Статьи

Технология вычисления координат «RTPK» от JAVAD GNSS  25.10.2021 17:17

Технология вычисления координат в квазиреальном времени, основанная на постобработке данных, была разработана в 2020 г. основателем компании JAVAD GNSS доктором Джавадом Ашджаи и получила название Real Time Post processesed Kinematic (RTPK). В 2021 г. технология RTPK была запатентована в США, также может успешно применять в других странах.

Основные особенности RTPK:

• используются данные, полученные в режиме RТК;
• постобработка выполняется спутниковым приемником;
• проводится верификация (проверка) фиксированного решения.

Для постобработки с помощью RTPK необходимы данные спутниковых измерений на базовой станции, передаваемые в формате RTCM 3, которые сохраняются в файле подвижного приемника (ровера). В ГНСС-приемниках компании JAVAD GNSS такая возможность предусмотрена.

Преимущества метода RTPK

RTPK использует преимущества как постобработки, так и RTK. Двунаправленный алгоритм фильтрации не только предоставляет дополнительные возможности для инициализации фазовых измерений — получения так называемого фиксированного решения, но и увеличивает количество эпох, используемых для вычисления координат.

Все имеющиеся сигналы ГНСС обрабатываются совместно, обеспечивая максимальное значение PDOP.
В случае применения RTPK нет необходимости выполнять повторные наблюдения на одной и той же точке. Параметры фильтрации устанавливаются на основании предварительной проверки статистических гипотез, выполняемой на полном ряде наблюдений. Верификация целочисленного решения проводится внутри оригинального алгоритма обработки ковариационной матрицы плавающего решения путем сопоставления так называемых частичных решений еще на этапе обработки ковариационной матрицы. Достоверность вычисленных координат будет лучше, чем при использовании метода RTK.

Время постобработки данных в различных ГНСС-приемниках компании JAVAD GNSS составляет примерно 1/20–1/60 от времени наблюдений. Рекомендуемое время наблюдений в экстремальных условиях при полностью «закрытом небосводе» равно 6 минутам. Если условия наблюдений хорошие, то достаточно 5–6 секунд. Таким образом, будет справедливо утверждение, что RTPK является квази RTK методом, поскольку обработка данных занимает в большинстве случаев порядка одной секунды.

Современные проблемы метода RTK

Основной проблемой работы в RTK является проверка достоверности фиксированного решения. С развитием новых глобальных навигационных спутниковых систем появились дополнительные возможности ее преодоления. В большинстве алгоритмов поиска целочисленных значений фазовых неоднозначностей основным критерием является контраст — отношение сумм квадратов невязок двух наилучших целочисленных вариантов. В не столь отдаленные времена, когда были доступны сигналы только GPS и ГЛОНАСС, последовательный перебор целочисленных значений быстро приводил или к предустановленному эмпирическому значению контраста, или к полному исчерпанию возможных вариантов. Ситуация резко изменилась с появлением новых группировок ГНСС, таких как Galileo, Beidou, QZSS. При одновременном наблюдении большого количества спутников, передающих сигналы в трех диапазонах, критически возросла вероятность случайного выбора недостоверных данных, которые, тем не менее, в совокупности удовлетворяют критериям фиксированного решения.

Практика работы в RTK показала, что однократные измерения не гарантируют достоверность решения. Оценка точности вычислений координат обоснована только в случае безошибочной инициализации фазовых измерений. Однако критерии средней квадратической погрешности или геометрического фактора (PDOP) не являются содержательными для проверки достоверности фиксации неоднозначностей.

Используемое программное обеспечение

Конфигурация режима RTPK доступна в 2-х версиях программного обеспечения для полевых работ:

1. ПО J-Field (доступно в контроллерах Victor-LS и ГНСС-приёмниках Triumph-LS).
   Данное полевое ПО было разработано специально для использования в приёмниках Triumph-LS/LS+ . Ниже на картинках показан пример успешного получения координат и высот точек с использованием метода RTPK в сложных условиях.
   Интерфейс режима съёмки с использованием метода RTPK (получение фиксированного решения, точность в футах):
   
   
   
   Сложные условия съёмки, в которых затруднительно получить стандартное RTK-решение (без применения метода RTPK):
   
   
    

2. ПО Javad Mobile Tools (доступно в контроллерах под управлением ОС Androd).

   Данное полевое ПО было разработано для использования в современных контроллерах (ОС Android) с возможностью подключения к приёмникам Javad GNSS по беспроводным каналам связи (Bluetooth, Wi-Fi). Наиболее рекомендуемая «связка» ГНСС-приёмника и контроллера для использования максимально производительности – ГНСС-приёмник Triumph-3 + контроллер CHC HCE320. Данный комплект будет иметь возможность получать 6 параллельных RTK-решений и вычисление координат и высот точек по методу RTPK.

   
   
   Ниже на картинке показан пример успешного получения координат и высот точек с использованием метода RTPK в сложных условиях, где затруднительно получить фиксированное решение в RTK-режиме.
   
   
   
   Результаты, полученные при съёмки точки в RTK-режиме и по методу RTPK:
   
   
   
   Сравнив отклонения в размере нескольких сантиметров, можно сделать вывод, что метод получения координат и высот с использованием постобработки в реальном времени (RTPK) может применяться для большинства видов геодезических и кадастровых работ, а также служить методом контроля получаемых в других режимах определения координат и высот (статика, RTK, Stop and Go).