rtk поправки что это
РТК – режим для GNSS-оборудования. Всё, о чём вы не постеснялись спросить!
Целью данной статьи является попытка разобраться в специфике данного режима работы GNSS-оборудования, геометрической сути такой методики, рассмотреть виды геодезических работ, где возможен и эффективен режим реального времени и какое оборудование для этого может понадобиться. Множество вопросов в службу технической поддержки на эти темы свидетельствует об актуальности такого «ликбеза», несмотря на весьма древнее происхождение методик реального времени в спутниковой геодезии. В связи с активным развитием в последние годы средств коммуникации и спутниковых сетей базовых станций роль режима реального времени многократно возросла, а в ряде работ стала полностью доминирующей.
Геометрическая и физическая сущность режима реального времени
Начнем, пардон, «от печки»… Как известно, одиночный спутниковый прибор любого класса в силу влияния большого количества негативных факторов высокую точность позиционирования не обеспечивает. Во всяком случае точность геодезического уровня. Поэтому при использовании в геодезических работах спутниковых приборов реализован разностный метод определения координат объектов, т.е. по взаимному положению двух точек. В каждой из них находятся приёмники, принимающие сигналы от спутников нескольких GNSS-систем. Один из них расположен на точке с известными координатами – он считается опорным (базовым). Другой, подвижный (ровер) перемещается по точкам, координаты которых требуется определить. В ходе обработки взаимное положение между такими точками может быть в значительной степени исправлено и, соответственно, существенно повышена точность координирования.
Существует два фундаментальных способа работы:
В первом случае все приемники работают автономно и никакой связи между собой не имеют. Важно только, чтобы регистрация измерений производилась одновременно, т.е. на определённом интервале времени выполнялся приём сигналов от одного и того же созвездия спутников. Записанные таким образом данные поступают на совместную обработку в специальное офисное программное обеспечение, которое решает две основные задачи:
Суть её заключается в присвоении исходной базовой точке известных координат в соответствующей системе отсчета и определении, по компонентам пространственного вектора, координат точки подвижной (определяемой) относительно вновь введённых истинных координат опорной точки.
Поскольку обсуждение подробностей данного режима выходит за рамки данной статьи отметим только, что это наименее оперативный, но и наиболее точный режим работы за счет возможности в течение долгого времени накапливать большие массивы измерений. Это позволяет в процессе обработки добиться максимальной компенсации погрешностей и получить точность координат на уровне миллиметров.
Данный режим, известный под названием «Статика» («Быстрая статика») используется при сгущении геодезических опорных сетей, развитии съёмочного обоснования, опорных базисов и других твердых пунктов. Этот же режим для съёмочных работ в более оперативном варианте называется «Стой-Иди» («Stop and Go») и тоже подразумевает постобработку в офисном ПО.
Во втором случае хоть и выполняются все те же действия: решение вектора между двумя приемниками и дифференциальная коррекция, но реализованы они совершенно иначе. Мало того, что вся обработка происходит в реальном времени, непосредственно в полевом компьютере (контроллере), между приемниками необходимо наличие надежного канала связи для обмена данными. Все настройки, управление съёмкой, обмен данными и регистрацию результатов обеспечивает полевое программное обеспечение, функционал и удобство которого во многом определяют успех оборудования у пользователей. Варианты способов коммуникации между приемниками и необходимое для этого оборудование мы рассмотрим в следующих разделах.
Поскольку данный режим позволяет оперативно, непосредственно на объекте работ получать готовые координаты точек, то он преимущественно используется для съёмочных работ и для выноса в натуру (разбивки) точек и называется «Кинематикой в реальном времени» или RTK.
Как же это работает?
При запуске съёмки на опорном (базовом) приёмнике в полевом ПО необходимо указать точные известные координаты для данной точки в соответствии с ранее назначенной проекту системой отсчета (системой координат). В последующем ПО имеет возможность сравнить текущее приближённое решение с известными значениями и сформировать разности координат для базовой точки. Эти разности в народе именуют «поправками», которые базовый приёмник и отправляет на подвижный (ровер) по тому или иному каналу связи. На самом деле в составе корректирующей информации кроме «поправок» передаётся гораздо больше данных, вплоть до параметров системы координат, но сейчас на этом заострять внимание не будем.
