Artykuł został opublikowany na profilu LinkedIn Leica Geosystems Polska w dniu 9 listopada 2023 r. Ze względu na poruszane w nim istotne informacje dla użytkowników odbiorników GNSS Leica Geosystems, również przez Blog geosite4D poszerzamy jego zasięg przekazując wiedzę dla naszych klientów i sympatyków.
LinkedIn, oryginalna publikacja
HxGN SmartNet Global – rodzina 3 usług korekcyjnych GNSS, zapewniających dostęp do precyzyjnego pozycjonowania RTK w każdym miejscu na Ziemi.
Artykuł omawia mechanizm działania wszystkich trzech technologii dystrybucji korekt dla precyzyjnych wyznaczeń GNSS oraz warunki ich zastosowania.
HxGN SmartNet Global obejmuje 3 technologie dystrybucji korekt GNSS, wzajemnie się uzupełniające, dzięki czemu możliwe jest przeprowadzenie precyzyjnego pomiaru GNSS, niezależnie od jego warunków.
Technologie usług korekcyjnych GNSS:
- NRTK – korekty sieciowe regionalnej sieci stacji referencyjnych, np. HxGN SmartNet,
- RTK Bridging – korekty globalnej sieci stacji referencyjnych,
- PPP - korekty globalnej sieci stacji referencyjnych.
Dlaczego odbiornik ruchomy RTK potrzebuje danych korekcyjnych?
Odbierając sygnał z satelitów GNSS odbiornik oblicza odległość do każdego satelity, a po obliczeniu odległości do minimum 4 satelitów jest w stanie wyznaczyć swoją pozycję. Dokładność tej pozycji (metrowa) jest jednak obarczona szeregiem błędów, np. błędem zegara, orbit, błędami atmosferycznymi itd., jest więc zbyt niska do wykorzystania w aplikacjach wymagających precyzji, np. w branży geodezyjnej lub w rolnictwie precyzyjnym. Aby uzyskać dokładność pomiaru na poziomie centymetrowym konieczne jest zastosowanie korekty dla tej wstępnie wyznaczonej przez odbiornik pozycji.
Na przestrzeni lat rozwinęły się różne technologie umożliwiające ruchomemu odbiornikowi RTK odbiór danych korekcyjnych.
Przyjrzyjmy się tym technologiom…
Korekty regionalnej sieci stacji referencyjnych NRTK
Pierwsza technologia dystrybucji precyzyjnych korekt RTK jest nam wszystkim powszechnie znana, ponieważ pierwsze lokalne sieci były budowane przez firmę Leica Geosystems już na początku lat 2000. W Polsce pierwsza sieć ogólnokrajowa (państwowa) rozpoczęła swoją działalność w roku 2006, natomiast największy rozwój tej technologii obserwowaliśmy w pierwszej połowie drugiej dekady, kiedy to powstały sieci komercyjne o zasięgu krajowym.
Sieć HxNG SmartNet jest obecnie największą regionalną siecią stacji referencyjnych w naszym kraju, będąc równocześnie siecią najnowocześniejszą dzięki stałej modernizacji wynikającej z postępu technologii GNSS.
Na czym polega dystrybucja korekt precyzyjnych w technologii NRTK?
Mechanizm technologii jest identyczny dla wszystkich sieci lokalnych i uogólniając polega on na następujących etapach.
Sieć stacji referencyjnych składa się ze stacji referencyjnych, czyli permanentnie działających odbiorników GNSS zlokalizowanych w określonych punktach o znanych współrzędnych, równomiernie pokrywających dany teren, oraz z serwera, na którym znajduje się oprogramowanie zarządzające stacjami oraz obliczające i dystrybuujące korekty.
Stacje referencyjne stale odbierają sygnał satelitarny oraz wysyłają gromadzone dane do serwera sieci, gdzie następuje obliczenie danych korekcyjnych.
Odbiornik ruchomy RTK wysyła do serwera sieci swoją przybliżoną pozycję, dla której serwer śle zwrotnie korektę. Pozwala to na eliminację wpływu błędów wyznaczeń GNSS. W tym momencie możliwe jest przeprowadzenie precyzyjnego pomiaru GNSS z dokładnością centymetrową.
Technologia NRTK od wielu lat stanowi podstawę w pomiarach GNSS. Niestety ze względu właśnie na jej mechanizm, zwłaszcza potrzebę utrzymywania stałej i stabilnej komunikacji internetowej pomiędzy odbiornikiem ruchomym a serwerem jest ona w pewnym stopniu ograniczona i zawodna.
Główne problemy technologii NRTK dystrybucji korekt GNSS:
- Niestabilne połączenie internetowe w danej lokalizacji. Może być to problem lokalny i chwilowy, jednak w momencie konieczności przeprowadzenia pomiaru stanowi ogromne utrudnienie.
- Całkowity brak dostępu do Internetu w danej lokalizacji, uniemożliwia przeprowadzenie pomiaru RTK
- Chwilowe problemy w działaniu sieci stacji referencyjnych. Ponieważ infrastruktura sieci stacji referencyjnych podlega czasowym modernizacjom i konserwacjom, jest również zależna od stałego dostępu do Internetu, chwilowe problemy z tym związane są zrozumiałe.
Ponieważ współczesny świat wymaga dostępności precyzyjnego pozycjonowania w każdym miejscu naszej planety w sposób niezawodny, konieczny był rozwój technologii alternatywnych dla NRTK, eliminujących powyższe problemy. Mowa o technologiach korekt globalnych, wśród których rozróżniamy dwie:
Technologia RTK Bridging – Maksymalnie 10 minutowe „uzupełnianie” braków korekty NRTK np. w przypadku niestabilnego połączenia internetowego lub chwilowej awarii sieci
Technologia PPP – Korekta dla precyzyjnych wyznaczeń GNSS całkowicie niezależna od lokalnej sieci stacji referencyjnych i dostępu do Internetu
Jak zbudowana jest sieć korekt globalnych oraz jaki jest mechanizm dystrybucji tych poprawek?
