Šiame skyriuje smulkiai aprašomi trys skirtingi RTK tinklo metodai: MAX, i-MAX ir VRS. Šie metodai yra visiškai skirtingi, todėl gaunami skirtingi GPS/GNSS matavimo rezultatai realiuoju laiku.
Prieš tai aptarėme RTK tinklo serverio svarbų vaidmenį – jame kaupiama visų referencinių stočių matavimo duomenys ir generuojamos RTK pataisos mobiliesiems GPS/GNSS imtuvams (1 pav.).
1 pav. RTK tinklo serverio vaidmuo
Serverį valdo RTK tinklo paslaugų tiekėjas, kuris pasirenka tinklo veikimo metodą. Taigi, nuo šio sprendimo priklauso, kokiu tikslumu GPS/GNSS mobilus imtuvas apskaičiuos taško koordinates.
Šioje dalyje aprašomas MAX metodas, vienintelis RTCM komisijos standartizuotas metodas, skirtas GPS/GNSS RTK tinklams ir įtrauktas į RTCM V3.1 pataisų formatą. Master Auxiliary Concept (MAC) laikomas geriausiu RTK tinklo metodu šiuo metu ir pagrindžiama, kodėl GPS vartotojas iš savo RTK tinklo paslaugų tiekėjo privalo reikalauti MAX pataisų.
Kaip įvertinti RTK tinklo veikimo būdą
Kai tik RTK tinklo serveris gauna visų GPS/GNSS referencinių stočių duomenis, jis sumažiną jų sveikų ciklų skaičių iki bendro lygmens. Algoritmas, kuris tam naudojamas, priklauso nuo naudojamos RTK tinklo valdymo programinės įrangos (pvz.: Leica GNSS Spider).
Kai tik suvienodinamas sveikų ciklų skaičius arba daugiareikšmiškumas, serveris pradeda generuoti pasirinkto metodo (pvz.: MAX) RTK pataisas GPS/GNSS vartotojams.
Visi žinomi RTK tinklo metodai mažina nuo atstumo atsirandančias paklaidas ir leidžia dirbti naudojant net ir ilgas bazines linijas tarp referencinių stočių bei mobilaus GPS imtuvo. Tačiau kiekvienas metodas tai pasiekia skirtingais būdais.
Nustatant šiuos skirtingus RTK metodus, apibūdinsime keletą kriterijų.
Standartizuoti metodai
RTK tinklo metodai gali būti skirstomi į standartizuotus ir nestandartizuotus.
Standartizuotas metodas – tai metodas, kai serverio programinė įranga naudoja tarptautinius standartizuotus algoritmus RTK tinklo pataisų formavimui. Šie algoritmai paskelbiami viešai. Toks metodas užtikrina pastovumą ir skaidrumą tiems, kurie jį naudoja.
Standartizuotas metodas reiškia, kad visa informacija, perduodama GPS imtuvui, nepriklausomai nuo gamintojo, atitinka aiškiai nustatytus tarptautinius standartus.
Nestandartizuotas metodas – tai metodas, kai serverio programinė įranga naudoja nežinomus algoritmus RTK tinklo pataisoms generuoti.
GPS imtuvo kontroliuojamas RTK tinklo pataisų pritaikymas
RTK tinklo užduotis – sumažinti nuo atstumo priklausančias klaidas realiuoju laiku, optimizuojant sprendinį ir pagerinant inicializacijos greitį esant ilgiems atstumams tarp referencinių stočių ir mobilaus GPS imtuvo.
Priklausomai nuo naudojamo metodo, serveris arba pats GPS imtuvas kontroliuoja RTK tinklo pataisų pritaikymą pašalindamas nuo atstumo atsirandančias paklaidas.
GPS imtuvo kontroliuojamas matavimas, tai toks režimas, kai imtuvas gali pats pasirinkti referencinę stotį ir jų skaičių, kurios bus naudojamos matavimuose ir nuo atstumo atsirandančių paklaidų šalinimo metodą.
