توسعه مدل تصحیحات شبکه‌ای ماهواره‌ای
اشتراک گذاری با دوستان
اشتراک گذاری در linkedin
اشتراک گذاری در twitter
اشتراک گذاری در facebook
اشتراک گذاری در telegram
اشتراک گذاری در whatsapp

وضعیت: باز

  شماره سند:

  تاریخ انتشار: ۱۴۰۰/۰۳/۰۸

  مهلت ارسال پیشنهاد: ۱۴۰۰/۰۳/۲۹

  فرصت‌ها: براساس پیشنهاد‌ها قابل‌ مذاکره خواهد بود.

 تماس : ۰۲۱۸۸۳۹۸۵۶۳ – ۰۲۱۸۸۳۹۸۵۴۳

  ارسال پروپوزال‌ها: https://ghazal.inif.ir/grant

ضرورت مسئله

در گذشته موقعیت‌­یابی توسط ستارگان، قطب­نما و سایر عوامل طبیعی صورت می‌­گرفت. امروزه با پیچیدگی­‌های جغرافیایی استفاده از روش­‌های سنتی بی‌­معنا شده است و جای خود را به فناوری­‌های مدرن داده­‌اند. با توجه به کاربردهای متنوع و گسترده موقعیت­یابی در زمینه­‌های کشاورزی، نقشه­‌برداری، نظامی، حمل‌ونقل و حوزه‌­های دیگر، بشر ناگزیر به توسعه فناوری­‌های مدرن در موقعیت‌­یابی است. یکی از فناوری‌­های مدرن که توانسته است کمک شایانی در پیشبرد موقعیت­‌یابی داشته باشد، سامانه ناوبری جهانی (GNSS) است.

 GNSS، سیستم‌هایی هستند که به گیرنده‌ها اجازه می‌دهند موقعیت خود را (طول، عرض و ارتفاع جغرافیایی) با خطای چند متری مشخص کنند. این قابلیت از طریق انتقال امواج رادیویی بین گیرنده‌ها و ماهواره صورت می‌گیرد. سیستم تعیین موقعیت ماهواره‌ای با استفاده از امواج دریافتی از سمت ماهواره‌های موجود در مدار و به کمک گیرنده‌های زمینی امکان تعیین محل قرار گرفتن یک نقطه در فضای سه‌بعدی را فراهم می‌آورد.  GNSSاز سیستم‌های ماهواره‌ای مختلفی شامل سامانه موقعیت‌یاب جهانی (GPS) متعلق به ایالات‌متحده امریکا، گلوناس روسیه (GLONASS)، گالیله اتحادیه اروپا (Galileo) و سیستم موقعیت‌یاب محلی بیدو (BeiDou) تشکیل شده است. این سیستم‌ها با ایستگاه‌های ویژه‌ای بر روی زمین در تماس هستند و همواره موقعیت آ‌‌ن‌ها در فضا مشخص است. دستگاه گیرنده، از طریق ارتباط با تعدادی از این ماهواره‌ها، فاصله کاربر را تا آن‌ها تعیین می­‌کند و سپس موقعیت کاربر را روی زمین به‌دست می‌‌آورد.

سامانه‌های ناوبری جهانی در تعیین موقعیت با خطایی در حدود 15 الی 100 متر مواجه‌اند و گیرنده‌ها این خطا را تشخیص نمی‌دهند. در برخی کاربردها همانند راه‌سازی، حمل‌ونقل و نظامی نیاز به دقتی در حدود سانتی‌متر می‌باشد. بر همین اساس روش‌هایی به‌منظور بهبود دقت توسعه داده شده است، این روش‌ها مشتمل بر دو نوع تصحیحات نقطه‌ای و مدل تصحیحات شبکه‌ای است. روش اول نیازمند تعداد زیاد گیرنده‌های مرجع است که در کشور پهناور ایران بسیار هزینه‌بر است و در برخی موارد از دقت لازم برخوردار نیست. به همین دلیل روش دوم مورد توجه قرار گرفته است که فناوری آن در اختیار سه شرکت اروپایی و امریکایی است و به کشور ایران نیز خدماتی ارائه می­‌کنند که همراه با معایبی است. از جمله این معایب، استفاده از فناوری کشورهای دیگر در موقعیت­یابی و هزینه‌­های کلان و مسائل امنیتی است، بنابراین نیاز است تا روش­‌های تصحیحات شبکه­‌ای در کشور توسعه یابد.