Globalna sieć stacji referencyjnych składa się obecnie z ponad 100 permanentnych stacji referencyjnych równomiernie rozmieszczonych na powierzchni całego globu oraz z Centrum Kontroli. Wszystkie stacje wraz z centrum zarządzania stanowią usługę TerraStar, będącą własnością firmy NovAtel.
Stacje referencyjne udostępniają dane obserwacyjne Centrum Kontroli, gdzie następnie obliczane są dane korekcyjne, uwzględniające wszystkie precyzyjne parametry systemów GNSS.
Następnie dane korekcyjne są przesyłane do 5 satelitów geostacjonarnych.
Sposób rozmieszczenia satelitów geostacjonarnych gwarantuje widoczność przynajmniej dwóch satelitów z każdego miejsca na Ziemi.
Korekty są następnie dystrybuowane bezpośrednio z satelity do odbiornika ruchomego. W ten sposób możliwa jest realizacja precyzyjnego pomiaru RTK w każdym miejscu, niezależnie od dostępności lokalnej sieci stacji referencyjnych i Internetu.
Mechanizm dystrybucji korekt globalnych opisany powyżej jest identyczny dla obu technologii korekt globalnych – PPP oraz RTK bridgingu. Technologie te różnią się zawartością korekty, a co za tym idzie mają różne zastosowanie.
Korekty technologii RTK Bridging mają na celu wyeliminowanie pierwszego problemu korekt NRTK – niestabilnego połączenia Internetowego. Korekty te zawierają dane uzupełniające dla poprawki wcześniej odbieranej z lokalnej sieci stacji referencyjnych w technologii NRTK. Umożliwiają pracę do 10 minut po utracie połączenia internetowego, z zachowaniem dokładności centymetrowej.
W jakich sytuacjach korzystamy z korekt RTK bridging?
- W przypadku niestabilnego, zrywanego połączenia Internetowego (max 10 minut)
- W przypadku chwilowego „wychodzenia” poza zasięg sieci stacji referencyjnych (zależne od lokalizacji)
Korekty technologii PPP – Precise Point Positioning eliminują wszystkie problemy korekt NRTK, czyli umożliwiają precyzyjny pomiar RTK w miejscu całkowitego braku dostępu do lokalnej sieci stacji referencyjnych lub braku połączenia Internetowego.
Zawartość korekt PPP umożliwia realizację pomiarów RTK z centymetrową dokładnością praktycznie w dowolnym miejscu, niezależnie od warunków, podczas gdy zawartość korekt RTK bridging pozwala na uzupełnienie w czasie rzeczywistym „braków” w poprawkach wysyłanych z sieci regionalnej. Sam system korekt globalnych i mechanizm ich dystrybucji, niezależnie od technologii jest identyczny.
HxGN SmartNet Global – Dostęp do wszystkich technologii korekt GNSS w jednej usłudze
Technologie RTK Bridging i PPP nie są nowością, były one rozwijane również przez lata. Ostatni czas niesamowicie uwydatnił potrzebę stałego dostępu do korekt umożliwiających precyzyjne pozycjonowanie. Na nich opiera się rolnictwo precyzyjne, systemy monitoringu, wczesnego ostrzegania i coraz bardziej popularne pojazdy autonomiczne, oczywiście stanowią już również absolutną podstawę wszelkich realizacji inżynieryjnych branży budowlanej. Dlatego też w ostatnim czasie technologie te zyskały szczególną uwagę a ich rozwój stał się priorytetem.
Firma Hexagon jako właściciel serwisu globalnej sieci stacji referencyjnych TerraStar a także największej sieci stacji referencyjnych HxGN SmartNet, jest głównym dostawcą tych technologii, dzięki czemu usługi które oferuje są gwarantem najwyższej jakości.
Rodzina usług HxGN SmartNet Global od roku 2022 jest dostępna w formie subskrypcyjnej dla użytkowników najnowszych rozwiązań GNSS Leica Geosystems. Wraz ze zmianą rodzaju dostępu do korekt globalnych całkowicie zmieniły się również ich parametry oraz wygoda użytkowania…
Klienci posiadający odbiorniki Leica Geosystems pracujące z oprogramowaniem Leica Captivate w wersji minimum 7.0 oraz SmartWorx Viva w wersji przynajmniej 11.0 (GS07, GS10, GS16, GS18, GS25) w ramach subskrypcji dostępu do korekt globalnych otrzymują produkt kompletny, niezawodny i niezwykle prosty w obsłudze.
Najważniejsze szczegóły dotyczące nowych usług HxGN SmartNet Global:
- Aktywacja usługi jest niezwykle prosta, trwa ok. 5 minut.
- Możliwość równoległego dostępu do korekt zarówno przez Internet jak i bezpośrednio z satelity, dzięki czemu następuje płynne przejście pomiędzy różnymi technologiami odbioru poprawki w zależności od warunków pomiaru.
- Czas konwergencji dla korekty PPP wynosi poniżej 10 minut.
- Dokładność pomiaru z korektą globalną (Hz / V) – 2,5cm / 5,0cm.
- Dokładność pomiaru z korektą NRTK (Hz / V) – 0,8cm / 1,5cm.
- Możliwość pomiaru z korektą PPP z wykorzystaniem układu odniesienia użytkownika lub układów predefiniowanych.
Poniżej znajdziesz powiązane produkty z tym wpisem.
W razie pytań, zapraszamy do kontaktu.
Zespół geosite4D