GPS imtuvo, kuris gali kontroliuoti RTK matavimus, privalumas yra tas, kad jis gali be perstojo nustatyti savo RTK tikslumą ir stebėti paklaidų skaičiavimo efektingumą. Jeigu GPS imtuvas nustato, kad RTK matavimai tampa neoptimalūs (pvz. dėl atmosferos sąlygų pokyčio), tuomet instrumentas matavimo eigos metu gali pakeisti pataisų skaičiavimo metodą ir pritaikyti geriau tinkantį tuo metu, taip pasiekiant geresnius RTK matavimo rezultatus.
Kai RTK matavimus kontroliuoja referencinio tinklo programinė įranga, serveris paprastai naudoja vieną optimizuotą pataisų skaičiavimo metodą, bendrą visam tinklui, o ne individualius, pritaikytus kiekvienam imtuvui atskirai. Šiuo atveju serveris „nežino“, kokiomis sąlygomis dirba GPS imtuvai. Taigi, jeigu tinklui pritaikytas pataisų skaičiavimo metodas neatitinka GPS imtuvo matavimo sąlygų, RTK matavimai gali būti neoptimalūs, o galiausiai, greitos inicializacijos nepasieksite.
Taigi, norėdami užtikrinti greitą inicializaciją ir optimalų RTK matavimo metodą, GPS imtuvas turi pats kontroliuoti RTK matavimus.
Referencinio tinklo ir GPS imtuvo vaidmuo
Kodėl tai svarbu? Kad būtų lengviau tai paaiškinti, akcentuosime 4 pagrindinius žingsnius (2 pav.):
2 pav. Keturi pagrindiniai žingsniai tarp serverio ir GPS imtuvo referenciniame tinkle
- Bendrų palydovų sekimas: GPS imtuvas ir referencinis tinklas seka bendrą palydovų skaičių.
- Tinklo sveikųjų ciklų skaičiaus sprendinys: tinklo serveris, naudodamas atitinkamą algoritmą, sumažina tinklo daugiareikšmiškumą iki bendro lygmens.
- RTK pataisų formavimas: serveris generuoja ir siunčia RTK pataisas GPS imtuvams standartiniais ir nestandartiniai metodais.
- RTK pozicijos nustatymas: GPS imtuvas, pritaikydamas tinklo pataisas, apskaičiuoja tikslias koordinates.
Trys skirtingi metodai
MAX metodas
Master Auxiliary Corections (MAX) pataisų metodas pagrįstas Master Auxiliary Concept (MAC) koncepcija.
i-MAX metodas
Individualizuotas MAX (i-MAX) metodas buvo sukurtas tuo pačiu metu, kai buvo pristatytas MAX, senesnių imtuvų palaikymui, kurie nepriima MAX pataisų.
Virtualiųjų referencinių stočių metodas
Metodas pradėtas naudoti dar nuo 1990 m. ir yra panašus į i-MAX metodą.
i-MAX ir VRS
Metodai
i-MAX ir VRS metodai yra panašūs. Abu laikomi individualizuotais, kurie reikalauja, kad GPS imtuvas, prieš pradėdamas matuoti, nusiųstų savo apytiksles koordinates į serverį. Ryšys tarp serverio ir GPS imtuvo, kuris naudoja i-MAX arba VRS metodus, atitinkamai vaizduojamas 3 ir 4 paveikslėliuose.
3 pav. Ryšys tarp serverio ir GPS imtuvo, naudojančio i-MAX
Nestandartizuoti metodai
Abu metodai naudoja nežinomus algoritmus RTK tinklo pataisų generavimui ir yra nestandartizuoti.
Serverio kontroliuojamas RTK tinklo pataisų pritaikymas
Abiejuose metoduose serveris šalina nuo atstumo atsirandančias paklaidas. Tai reiškia, kad tinklo sprendinys nėra optimalus GPS imtuvo pozicijai ir gali pakenkti tikslių koordinačių nustatymui.