Подвижный приёмник, работая недалеко от базовой станции (до нескольких десятков километров), находится приблизительно в равных с базой условиях приёма спутниковых сигналов и имеет близкий к ней уровень погрешностей определения координат. Таким образом ПО контроллера, находящегося на подвижном приёмнике, приняв корректирующую информацию от базы имеет возможность исправить результаты своей работы в реальном масштабе времени.
Если в проекте полевого контроллера верно произведена настройка системы координат и на объекте обеспечен надёжный канал доставки корректирующей информации, то можно сказать, что ровер выдает сразу готовые точные координаты. Это позволяет выполнять как оперативные съёмочные работы, так и вынос в натуру (разбивку) различных объектов.
Важно отметить, что наличие одного лишь сервиса предоставления корректирующей информации от базовой станции без привязки к местным исходным пунктам геодезической сети и правильной настройки рабочей системы координат не может обеспечить высокоточное абсолютное позиционирование.
Вопросы использования проекций, настройки в контроллере систем координат, в том числе условных локальных, а также применения процедуры калибровки (локализации) района работ заслуживают рассмотрения в отдельной статье.
Каналы связи для режима RTK
Теперь о связи. Сам по себе режим RTK никак не зависит именно от способа коммуникации. Важно, чтобы связь была стабильна на необходимом расстоянии от базового приёмника до ровера. На современном этапе можно выделить четыре категории средств доставки «поправок» к подвижному приёмнику:
В зависимости от условий и специфики работ выбирается тот или иной вариант или их комбинация. Соответственно имеется широкий выбор оборудования в дополнение к основному комплекту приёмник-контроллер.
Кстати о комплектах. В зависимости от используемой технологии комплект может включать от двух и более спутниковых приёмников, включая базовый, плюс оборудование для связи. И наоборот, в связи с бурным развитием сетей опорных базовых станций, комплект может состоять из компактного ровера-моноблока с полевым ПО в смартфоне или даже одно комбинированное устройство в конструктиве наладонного накопителя…
Использование УКВ (UHF) диапазона
Исторически раньше всего на службе RTK использовались радиомодемы УКВ-диапазона. Корнями этот способ связи уходит в береговые сервисы для морской навигации и до сих пор незаменим в регионах, не обеспеченных надежным покрытием сотовой связи. В настоящее время используются устройства, работающие в основном в диапазоне частот 400-470 МГц с мощностью передачи от 0.5 до 30-40 Вт.
Приёмник может иметь встроенный в свой корпус маломощный радиомодуль и компактную УКВ-антенну. В зависимости от условий распространения радиосигнала на объекте дальность обслуживания может составлять от сотен метров до нескольких километров.
Мощные радиомодемы – это отдельные устройства с радиаторами охлаждения и самостоятельными аккумуляторными блоками питания. В комплект таких модемов входят антенны различных габаритов и конструкций, устройства для их установки, кабели различной длины, сечения и назначения, а также вспомогательные аксессуары. На равнинной открытой местности мощные радиомодемы обеспечивают дальность обслуживания до нескольких десятков километров.
Практически все радиомодемы умеют работать в режиме ретранслятора (репитера), что позволяет дополнительно расширить зону обслуживания RTK, а также обеспечить работу на территории со сложным рельефом или при наличии препятствий.
Использование голосовой связи GSM
Бурное развитие сетей сотовой связи позволило кардинально расширить возможности спутникового оборудования в режиме RTK. Дальность взаимодействия стала регламентироваться лишь охватом территории сотовыми сетями и методическими ограничениями спутниковых технологий. Габариты оборудования связи ужались до размеров смартфонов и гнезд для SIM-карт. Поскольку для взаимодействия спутниковых приборов используются голосовые каналы сотовой связи работа тарифицируется как обычный разговор двух абонентов, а на тарифе необходима соответствующая услуга пакетной передачи данных. Для настройки связи достаточно роверу указать мобильный номер базы, что не в пример проще, чем согласовать целый ряд настроек для УКВ-модемов.
