Статьи

Соединение: RTK- радиомост

Источник: По материалам Professional Surveyor Magazine – Июнь 2009

Автор: Роберт Ашер - специалист с 28-и летним стажем геодезических и инженерных работ, 19 из которых – в спутниковой геодезии. Он является главой LIVE Monitoring Solutions, ранее работал в старшим инженером в Leica Geosistems, обеспечивал техническую поддержку и внедрение некоторых GNSS сетей реального времени в Северной Америке.

Перевод выполнен компанией «Эффективные технологии» декабрь 2009г.

Объединение радио-, сотовых и интернет технологий приводит к расширению доступа к сетям реального времени (Real Time Network - RTN) и приложений их использующих.

Геодезисты компании Друммонд из Джаспера, штат Алабама, одного из самых крупных производителей угля в штате, выполняют съемку в нижней части карьера на расстоянии около 50 километров от ближайшей базовой станции. Возможность работы на таком удалении в режиме кинематики реального времени (RTK) доступна лишь при использовании сети референцных станций GNSS. В то время как сети реального времени (RTN) не являются чем-то новым в области геодезии, сложность работы на этом объекте заключалась в том, что в карьере не было покрытия сотовых сетей, и передачу корректирующей поправки обеспечивали по радиоканалу в диапазоне УКВ. Такая организация передачи поправки приводит к расширению возможностей применения точных приложений на различных объектах.

Pacific Crest, TrimbleВ тысячах миль отсюда, в Колорадо, геодезисты работающие на строительстве крупного объекта использовали локальную базовую станцию и традиционные технологии RTK для выполнения точного позиционирования в режиме реального времени. Передача поправки велась на частоте 900 МГц по сети GSM, а также по УКВ радиоканалу. В основном при работе использовались поправки, получаемые приемниками от региональной референцной сети RTN. Каждый геодезический приемник-ровер, а также аппаратура системы автоматического управления строительной техникой, получали поправки, используя имеющиеся устройства коммуникации (модемы УКВ). Важной деталью является то, что при такой организации передачи поправки поддерживается неограниченное число роверов без необходимости приобретения нового оборудования с приемными GSM-модулями или какого-либо дополнительного оборудования сотовой сети.

В обоих этих проектах RTK-радиомост был использован для обеспечения дифференциальными поправками приемников GPS/GNSS. Быстрое развитие коммуникационных решений, объединяющих сотовые протоколы, доступ в интернет и традиционную радиосвязь, совместно с расширением покрытия референцных сетей, меняет подход к съемкам с использованием приемников GNSS в режиме RTK и привлекает новых пользователей к работе в сетях RTN.

Такими пользователями могут быть геодезисты, инженеры-строители, маркшейдеры и специалисты аграрного комплекса. Учитывая точность, необходимую для автоматического управления техникой и контроля положения, строительные, сельскохозяйственные и горно-промышленные предприятия быстро адаптируют эти новые технологии для своих задач. В целях слежения за инфраструктурными объектами, сети RTN обеспечивают постоянными точными данными в режиме реального времени системы мониторинга мостов, зданий, сооружений и других сложных инженерных конструкций. В некоторых областях решение таких задач прежде было недоступно из-за технических ограничений связанных с организацией канала передачи поправок.

В течение нескольких лет, преимущества получения корректирующих данных GNSS в режиме реального времени привели к быстрой адаптации сетей RTN для решений высокоточного позиционирования. Повышенная точность RTK измерений (особенно по вертикальной оси), получаемых даже по одной базовой линии, снизила требования к оборудованию и дала в итоге повышение производительности в поле, став ключевым достоинством, ассоциирующимся с работой в сетях RTN.

Суть использования устройства под названием «радиомост RTK» заключается в том, что область покрытия полем дифференциальных поправок может быть расширена за счет использования УКВ радиомодемов. Дополнительным преимуществом применения такого устройства является возможность использования приемников, которые прежде считались устаревшими и применение которых было недоступно для RTK GSM. Новая организация передачи поправок дает возможность использовать более точную коррекционную информацию даже для устаревших GPS приемников (роверов), что приводит к более надежным решениям и снижению общей стоимости работ в том числе и за счет уменьшения объема данных передаваемых через сотовые сети.

Основы технологии

Pacific CrestИспользованию RTK поправок в сетях референцных станций для GNSS измерений более десяти лет. Европа была одной из первых, кто применил эту технологию не только в геодезии, но в системах управления техникой для строительства, добычи полезных ископаемых и сельского хозяйства. Соединенные Штаты не отставали, но только в последние несколько лет получили дополнительную возможность развивать эту технологию. Благодаря новому подходу к выдаче разрешений на системы связи, некоторые штаты установили или продолжают устанавливать RTN, необходимые для широкого использования по всей стране.

В то же время, доступ к частно управляемым сетям RTN был установлен во многих регионах в течении нескольких лет. Без вникания во всю теорию сетей реального времени, рассмотрим её некоторые основные принципы. Сети RTN можно понимать как следующее развитие поколения метода RTK, использующего точность GNSS. В RTK точные данные передаются от GNSS базовой станции к роверу по каналам связи, обычно УКВ диапазона. Эти данные объединяются с данными ровера для получения точной позиции. Все это происходит очень быстро, поэтому не заметно для пользователя. Таким образом точные данные получаются в режиме реального времени (RTK). В широком смысле, в сетях RTN применяется аналогичный метод, но использование сети в последствии контролируется референцными станциями. Данные с этих станций передаются в центральный обрабатывающий центр, где поправка RTK создается и записывается. Эти данные могут быть доступны пользователям через интернет.