مشروح مسئله تحقیقاتی

به­‌منظور موقعیت‌­یابی ماهواره­ا­ی (استفاده از سامانه‌­های GPS/GNSS)، نیاز به دریافت سیگنال از حداقل 4 ماهواره وجود دارد تا موقعیت به‌­صورت مختصات بر مبنای طول، عرض و ارتفاع جغرافیایی تعیین شود. در حالت استاندارد دقت به‌­دست آمده بین 5 تا 25 متر صحت دارد. وجود خطاهای اتمسفری (یونسفر و تروپسفر)، خطاهای مداری (موقعیت و ساعت ماهواره)، خطای گیرندگی (ساعت گیرنده و نویز) و خطای محیطی (چندمسیری) باعث پایین آمدن دقت در تعیین موقعیت می­‌شود. حذف یا کاهش خطاهای موقعیت­‌یابی با استفاده از گیرنده مرجعی امکان­پذیر می‌­شود که دارای مختصات دقیق است. گیرنده مرجع داده­‌های هر نوبت[2] مشاهداتی را به همراه موقعیت دقیق به­‌صورت آنلاین یا آفلاین منتشر می­کند تا در کمتر از 70 کیلومتر، هر گیرنده بتواند با استفاده از این داده­‌ها، خطاهای موجود را کاهش دهد. در شعاعی که گیرنده، داده­‌های مشاهداتی را منتشر می­‌کند هر چه فاصله بیشتر باشد اعتبار این داده‌­ها کمتر و اثربخشی کمتری در کاهش خطاهای موجود دارند. استاندارد در این خصوص 1cm+1PPM است (در اینجا 1PPM به معنی یک میلی­متر خطا به ازای هر کیلومتر فاصله از گیرنده مرجع است). مثلاً در 50 کیلومتری خطای حداقلی 6 سانتیمتر متصور هستیم که این خطا آستانه از دست رفتن حل ابهام فاز برای رسیدن به دقت سانتیمتری در گیرنده­‌های نقشه‌­برداری ماهواره­ای است. این نوع ارسال کمیت‌­های مشاهداتی (تصحیحات) به گیرنده با یک گیرنده مرجع را ارسال تصحیحات نقطه‌­ای می‌­نامند. اگر بخواهیم دقت بهتر از 5 سانتی­متر را تضمین کنیم باید ایستگاه‌­هایی فشرده با فواصل کم در نظر بگیریم تا بتوانیم به دقت با سانتیمتر برسیم و این مستلزم هزینه بالا برای تأمین، نصب و نگه­داری از ایستگاه­‌های مذکور است.

روش دوم استفاده از نرم­‌افزار تولید و ارسال تصحیحات شبکه­‌ای است که داده‌­های گیرنده­‌های مرجع را دریافت می­‌کند و با تکنیک درون­یابی و مدل­سازی، اثر فاصله از گیرنده مرجع را تا حدودی از بین می­‌برد و موجب می‌­شود علاوه بر اینکه تراکم ایستگاه­‌های مرجع کاهش یابد، دقت به‌­دست آمده مستقل از فاصله گیرنده مرجع باشد. در حال حاضر این فناوری در اختیار سه شرکت Trimble، Leica و Geo++ است و به شرکت‌های متقاضی، خدمات عرضه می‌کنند. برخی سازمان‌ها در ایران نیز از این شرکت‌ها خدمات می‌گیرند که ازلحاظ اقتصادی، پشتیبانی و امنیتی دلایل موجهی برای داشتن یک نرم‌­افزار بومی تخصصی است.

شکل 1: تراکم ایستگاه‌های مرجع دریافت‌کننده موقعیت کاربران در سراسر کشور.