Использование Интернет соединения (GPRS)
Следующим шагом стало развитие Интернет-технологий связи. У базовых приемников появилась возможность вещать корректирующую информацию в сеть Интернет. А для подвижных приёмников стал доступен многопользовательский доступ к этим данным. В отличие от GSM-связи «точка-точка» протокол NTRIP предоставляет множеству пользователей индивидуальные идентификаторы и пароли для безопасного RTK-подключения к источнику «поправок» в сети Интернет.
Выход в Сеть обеспечивается посредством всё тех же SIM-карт сотовых операторов, а малый трафик и доступные тарифы гарантируют меньшие затраты на связь в геодезическом производстве.
Возможность организации взаимодействия между базовыми приёмниками позволила развивать сетевые RTK-технологии, объединяя базовые станции в пределах целых регионов. Это позволило обеспечить высокоточными геодезическими измерениями большие территории с однородной системой отсчета.
Сети базовых станций. Технология VRS
О сетях постоянно действующих базовых станций (ПДБС) стоит поговорить отдельно. Если такая сеть присутствует в регионе предстоящих работ, то это мощный инструмент для использования технологий RTK. Кроме этого базовые станции по умолчанию регистрируют «сырые» GNSS-данные и всегда могут быть использованы при постобработке собственных статических измерений пользователей спутниковой геодезической аппаратуры. Базовые станции (БС) – это комплекты спутниковых приёмников модульной конструкции, стационарно расположенные на охраняемых объектах, например, офисных зданиях, где им обеспечены хорошие условия обзора небосвода и стабильный выход в сеть Интернет. Проект сети (места установки одиночных базовых станций) разрабатывается заранее с соблюдением геометрических требований к ее конфигурации. Кроме обеспечения коммуникационных возможностей базовая станция должна быть оснащена специальным сетевым программным обеспечением.
Являясь одним из компонентов разностного спутникового решения стационарная базовая станция позволяет пользователю, имея лишь одиночный комплект GNSS-приёмника (сетевой ровер), успешно выполнять широкий спектр высокоточных геодезических работ на расстояниях в десятки километров от неё.
Однако, имеется важный нюанс. Сама по себе одиночная базовая станция, передавая корректирующую информацию, обеспечивает лишь одну составляющую RTK-технологии – точное позиционирование ровера относительно точки установки антенны БС. Если эта точка изначально не привязана относительно местной опорной сети геодезических пунктов в соответствующей системе координат, то и координаты ровера данной системе отсчета соответствовать не будут.
Базовые станции будучи объединены в сеть позволяют максимально гибко использовать возможности RTK, обслуживая роверы на минимальном их удалении от баз. Венцом сетевых возможностей является технология VRS – виртуальных базовых станций. Станции сети объединены каналами связи и управляются из единого центра. Специальное сетевое программное обеспечение на основе данных приёмников сети может смоделировать результаты измерений в любом месте территории, охваченной сетью, и сформировать поток «поправок» от данной точки. Ровер, передав сведения о своём местоположении, получает решение от смоделированной рядом виртуальной БС. Это гарантирует высокую точность работы в любом месте сети.
Глобальные и облачные сервисы
Ну и наконец несколько слов о глобальных сетевых решениях для обеспечения режима RTK.
Глобальный дифференциальный сервис известен давно и основан на расчетах не по фазе несущей спутникового сигнала, а по коду. Точность позиционирования не высока – от полуметра до полутора метров. Называется такой режим – DGPS. Это уже не грубый навигатор, но и до геодезического уровня еще далеко. Тем не менее такой точности достаточно не только для решения навигационных задач, но и, например, для сбора данных об объектах местности для ГИС. Корректирующая информация передается по тому же спутниковому каналу в L-диапазоне, а формируется она на основе данных глобальной (общемировой) сети базовых станций.
