi kan lave en åben service frit tilgængelig som kan bruges af alle til forskning og udvikling. Eneste krav er at man registrerer sig hos os, og så er resten af servicen gratis,« siger Kristian Keller.

Aarhus er ikke det første sted man kombinerer GNNS-positionsdata for at opnå mere præcise positioner. Frederiksberg Forsyning kan bestemme positionen på ledninger, der graves ned, med en præcision på bare tre centimeter.

Oplagt til landmåling

»Blandt landmålere har der altid været konsensus om, at GPS ikke fungerer i storbyer, fordi signalet fra de amerikanske satellitter ikke kan nå modtagere nede mellem høje bygninger i Danmark. Men med det nye system fungerer det fantastisk. Selv under dårlige forhold har vi 13 tilgængelige satellitter at navigere efter og en nøjagtighed på tre centimeter,« har Thomas Wester-Andersen, GIS-medarbejder i Frederiksberg Forsyning, tidligere udtalt.

Til sammenligning får testområdet i Aarhus mulighed for at modtage positionsdata fra 40 satellitter samtidig.

Læs også: Galileo på Frederiksberg: Nøjagtighed på 3 cm

Kan bruges til selvkørende biler

Han fortæller at landmåling er et helt oplagt testområde, men at man også håber at testanlægget kan bruges til autonome systemer, fx selvkørende køretøjer.

»Grundlæggende er Galileo-projektet helt fantastisk spændende, og der er virkeligt mange anvendelsesmuligheder. Som styrelse vil vi gerne stille infrastrukturen til rådighed, og så håber vi at andre vil byde ind med ideer og projekter. Der sker meget inden for connectivity, eksempelvis hvordan biler kan kommunikere sin position til andre biler i trafikken. Vi kommer ikke til at lave en landsdækkende service, men et testområde, hvor vi kan samarbejde med både forskere og private virksomheder,« siger Kristian Keller.

Læs også: Smart city: Kommuner snubler i datakaos

Når projektet sættes i søen netop nu, skyldes det, at det i de kommende år bliver muligt at få adgang til markant bedre satellitdata, når det europæiske satellitprogram Galileo i 2020 kommer op i fulde omdrejninger med 24 operationelle satellitter og seks reservesatellitter. Til den tid vil mulighederne for meget præcis positionering formentlig være endnu mere udbredt.

»Om få år vil de fleste chipsæt til mobiltelefoner kunne tilgå Galileo-data, og det åbner for helt nye anvendelsesområder. Specielt i takt med at 5G-teknologien bliver udviklet sideløbende,« siger Kristian Keller.

Læs også: To nye Galileo-satelliter er sendt i kredsløb

men det kan man allerede på hobbyplan. Køb to af dem her https://store.emlid.com/product/reachm-plus/ en Pixhawk FMU og du 'hjernen' til en flyvende drone der relativt har en opfattelse af verden på ca. 1cm (xy).

Hvis man logger sin base position over nogle måneder kan man nok komme ned på en absolut nøjagtighed på 1cm også...

ca. 10k kr...

Men spændende og bestemt værd at følge. RTK er godt forklaret her fx: https://www.youtube.com/watch?v=n8PUyOtiGKo

  • 2
  • 0

Var det noget for det system der forudsiger hvornår næste bus kommer? Systemet virker ofte ikke og faktisk gør tingene værre.

  • 1
  • 0

Jeg er sikker på, at de som beskræftiger sig med projektet ved hvad de gør - det fremgår bare ikke af artiklen.

Det er objektivt meningsløst at tale om cm-nøjagtighed uden samtidigt at sætte det i relation til anvendelser.

  1. Det starter med præcision som betyder, at forskellige måleenheder får nærlig samme resultat ved gentagne målinger. Hvis nøjagtigheden siges at være 1 cm, så betyder "præcision" vel at et stort antal målinger ligger på en fastlagt statistisk fordelingeskurve (e.g. "normalfordelt") i alle tre dimensioner.
    OK, der udlæses altså 3 koordinater som opfylder denne normale regel for målinger.