در طی 15 سال گذشته چندین مدل تولید تصحیحات شبکه‌­ای توسط شرکت­‌های مذکور طراحی و توسعه یافته‌­اند و سازمان جهانی موقعیت­‌یابی برخی از این مدل­‌ها را به‌­صورت استاندارد پذیرفته و پروتکلی جهانی برای آن­ها طراحی کرده است که VRS، iMax، FKP ازجمله این مدل­‌ها می‌­باشد. در این پروژه تحقیقاتی انتظار می­رود که مجری، حداقل یک مدل تصحیحات شبکه­‌ای قابل­‌مقایسه و رقابت با یکی از مدل­‌های مذکور را ارائه دهد.

گام‌های تحقیق

  • در مرحله اول نیاز است مدل‌سازی تفاضلی صورت گیرد، داده‌­های گیرنده‌های مرجع اخذ و ساختار Double Difference اجرا شود.
  • بر مبنای مشاهدات تفاضلی، حل ابهام فاز برای حداقل 70 کیلومتر حل و پارامترهای یونسفری، تروپسفری، ساعت و مدار ماهواره ارائه شود.
  • مدل تصحیحات شبکه‌ای نوشته شود.
  • مدل ورودی و خروجی مدل بر اساس استاندارد پروتکل RTCM نسخه سوم ایجاد شود.
  • تمامی ماژول‌­ها در یک نرم‌­افزار به اجرا دربیایند.
  • نهایی‌سازی صورت گیرد و نرم‌افزار خدمت ارائه دهد.

خروجی‌های مورد انتظار تحقیق

  • توسعه حداقل یک مدل تولید تصحیحات شبک‌ه­ای قابل­‌مقایسه و رقابت با مدل­‌های VRS،iMax  و FKP

الزامات تحقیق

نرم‌افزار تصحیحات شبکه‌ای مورد نظر باید دارای مشخصات زیر باشد:

  • حل ابهام فاز برای حداقل 70 کیلومتر
  • دقت 1 الی 5 سانتی‌متر (تست صحت و دقت مدل بر اساس خروجی نرم‌افزار GEO++)
  • حداکثر تأخیر مجاز در ارائه تصحیحات تا 5/0 ثانیه
  • تولید تصحیحات برای 100 کاربر هم­زمان
  • ارائه مدل با زبانC یا C++
  • عدم مقبولیت فرمت‌های متلب، جاوا و …
  • عدم محدودیت مدل در تعداد ورودی RTCM
  • قابلیت پشتیبانی از پروتکل­‌های RTCM نسخه سوم وNTRIP  نسخه اول در ورودی و خروجی مدل

تجهیزات و زیرساخت‌هایی که متقاضی تحقیق می‌تواند در اختیار مجری قرار دهد

  • در صورت نیاز متقاضی می­‌تواند گیرنده‌­های مرجع را به صورت امانی در طول انجام پروژه در اختیار مجری قرار دهد. هم­چنین در صورت درخواست، نمونه داده‌­های گیرنده­های مرجع در اختیار مجری تحقیق قرار داده می‌­شود.

معیارهای ارزیابی و انتخاب مجری

  • تحصیلات و سوابق تیم تحقیقاتی و تناسب آن با مسئله
  • رویکرد فنی تیم تحقیقاتی به مسئله
  • دسترسی به تجهیزات آزمایشگاهی و مواد اولیه و سایر الزامات اجرای تحقیق
  • زمان و هزینه اجرای تحقیق

تسهیم مالکیت فکری

مالکیت معنوی: مجری در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و متقاضی در ژورنال‌های داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانس‌ها و سمینارها با موافقت و اشاره به نام همه دست‌اندرکاران مجاز خواهد بود.

مالکیت منافع مادی: با توجه به مدل کسب‌وکار شرکت متقاضی، منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری تماماً متعلق به شرکت متقاضی بوده و مجری صرفاً حق‌الزحمه اجرای پروژه تحقیقاتی را دریافت خواهد کرد.

روش ارسال پیشنهاد

پروپوزال‌ها صرفاً باید در چارچوب موردنظر صندوق نوآوری و شکوفایی، تدوین و حداکثر تا تاریخ 1400/03/29 در سامانه غزال به آدرس https://ghazal.inif.ir/grant ارسال شوند. پروپوزال‌هایی که در چارچوبی غیرازآن، یا به روش‌های دیگر به دست صندوق برسند، وارد فرایند ارزیابی نخواهند شد.