Современная реализация глобального дифференциального сервиса позволяет получить субдециметровую точность координат одиночным роверным приёмником если имеется подписка на данную услугу. Примером такой службы является Trimble CenterPoint RTX. «Поправки» могут передаваться как по спутниковому каналу, так и через Интернет. В течении получаса инициализации точность позиционирования сходится к 4 см и даже лучше в любом месте зоны покрытия данного сервиса.
«Вишенкой на торте» глобальной RTK-технологии стала система Trimble Catalyst. Это пример, так называемой, концепции «Позиционирование как услуга». Комплект включает компактную недорогую спутниковую антенну и устройство на ОС Android с ПО. Несколько вариантов подписки на глобальный сервис обеспечивают различные уровни точности в зависимости от задач – от метровой до сантиметровой.
Примером облачной глобальной службы является Spectra Precision Central. При наличии активной лицензионной поддержки ПО контроллера можно зарегистрироваться на сервере службы и получить доступ к облачному сервису для приёмников Spectra Geospatial.
В заключении
Итак, мы рассмотрели основные аспекты теоретических основ и аппаратной реализации такого современного и эффективного метода спутниковых геодезических измерений как Кинематика реального времени (RTK). Развитие современных средств коммуникации позволило значительно расширить его возможности и обеспечить геодезические работы гибким и высокоточным инструментарием.
Для получения подробной информации по всему спектру геодезического оборудования обращайтесь к менеджерам и службе технической поддержки компании «Геодезия и Строительство».
Rtk поправки что это
В геодезических изысканиях важно определять координаты точек на местности и места расположения объектов с минимальной погрешностью. Для этого используется навигационное оборудование, которое получает координаты со спутников. Однако в GNSS-приемнике используется принцип относительных измерений, что увеличивает погрешность из-за внешних факторов.
Для увеличения точности при определении координат используются RTK-поправки. Суть их заключается в том, что помимо подвижного приемника RTK — ровера — используется дополнительная стационарная базовая станция RKT — база. Измерение в этом случае ведется парой приемников, координаты одного из которых известны. Поэтому можно внести поправки в получаемый результат на ровере и определить истинные координаты с точностью до нескольких сантиметров по вертикали и горизонтали.
Проект CORS сформировал, поддерживает работу и продолжает расширять сеть базовых станций RTK на территории России. Мы создаем сплошное навигационное поле и организовываем круглосуточное функционирование системы в автоматическом режиме. Клиенты нашей компании могут получать доступ к RTK и пользоваться навигационными данными для собственных изысканий.
В настоящее время в сеть входит 550+ базовых станций, которые работают в 83 субъектах федерации. Мы постоянно модернизируем сеть для улучшения качества обслуживания и работаем над увеличением количества референсных станций в системе.
Преимущества использования сети RTK
Использование в процессе геодезических изысканий большой сети референсных навигационных станций дает такие преимущества:
Как заказать
Хотите получать RTK-поправки от нашей сети базовых станций для геодезических измерений? Обращайтесь за помощью к нашим менеджерам по указанным на сайте телефонам.
Что такое RTK? Навигация по RTK (Real Time Kinematic). Самая точная навигация до миллиметров. Оставить комментарий
В настоящее время кинематическая спутниковая навигация (RTK) — это современная технология повышения точности данных, полученных в Глобальной навигационной спутниковой системе (GNSS) – GPS, ГЛОНАСС, GALILEO и COMPASS.
В настоящее время кинематическая спутниковая навигация (RTK) — это современная технология повышения точности данных, полученных в Глобальной навигационной спутниковой системе (GNSS) – GPS, ГЛОНАСС, GALILEO и COMPASS. Он обеспечивает более точное позиционирование и навигацию мобильного приемника, получающего скорректированные координаты в реальном времени от базовой станции.
Этот метод был обнаружен в середине 1990-х годов и постоянно разрабатывается для геодезии, мониторинга строительства, добычи полезных ископаемых и точного земледелия. Для сельского хозяйства крайне важно повысить точность в системах автоматического управления. RTK предоставляет эту возможность, поэтому RTK-инфраструктура, оборудование, аппаратные и программные решения работают во многих местах по всему миру, в том числе и в Украине.