Neužtikrinamas maksimalus palydovų duomenų panaudojimas
Abu metodai generuoja RTK pataisas, kurios imituoja vienos bazinės linijos RTK matavimus. Tai sumažina prieinamų palydovų duomenų kiekį GPS imtuvui, todėl RTK matavimų, tam tikromis sąlygomis, gali nepavykti atlikti.
4 pav. Ryšys tarp serverio ir GPS imtuvo, naudojančio VRS
Skirtumas
i-MAX ir VRS metodai yra panašūs, tačiau ne vienodi. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad i-MAX metodas generuoja pataisas realiai referenciniai stočiai, o ne virtualiai sukurtai.
Atsekamumas ir kartotinumas
i-MAX pataisos yra susietos su pagrindine referencine stotimi. Tai reiškia, kad bazinė linija, tarp pagrindinės stoties ir išmatuoto taško visuomet gali būti tuoj pat permatuojama. Taip užtikrinamas matavimų atsekamumas ir kartotinumas.
Naudojant VRS metodą, GPS imtuvas negauna jokios informacijos susietos su realiai esančia referencine stotimi. Tai reiškia, kad bazinė linija, tarp virtualios referencinės stoties ir išmatuoto taško negali būti iš karto permatuojama. Tai pažeidžia svarbiausius atsekamų ir kartotinų matavimų principus (11 pav.).
Pastovumas
VRS pataisos yra optimizuotos pradinei GPS imtuvo pozicijai RTK matavimų pradžioje (pvz.: po prisijungimo prie referencinio tinklo). Jeigu po to GPS imtuvas nutolsta tam tikru atstumu toje pat matavimų sesijoje (neatsijungęs nuo referencinio tinklo), pataisos taps nebetinkamos naujai GPS imtuvo pozicijai.
Norint išspręsti šią problemą, naudotojas turi atsijungti nuo referencinio tinklo ir pradėti naują matavimų sesiją prisijungiant prie tinklo, kurios metu sukuriama nauja virtuali referencinė stotis arba serveris gali automatiškai sukurti naują referencinę stotį. Vis dėlto (dėl aptartų priežasčių) sukuriant naujas referencines stotis gali atsirasti pozicijos ir tikslumo šuoliai. Taigi naudotojas savo matavimus atlieka neužtikrindamas pozicijos ir tikslumo pastovumo per visą matavimų sesiją.
Palyginimui, i-MAX pataisos yra nedelsiant atnaujinamos, priklausomai nuo GPS imtuvo judėjimo. Be to, i-MAX pataisos yra susietos su realia referencine stotimi (pagrindine stotimi). Tai reiškia, kad pozicijos ir tikslumo rezultatai yra pastovūs.
MAX pataisos
Metodas
RTK tinklo serveris, naudodamas Master Auxiliary Concept (MAC) metodą, perduodą visą įmanomą neapdorotų matavimų ir koordinačių informaciją į vieną referencinę stotį, vadinamą pagrindine stotimi. Visoms kitoms referencinėms stotims tinkle (arba stočių potinkliui), vadinamomis pagalbinėms stotims, persiunčiami suvienodinto ciklo skaičiaus matavimai ir koordinačių skirtumai.
Ryšys tarp serverio ir GPS imtuvo aprodytas 12 paveikslėlyje.
Standartizuotas metodas
MAX pataisų generavimui ir siuntimui naudoja gerai žinomus, publikuotus algoritmus, todėl šis metodas yra standartizuotas. Be to, duomenys visuomet yra atsekami ir kartotiniai nuo realiai esamos referencinės stoties.
RTCM Special Committee 104 patvirtino MAX metodą, kuris, įtrauktas į RTCM 3.1 standartų sąrašą, tapo vieninteliu oficialiu standartu, naudojamu RTK tinklo paslaugoms teikti.