  2. Hvad kan disse koordinater så bruges til ?
    Umiddelbart kan man regne fra koordinater til afstande eller fra afstande til koordinater (det er simpel geometri (måske lidt kompliceret pga. koordinat-transformation fra et rumligt satellit-koordinatsystem til et byggeprojekt-system, som er retvinklet - og ikke sfærisk).
    OK, vi kan afsætte hushjørner, kloakrør og andet; vi kan undgå elledninger igennem kloakrør.

  3. Hvad nu hvis det sker i større skala - artiklen nævner Århus Bugt - altså skibe.
    De har jo et søkort, hvor den dybe rute er indtegnet. Hvem siger kort og de nye koordinater passer sammen ? Bortset fra, at kortet er en afbildning af en dobbelt-krum (jord-)overflade, så er der langt fra garanti for at de passer sammen. det er for eksempel eet af problemerne med de længe ønskede nye søkort til Grønland: kort og satellitdata (selv på traditionel nøjagtighed) passer bare ikke sammen - sådan ret nøjagtigt.

  4. Hvad nu hvis den større skala omfatter en nabo-kommune eller region ? Hvem siger kortene passer sammen - i alle tre dimensioner ? Kan kloakvand løbe opad ?

OK, med andre ord: præcision forudsætter i den store skala (mere end een byggeplads) at der eksisterer tilsvarende præcise og nøjagtige kort og tegninger - eller bliver den nye præcision bare et lokalt anliggende på den enkelte byggeplads.

Sammenfattende:
- præcision (som artiklen omtaler)
er noget andet end
- nøjagtighed
som forudsætter kort og tegninger der passer.

Ellers ligger vejbrønden ikke på tegningen / kortet (i rendestenen) som den gør på gaden.

  • 0
  • 0

Hvis man logger sin base position over nogle måneder kan man nok komme ned på en absolut nøjagtighed på 1cm også...

Der er en nemmere måde. Du skal have to GPS enheder. Den ene er din base. Den anden din "rover" som du flytter rundt på.

Du placerer din base på dens permanente position, eksempelvis i din antennemast på dit hus. Herefter finder du et såkaldt fixpunkt. Det er punkter som landmålere har opmålt meget præcist. Der er en offentlig database over dem her:

https://valdemar.kortforsyningen.dk/Fikspu...

I databasen kan du se en beskrivelse af fixpunktet samt de eksakte koordinaterne.

Nu placerer du din rover på fixpunktet. Så bytter du om på rollerne, således at rover er base og base er rover. Du koder koordinaterne ind i GPS enheden på fixpunktet, således at den kan begynde at udsende korrektioner til den anden GPS. Efter et par minutter har du de præcise koordinater på din base i antennemasten.

Med det kan du helt gratis få cm præcision så længe du befinder dig inden for 10 - 100 km af basen. Præcisionen er 7 mm + 1 mm/km afstand til basen.

Vi har købt to Reach RS https://emlid.com/reachrs/ og det fungerer fantastisk.

Man kan også vælge at betale for at få GPS korrektioner. Der er flere firmaer der tilbyder det. Jeg har gode erfaringer med GPSnet.dk som fungerer fint med Reach RS. De dækker hele Danmark. Så jeg savner egentlig også lidt information i artiklen omkring hvordan det nye projekt adskiller sig fra eksempelvis gpsnet.dk.

  • 1
  • 0

Der er en nemmere måde. Du skal have to GPS enheder. Den ene er din base. Den anden din "rover" som du flytter rundt på.

Det er alt sammen korrekt, hvad du skriver, men Emlid er en dyr og vel nok forældet løsning i dag.

Jeg vil anbefale ”Tiny RTK GPS” fra firmaet Drotek i Sydfrankrig til under en fjerdel af prisen for Emlid. Vil man selv lodde lidt, kan man købe chippen direkte fra svejtsiske uBlox.

Chippen fra uBlox er i første række tænkt til at indgå i førerløse biler og forventes masseproduceret.