Что такое RTK (Real Time Kinematic)
RTK — это набор способов и методов для значительного повышения точности географических координат до сантиметров, а иногда и до миллиметровой точности, полученных с использованием спутниковой навигационной системы GNSS. В последние годы эта технология становится все более распространенной в области точного земледелия. Это метод кинематического измерения, в котором два приемника GPS и / или ГЛОНАСС имеют радио- или сотовую линию связи через радиомодем или GSM-модем для передачи и приема данных между ними. Один приемник неподвижен с заданными координатами и называется опорным или базовым, а другой – подвижным.
В RTK используется двухчастотное оборудование. Передаваемые данные являются измерениями фазовой коррекции в реальном времени для мобильного приемника GNSS. Когда пара приемников находится примерно на одной высоте, предполагается, что атмосферные помехи одинаковы для обоих. На основе известных и измеренных координат опорный приемник вычисляет поправки к координатам и передает их на мобильное устройство. В последнее время в ряде стран, включая Украину, строятся постоянные станции и сети для RTK. Через них любой оператор, поддерживающий приемник GNSS, может воспользоваться услугами RTK в диапазоне базовых станций.
Зачем использовать RTK?
Радиосигналы, передаваемые спутниками, подвергаются различным нарушениям.
Существуют три основные причины изменения сигналов:
Спутники ГЛОНАСС, GPS, и в ближайшем будущем ГАЛИЛЕО и КОМПАС (БэйДоу) могут определять любое местоположение на поверхности Земли до миллиметра. Однако, когда сигнал достигает поверхности из-за искажения, он не указывает ни одной точки в несколько миллиметров, а пятна от 5 до 100 метров (в зависимости от широты, количества активных спутников и других условий). Деформации могут быть уменьшены за счет использования наземной инфраструктуры RTK с выделенными аппаратными и программными системами.
Инфраструктура представлена одной или сетью из нескольких базовых станций, обменивающихся потоками данных с использованием специализированного программного обеспечения. Спутниковый сигнал, принятый на станции, обрабатывается программным обеспечением, а затем базовая станция передает ремонт, очищая спутниковые сигналы. Исправленный сигнал, в свою очередь, переходит на технику на которой стоит приемник, от этого координаты становятся точны до сантиметров. Таким образом, RTK улучшает сигналы GPS и ГЛОНАСС для более высокой дифференцированной спутниковой навигации, что позволяет более эффективно управлять сельскохозяйственной техникой в точном сельском хозяйстве.
В последние годы RTK стал стандартом для точного земледелия, поскольку он позволяет осуществлять навигацию сельскохозяйственной техники с точностью до сантиметра. Таким образом, посадка, внесение удобрений, защита растений, сбор и другие операции осуществляются с автоматическим контролем с высокой точностью без упущения и перекрытия участков, с меньшей нагрузкой на оператора и более эффективным использованием ресурсов.
Преимущества и ограничения RTK
Основным преимуществом RTK-режима является способность точно обрабатывать сигналы в реальном времени. Существует несколько типов методов для получения навигационных исправлений, которые отличаются точностью и синхронизацией сигналов – кинематической, пост-обработка и дифференциальный метод в реальном времени (DGNSS). Метод пост-обработки позволяет осуществлять наиболее точную корректировку в миллиметрах, но для сбора и обработки данных требуется много времени. Дифференциальные методы могут работать в режиме реального времени, но точность поправок находится в пределах метра. При работе в режиме RTK вы можете получать настройки в реальном времени с точностью 1 см в горизонтальном и 2 см в вертикальном направлении. Это самый высокий уровень точности в реальном времени.
С появлением спутниковых приемников, которые работают не только с GPS, но и с ГЛОНАСС, а затем с GALILEO и COMPASS, ожидается значительное повышение точности, эффективности и надежности измерения пространственных координат. Последние модели приемников компактны, легки и интегрированы во все системы, в которых они нуждаются: высокоскоростной процессорный контроллер, компас, считыватель штрих-кодов, камеру, слот для карт памяти и модем WiFi с подключением WiFi и Bluetooth.