GPS imtuvo kontroliuojamas RTK tinklo pataisų pritaikymas
MAC metodas suteikia GPS imtuvui laisvę atlikti paprastas tinklo interpoliacijas kaip FKP arba sudėtingus skaičiavimus (pvz.: apskaičiuoti kelis bazinius atstumus nuo pagalbinių referencinių stočių). Tai leidžia GPS imtuvui sekti RTK matavimų būklę ir optimizuoti RTK matavimus, pakeičiant skaičiavimo algoritmą matavimų metu. Tai pagrindinis privalumas prieš FKP ir kitus metodus.
Maksimalus palydovų duomenų panaudojimas
Su MAX duomenimis GPS imtuvas gali performuoti kiekvienos referencinės stoties duomenis, taip užtikrindamas maksimalų palydovų duomenų išnaudojimą RTK matavimų metu.
Pastovumas
GPS imtuvas turi ypatybę prisitaikyti prie aplinkos sąlygų naudodamas tinkamą referencinių stočių skaičių (pvz.: norint apskaičiuoti didesnio mastelio atmosferinį aktyvumą). Tai įgalina GPS imtuvą užtikrinti RTK matavimų (pozicijos ir tikslumo) pastovumą.
Atsekamumas ir kartotinumas
MAX metodas GPS imtuvui leidžia permatuoti bazinį atstumą iki pagrindinės stoties – realios referencinės stoties. Taigi, matavimai yra atsekami ir kartotini (5 pav.).
MAX pataisos
Metodas
RTK tinklo serveris, naudodamas Master Auxiliary Concept (MAC) metodą, perduodą visą įmanomą neapdorotų matavimų ir koordinačių informacijąį vieną referencinę stotį, vadinamą pagrindine stotimi. Visoms kitoms referencinėms stotims tinkle (arba stočių potinkliui), vadinamomis pagalbinėms stotims, persiunčiami suvienodinto ciklo skaičiaus matavimai ir koordinačių skirtumai.
Ryšys tarp serverio ir GPS imtuvo aprodytas 5
5 pav. Ryšys tarp serverio ir GPS imtuvo priimančio MAX pataisas
Keturių RTK tinklo veikimo metodų įvertinimo apibendrinimas
1 lentelė. Keturių skirtingų RTK metodų įvertinimo apibendrinimas
MAX yra vienintelis metodas, kuris atitinka visus naudotojo, norinčio gauti geriausius RTK rezultatus, reikalaujamus kriterijus. Štai, kodėl naudotojai privalo reikalauti MAX pataisų iš savo RTK tinklo paslaugų tiekėjo.
Jūsų Leica GPS1200 imtuvas visada užtikrins geriausias galimas matavimo savybes dirbo metu, priimant VRS, FKP ir i-MAX pataisas. Be to, Jūs gausite dar geresnes RTK matavimo savybes su MAX.
Atminkite, kad...
MAX yra vienintelis tarptautinis standartizuotas RTK tinklo veikimo metodas.
MAX yra vienintelis metodas, leidžiantis GPS imtuvui pačiam kontroliuoti pataisų skaičiavimą, o tai reiškia, kad GPS imtuvas gali pritaikyti skaičiavimą prie esamų matavimo sąlygų.
MAX yra modernus metodas, naudojantis viso tinklo informacija pataisų formavimui.
MAX naudoja realių referencinių stočių duomenis (atsekamumas ir kartotinumas).
MAX užtikrina RTK matavimų pastovumą.
i-MAX yra geriausias individualizuotas RTK metodas.
i-MAX sukurtas senesniems imtuvams, kurie negali naudoti MAX.
i-MAX, VRS ir FKP metodai neatitinka RTCM industrijos standartizuotų formatų filosofijos, kadangi pataisas sudaro modeliuoti duomenys, o ne „žali“, kaip to reikalauja RTCM.
Prisiminti puslapį
RSS naujienos