Комплексное сравнение методов GNSS RTK и PPP

Содержание

С быстрым развитием технологий спутниковой навигации   динамическое позиционирование в реальном времени (RTK)  стало важным инструментом в области высокоточного позиционирования. Технология GNSS RTK широко используется в геодезии и картографировании, сельском хозяйстве, беспилотных летательных аппаратах и других областях за счет повышения точности сигналов GNSS. В данной статье будет рассмотрено определение GNSS RTK, принцип его работы, отличие от стандартного позиционирования GNSS, требования к его использованию, а также роль базовых станций и опорных сетей.

 БЫСТРЫЙ ПРОХОД ?  

E108-GN03S GNSS многорежимный модуль спутникового позиционирования BDS модуль GPS Beidou позиционирование

E108-GN03 Многорежимная спутниковая система навигации BDS модуль Малый размер GPS Beidou позиционирование GNSS модуль

Многорежимный модуль спутникового позиционирования и навигации E108-GN04D GNSS

Что такое GNSS RTK?

GNSS RTK (Real-Time Kinematic) — это технология высокоточного позиционирования, которая использует спутниковые навигационные системы (такие как GPS, ГЛОНАСС, Galileo и BeiDou) для обеспечения сантиметровой точности позиционирования. RTK обеспечивает точное позиционирование за счет приема и обработки спутниковых сигналов в режиме реального времени и подходит для сценариев применения, требующих высокой точности и обратной связи в режиме реального времени.

Ссылка на статью: Обзор технологии позиционирования GNSS

Как работает GNSS RTK

В основе RTK лежит использование одной или нескольких базовых станций, которые принимают спутниковые сигналы и вычисляют их точное положение. Затем базовая станция отправляет рассчитанную дифференциальную информацию на мобильную станцию (например, приемник GNSS) в режиме реального времени, а мобильная станция в режиме реального времени вносит поправки на основе этой дифференциальной информации для повышения точности позиционирования.

Процесс работы RTK условно делится на следующие этапы:

Базовая станция принимает спутниковые сигналы: базовая станция принимает сигналы со спутников GNSS и вычисляет свое точное положение.
Дифференциальный расчет: базовая станция сравнивает принятые спутниковые сигналы со своим известным положением для вычисления погрешности положения.
Передача сигнала: базовая станция передает эту информацию об ошибке на мобильную станцию по радиосвязи, через Интернет и т. д.
Коррекция позиционирования мобильной станции: Мобильная станция получает дифференциальную информацию от базовой станции, корректирует результаты ее позиционирования и обеспечивает высокоточное позиционирование.

В чем разница между RTK и стандартным позиционированием GNSS?

Стандартное позиционирование GNSS обычно обеспечивает точность позиционирования на метровом уровне, в то время как RTK может достигать сантиметровой точности. Основные различия между ними:

Точность: RTK значительно повышает точность позиционирования и подходит для точных измерений и инженерных приложений.
В реальном времени: RTK обеспечивает коррекцию позиционирования в режиме реального времени, в то время как стандартные корректировки позиционирования GNSS обычно задерживаются.
Обработка сигналов: RTK полагается на базовые станции и дифференциальные сигналы, в то время как стандартное позиционирование GNSS использует только спутниковые сигналы.

Что нужно для использования RTK?

Для использования технологии RTK требуется следующее оборудование и условия:

GNSS-приемник: включает в себя базовые станции и мобильные станции, которые могут принимать спутниковые сигналы и выполнять расчеты позиционирования.
Канал связи: используется для передачи дифференциальной информации от базовых станций к мобильным станциям, обычно используются радиосвязь, сеть и т.д.
Сигнал GNSS: Стабильный и доступный сигнал спутника GNSS, обычно требующий приема не менее четырех спутников.

Как базовые станции и опорные сети обеспечивают RTK-коррекцию?

Базовые станции играют важную роль в RTK, приеме спутниковых сигналов и вычислении погрешностей местоположения. Опорные сети представляют собой совокупность нескольких базовых станций, которые могут обеспечить более широкое покрытие и более высокую точность. Опорные сети могут предоставлять RTK коррекции следующими способами:

Network RTK (NRTK): предоставляет более широкий спектр услуг позиционирования путем вычисления и обмена информацией об ошибках в режиме реального времени через несколько базовых станций.

Виртуальные базовые станции: создание положений виртуальных базовых станций с помощью расчетных моделей в местах, где нет физических базовых станций.

Что такое технология ГЧП

PPP (Precise Point Positioning) — это технология высокоточного позиционирования, основанная на спутниковых навигационных системах, таких как GPS, ГЛОНАСС, Galileo и BeiDou. В отличие от традиционного дифференциального позиционирования (например, RTK), PPP не полагается на наземные базовые станции или дифференциальные сигналы, а обеспечивает высокоточное позиционирование за счет обработки точной орбитальной и тактовой информации спутников.

Принцип работы ГЧП

Принцип работы ГЧП в основном включает в себя следующие этапы:

Прием спутникового сигнала: приемник принимает сигналы от нескольких спутников одновременно.

Точная загрузка данных: Загрузка точной информации об орбите спутника и часах через Интернет или другими способами, которые обычно предоставляются профессиональными учреждениями (такими как IGS).

Расчет позиционирования: Приемник использует полученный сигнал и загруженные точные данные для выполнения расчетов позиционирования, исключая влияние атмосферной задержки, ошибки орбиты спутника и т. д., для достижения сантиметровой точности.

Характеристики СЗР

Высокая точность: В идеальных условиях PPP может достигать точности позиционирования на субметровом или сантиметровом уровне.

Нет требований к базовой станции: Поскольку PPP не зависит от наземных базовых станций, его можно использовать на широкой территории, и он подходит для высокоточных нужд в удаленных районах.

Время сходимости: PPP обычно требует длительного времени сходимости для достижения оптимальной точности, особенно в динамических средах.

Области применения ГЧП

Технология ГЧП широко применяется в следующих сферах:

Географическая информационная система (ГИС): используется для картографирования и топографической съемки.

Инженерные изыскания: такие как гражданское строительство, обследование зданий и т.д.

Сельское хозяйство: Мониторинг и управление урожаем в точном земледелии.
Дроны: Высокоточная аэрофотосъемка и позиционирование.

Сравнение RTK (кинематика в реальном времени) и PPP (точное позиционирование точек)

RTK и PPP (Precise Point Positioning) — две основные технологии высокоточного позиционирования, но они различаются принципами работы и сценариями применения:

RTK: Использует базовые станции и дифференциальные сигналы, подходит для приложений, требующих высокой точности в режиме реального времени, таких как геодезия территории и строительство.

PPP: Базовая станция не требуется, рассчитана с помощью точных данных спутниковой орбиты и часов, подходит для требований высокой точности в удаленных районах и на больших площадях, но обычно требует длительного времени сходимости.

Технология GNSS RTK обеспечивает высокоточное позиционирование на сантиметровом уровне с помощью дифференциальных сигналов в режиме реального времени и широко используется во многих областях. Понимание принципа работы RTK и его отличия от стандартного GNSS-позиционирования имеет решающее значение для профессионалов в геодезии, дронах, сельском хозяйстве и других отраслях. С постоянным развитием технологий сценарии применения RTK будут становиться все более широкими, помогая различным отраслям промышленности достигать эффективных и точных потребностей в позиционировании.