De lave priser gør det muligt at eksperimentere med GPS-styrede plæneklippere uden brug af afgrænsnings-tråde og pløkker. De absolutte koordinater for basisstationen er ikke så afgørende.

Systemet kan positionere den mobile enhed (plæneklipperen) med cm-præcision i forhold til basisstationen, som f.eks. kan være et hjørne på husgavlen.

  • 0
  • 0
  • er to forskellige begreber.

Baldur, jeg forstår hvad du skriver, og jeg er enig i at to kalibrerede satellit-positionsmodtagere kan finde punkter i forhold til et nøjagtigt udlagt netværk baseret på fixpunkter.
Så hvis jeg står med sådan en modtager i en mørk skov og nedgraver mit pengeskab, så kan andre med tilsvarende udstyr finde det baseret på koordinaterne.
Det hjælper bare ikke i de tilfælde hvor tegninger og kort benyttes - for de skal OGSÅ være "kalibreret" i forhold til fixpunkterne, hvortil kommer en udlægning (projektion) i tilstrækkelig nøjagtighed i forhold til satellit-modtagernes koordinatsystem (jorden er som bekendt ikke flad, og derfor er der særlige udfordringer med større afstande- som ikke gælder for en græsmaskine).

Uanset de korrektionssignaler som benyttes, så har satellitsignalerne under alle omstændigheder en statistisk usikkerhed. Megen teknologi, herunder dual-band, benyttes for at lave korrektion. Den metode du beskriver får usikkerhedesområdet minimeret = bedre præcision, men det løser ikke nøjagtighedsproblematikken.

  • 0
  • 0

Vi anvender det til at registrere placering af vores fibernet, så vi og andre kan finde det når der skal graves. Vi kan finde det samme punkt igen, principielt med 1-2 cm nøjagtighed. Til vores anvendelse er cirka 10-20 cm kravet.

Passer det så med tilgængelige kort? Ja og nej. Tilgængelige matrikelkort og registrering af kantsten er ikke altid nøjagtige nok, og selv når de er, så kan du ikke finde noget ved visuelt at se at punktet ligger cirka en tredjedel fra kantsten til skel. Specielt fordi hækken har flyttet sig, så du aner ikke hvor skel er. Du kan finde det ved at bruge en tommestok og måle afstanden til kantsten, der hvor de offentlige data har tilstrækkelig kvalitet.

Men plotter du det ind på Google Streetview så er det lige i øjet. Det ser meget imponerende ud.

Dual band GPS modtagere er hurtigere til at få fix og er mere præcise hvis ikke der anvendes korrigering fra en base.

Projektering er ikke så vigtig i denne anvendelse. Det betyder blot at at afstande og linjer bliver forkerte målt over store afstande, men vi har punkter med få meters mellemrum og beregner iøvrigt ikke afstande.

  • 0
  • 0

@Baldur

God supplerende info.
Men også interessant, at e.g. Google Streetview har et kortsystem, som er udlagt efter samme projektion og koordinatsystem, som satellit-modtageren benytter.

P.S.: Jeg husker for mere end 20 år siden, hvor jeg i USA benyttede et kort fra en CD-ROM (billigt) og en GPS-modtager via seriel port til min laptop på forsædet. Virkede faktisk forbilledligt - bortset fra een gang, hvor der var flere parallelle veje, og hvor jeg så var placeret på den "forkerte".
Det var før de forskellige satellit-baserede korrektionssystemer (WAAS, EGNOS og lignende) eksisterede, OG hvor navigations-SW derfor korrigerede ved at gætte på "nabovejen" som alternativ til større nøjagtighed.

Min samlede pointe var, at en nøjagtig koordinat ikke i alle situationer kan løsrives fra det billede af verden som er udtrykt i kort og tegninger.
Men samme pointe gælder sådan set for de nævnte, og manglende søkort på Grønland: man kunne "bare" lave sikre ruter eller tvangsruter som en liste af sikre og afprøvede waypoints, så ville søkort mange steder være overflødige, gammeldags.

  • 0
  • 0