Недостатки метода RTK
Диапазон относительно эталонной станции является ограниченным (обычно 10-20 км), потребность в канале связи в реальном времени и невозможность работать в условиях неблагоприятной спутниковой навигации. Большие инвестиции в покупку оборудования и программного обеспечения. Для решения кинематических задач в реальном времени были разработаны различные новые решения, такие как сеть RTK и более широкие технологии WARTK (Wide Area Real Time Kinematic). Первый предоставляет собой настройки из сети базовых станций, так что мобильный приемник в сельскохозяйственной машине принимает сигналы от нескольких опорных станций в зависимости от местоположения станции. Второй располагается с дециметровой точностью в реальном времени, причем возможное действие составляет более 400 км от базовой станции.
Сетевые методы
RTK создают сетевую инфраструктуру с опорных станций, которые непрерывно получают данные со спутников, а через каналы связи направляют их на центральный сервер с помощью специального программного обеспечения для мониторинга данных. Данные собираются там, устраняются неоднозначности, а отредактированный сигнал отправляется на мобильные приемники, используемые, например, на ферме. Мобильный приемник получает информацию с сервера через GSM, Интернет или радиосвязь в реальном времени и вычисляет свои координаты с сантиметровой точностью с использованием программного алгоритма RTK. В отличие от систем с одной станцией, сетевое взаимодействие обеспечивает высокую точность работы на больших расстояниях, чем опорные станции, а также более точное определение ошибок.
Сетевые методы бывают разных типов. Они реализованы в двух режимах – RTK и режиме пост-обработки. Постобработочные измерения доставляются после запроса и загрузки из Интернета. Сетевые методы относятся к виртуальным опорным станциям (VRS), FKP и дополнительным вспомогательным исправлениям. В АРС режиме, реальные спутниковые измерения от опорной станции преобразуются в искусственные по отношению к виртуальной опорной станции в непосредственной близости от техники на которой установлен gps приемник. Данные виртуальных станций используются мобильными приемниками, как и у реальных станций.
Сетевые дифференциальные методы генерируют дифференциальные поправки, которые передаются пользователям через геостационарные спутники. OmniSTAR – это основная и наиболее широко используемая глобальная сетевая дифференциальная спутниковая навигационная система с широким диапазоном. Обеспечивает корректировку работы в режиме реального времени с тремя уровнями точности: виртуальная опорная станция (VBS) – точность измерения; Расширенное обслуживание (XP) – Точность ниже 20 см и высокая точность обслуживания (HP) – Точность ниже 10 см.
Широкополосный RTK
Метод WARTK (Wide Area Real Time Kinematic) — это инновационный метод дифференциальной регулировки спутниковой навигации расширенного диапазона. Он был разработан в конце 1990-х годов группой исследований в Каталонском политехническом университете (СКП) в Барселоне. Он обеспечивает корректировку ионосферного воздействия через сеть опорных станций, расположенных на расстоянии до 1000 км друг от друга. Расхождения фиксируются в реальном времени мобильными приемниками на расстроянии более 400 км от базовых станций. Таким образом, WARTK преодолевает ограниченный диапазон классических методов RTK. По согласованию с Европейским космическим агентством WARTK использует наземную и спутниковую инфраструктуру Европейской геостационарной навигационной оверлейной службы, включая приемники GNSS. Этот метод чрезвычайно подходит для применения в изолированных местах,
В Украине услуги RTK предлагаются с едиными базовыми станциями и сетевыми услугами, которые все больше предпочитают фермеры в области точного земледелия. Инфраструктурные решения, оборудование и программное обеспечение от разных производителей и поставщиков. Клиенты могут выбирать по точности, объему, надежности и стоимости услуг. По словам представителей промышленности, те, кто хоть раз попробовал метод коррекции спутниковой навигации через RTK, вряд ли откажется от него когда либо.
Ремонт гидравлики в сельском хозяйстве
Ремонт гидравлики в сельском хозяйстве, по всей Украине, лучшие цены!.
Звоните по телефону +38 (098) 566-43-77 или оставляйте заявку на сайте.