Sapcorda's L-band GNSS-service levert centimeter-nauwkeurigheid voor autonome voertuigen

Precisie-positionering is cruciaal voor talloze mobiele toepassingen, met name autonome voertuigen. Sapcorda, een opkomend bedrijf, levert GNSS-correctieservices die snelle, betrouwbare, centimeter-nauwkeurige locatiedata leveren over diverse markten.

Op 1 december 2020 lanceerde Sapcorda zijn L-band augmentatie-signaal over de VS en Europa. Getransmitteerd vanaf twee geostationaire satellieten, bost de service 99,9% uptime en levert PPP-RTK data-feed redundantie, automatisch switchend naar een backup-kanaal wanneer IP-connectiviteit faalt – wat veiligheid en betrouwbaarheid verbetert voor autonome voertuigen en zware machines.

Bosch, Geo++, Mitsubishi Electric, en u-blox richtten Sapcorda in 2017 op als joint venture om precieze en betrouwbare GNSS-service mogelijk te maken. De bedrijfsnaam staat voor Safe and Precise Correction Data Services en beschrijft precies het doel: correctieservices leveren voor GPS en GLONASS-satellietssystemen om positioneringsnauwkeurigheid te verbeteren. Ondersteuning voor GALILEO en BeiDou is binnenkort gepland.

"Wij zijn de enige dienst wereldwijd die een oplossing kan bieden afgestemd op massamarkt-toepassingen," zei Botho Graf zu Eulenburg, CEO van Sapcorda, tegen EE Times Europe. De oplossing "levert de correctiedata in een open, industrie-gedreven formaat met de laagste bandbreedte om hoge-precisie positioneringsnauwkeurigheid te halen in convergentietijden onder de 30 seconden," zei hij.

Het bedrijf biedt een B2B-businessmodel aan GNSS-fabrikanten, systeemintegrators en OEM's. Het opereert wereldwijd en bezit kantoren in Duitsland (Berlijn en Hannover) alsook in de VS (Scottsdale, Arizona). "Het is erg belangrijk voor ons als nieuw bedrijf om de sterke achtergrond van de oprichters te hebben om in langdurige zakelijke relaties te treden, met name met automotive OEM's, die de hoofdmarkt zijn," zei de CEO.

Geodetische high-precision GNSS-ontvangers voor professioneel gebruik hebben de afgelopen twee decennia geëvolueerd. Traditionele GNSS heeft navigatie van mobiele objecten tot een nauwkeurigheid van ongeveer 10 m toegestaan, maar is duur en vatbaar voor onnauwkeurigheden en fouten. Sapcorda's Safe and Precise Augmentation (SAPA) services overwinnen traditionele beperkingen en leveren centimeter-nauwkeurigheid in een paar seconden. Met SAPA globale services verbetert de nauwkeurigheid tot een straal van 10 cm of minder. Observatiedata wordt verkregen door de ongeveer 300 GNSS-referentiestations verspreid over Noord-Amerika en Europa en wordt doorgegeven aan datacenters. De datacenters berekenen en modelleren voor elke foutbron over het dekkingsgebied. De correcties worden dan via mobiel internet (IP) of L-band geostationaire satellieten naar de ontvanger – bijv. in een auto – geleverd voor high-precision positionering. De correctiedata wordt continu uitgezonden.

De SAPA-services zijn hardware-onafhankelijk en kunnen gebruikt worden met alle GNSS-ontvangers en GNSS-chips. De voortgaande ontwikkeling van ontvanger-chips om kosten/prestaties te optimaliseren, stelt nu het ontwerp van lage-kosten GNSS-systemen met hoog-precieze positionering toe. Traditionele correctieservices kunnen dezelfde prestaties bereiken maar vereisen behoorlijk lange tijd om de respectieve nauwkeurigheid op te halen.

klik voor full-size afbeelding

Schematische voorstelling van de SAPA-services, die globale positioneringsnauwkeurigheid verbeteren (Bron: Sapcorda)

Geoptimaliseerd communicatieformaat

SAPA wordt geleverd via het Safe Position Augmentation for Real Time Navigation (SPARTN) formaat, dus gebruik van de services kan vereisen dat het formaat geïntegreerd wordt als niet al beschikbaar. SPARTN is een industrie-gedreven standaard voor communicatie van GNSS hoge-nauwkeurigheid correctiedata tussen serviceproviders en eindgebruikers. Sapcorda ontwikkelde het specifiek voor IP-gebaseerde en geostationaire satellietdistributies. Moderne positioneringssystemen vereisen een combinatie van lage bandbreedte, nauwkeurigheid, beschikbaarheid, betrouwbaarheid en integriteit voor veiligheidskritische toepassingen. Het SPARTN-berichtformaat voldoet aan die eisen en vertegenwoordigt dus een evolutie van legacy state-space-representatie (SSR) formaten die door verschillende spelers in de GNSS-industrie beschikbaar zijn gemaakt.

"Deze evolutie combineert de voordelen van state-representatie met state-of-the-art communicatieprotocol-fundamenten voor GNSS-correcties," zei zu Eulenburg.

Sapcorda biedt drie services – SAPA Basic, SAPA Premium, en SAPA Premium+ – en drie leveringsopties: IP-gebaseerde direct en back-end-to-back-end opties en L-band satelliet. De IP-gebaseerde basic en premium services werden eerder dit jaar voor evaluatie in Europa en de VS uitgerold. SAPA Basic biedt positioneringsnauwkeurigheid van 30 cm tot 1 m met satelliet-orbit, satelliet-klok, signaal-bias, en basis-atmosferische data-correcties. SAPA Premium levert positioneringsnauwkeurigheid binnen 10 cm en omvat gesofisticeerde atmosfeer-boodschappen (ionosfeer- en troposfeer-modellen). Integriteitsberichten worden alleen in SAPA Premium+ datastromen overgedragen, voor veiligheidskritische toepassingen; release is gepland voor 2021.

GNSS-augmentatie-service via L-band

Beschikbaar in gebieden zonder GSM-dekking of een mobiel internetsignaal, bieden de nieuwe L-band-bundel-oplossingen van twee geostationaire satellieten precise point positioning over real-time kinematic via SSR (PPP-RTK) data-feed redundantie in realtime door te wisselen naar een tweede datafeed wanneer internetconnectiviteit niet beschikbaar is. Deze geautomatiseerde wisseling verbetert betrouwbaarheid aanzienlijk voor levenskritische toepassingen zoals autonoom autorijden. "Door onze SAPA-services uit te breiden met toonaangevende L-band-transmissie, maken we een high-power correctiedatastroom mogelijk voor homogene prestaties en end-to-end databeveiliging met continentale dekking in de Verenigde Staten en Europa," zei zu Eulenburg.

Het L-band signaal wordt uitgezonden in het open SPARTN-formaat voor veiligheidskritische toepassingen in automotive (zoals V2X en ADAS/autonome features) en maritieme toepassingen (met een dekking van 12 zeemijlen kustlijn en binnenwateren), alsook een verscheidenheid aan toepassingen in sectoren zoals industriële, robotica en drones. Demodulatie door elke L-band demodulator op de markt vandaag vereenvoudigt hardware-ontwerp en verlaagt de bill of materials.

Een nieuw boek, AspenCore Guide to Sensors in Automotive: Making Cars See and Think Ahead, met bijdragen van toonaangevende denkers in de veiligheids- en automotive-industrie, verheerlijkt de industrie's vooruitgang en identificeert de engineering-community's overgebleven uitdagingen.

Het is nu beschikbaar in de EE Times boekwinkel.

>> Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd op onze zuster-site, EE Times Europe.