Поскольку RTN может формировать множество типов данных, начиная от поправок одиночной базовой линии и заканчивая более сложными, такими, которые запрашивают информацию о местоположении в поле. Для доступа к этим поправкам может потребоваться протокол множественного подключения. Соединение TCP/IP, имеющее подключение к интернет, обеспечивает связь между роверами и сетью RTN по каналу GSM или через широкополосный доступ, который может быть предоставлен через внешнее радиоустройство.

Независимо от продукта, первый шаг - это всегда соединение ровера с основным центром обработки данных сети RTN. Установление надежного соединения – это самый важный шаг при работе в поле.

Введение такого нового вида связи пусть и мало заметно, но очень значимо для организации режима RTK и пользователя. Сотовые модемы обеспечивают возможность подключения к интернету, создания подключения к сети RTN и доступа к поправкам. Расширение сервисов сотовой связи, увеличение зон покрытия и экономически выгодные тарифы подключения удачно дополняют друг друга и приносят больше выгоды пользователям.

В США для передачи поправки от одиночной постоянно действующей базовой станций GNSS роверу в приложениях RTK обычно используют радиоканалы УКВ или линии сотовой связи частотой 900 МГц. С приходом RTN использование сотовых сетей стандартов GSM/EDGE, CDMA/1xRTT/EVDO и других высокоскоростных беспроводных протоколов – логичный выбор для доступа к центрам обработки данных сетей RTN. Исходя из этого ведущие производители оборудования GNSS интегрировали возможность использования этих коммуникаций для режима RTK в свою аппаратуру.

Тем не менее некоторые ограничения по использованию сотовых модемов всё же существуют. Несмотря на постепенное увеличение площади сотового покрытия, оно все же далеко от повсеместного, особенно в сельских и удаленных от крупных городов районах. К тому же каждый сотовый модем требует ежемесячных расходов.

Если учесть тот факт, что на многих современных производственных площадках используют множество геодезических приемников GNSS и другого оборудования, управляемого автоматически, то использование сотовой связи для каждого устройства не всегда практично, а иногда и откровенно дорого. Это касается не только стоимости радиоаппаратуры (модемов GSM), но и оплаты передачи данных. Наконец не все спутниковые приемники поддерживают возможность связи GSM и/или соединение по беспроводной связи протокола TCP/IP.

Все эти ограничения могут быть разрешены при комбинировании существующих технологий передачи данных, которые позволяют продолжить эксплуатировать традиционное УКВ радиооборудование для передачи данных в сетях RTN.

Решение

Для преодоления выше перечисленных трудностей некоторые продвинутые геодезисты и другие пользователи GNSS аппаратуры используют решения, которые объединяют УКВ радиомодемы, сотовые модемы и другие устройства, в том числе имеющие выход в интернет. Получив таким образом доступ к данным коррекции сетей базовых станций реального времени (RTN), организуется передача поправок на роверы. Первые образцы такой аппаратуры давали достоверные результаты, но были достаточно громоздкими и сложными для настройки и использования в поле. В последние 10 лет  компании продвигают использование радио в индустрии точного GPS-позиционирования. По этому было разработано множество специализированных продуктов, позволяющих интегрировать различные устройства и упростить выполнение работ. В том числе радиомост RTK, объединивший подключение по TCP/IP с поддержкой NTRIP, встроенным навигационным приёмником GPS, а также радиопередатчиком с расширенным спектром, объединенные в одном корпусе.

«Сети реального времени (RTN) революционно изменили традиционную съёмку, системы автоматического контроля положения строительной и сельскохозяйственной техники, но сотовые сети не покрывали все объекты, на которых требовалось получать доступ к поправкам в режиме реального времени» - считает Петр Миллер. Радиомост RTK предоставляет возможность соединения с сетью RTN для регистрации в главном вычислительном центре и получении необходимых корректирующих данных, а затем транслировании этих данных через встроенное радио или с использованием внешнего радиоустройства.

Такие устройства, как RTK Bridge включают в себя сотовый/3G (GSM или CDMA) модем который обеспечивает доступ к RTN. Это делается через предварительно запрограммированные и сохраненные IP адреса, логины, пароли и другие параметры подключения. Кроме того, устройство может использовать встроенный GPS приёмник или координаты, введенные пользователем, для передачи данных о его местоположении в вычислительный центр сети, необходимые для получения более точных результатов коррекции. Поправки могут быть приняты устройством и переданы на роверы через сотовую связь или с использованием одноватного УКВ радиомодема.

Более мощные внешние радиопередатчики, обычно используемые в RTK приложениях также могут быть подключены к радиомосту RTK и могут служить в качестве дополнительных средств связи с роверами, включая те, которые произведены Trimble, Pacific Crest и Satel.

Радиомост RTK изначально сделан для доступа к RTN в тех областях, где сотовая сеть отсутствует или не стабильна. Перспективным является то, что это решение обеспечило доступ к RTN устаревшего RTK оборудования, стоимость которого исчисляется миллионами долларов. Заменяя постоянно действующую базовую GNSS станцию радимостом RTK и соединив его с RTN по радио, специалисты получают возможность сетевой коррекции без замены оборудования на более новое.

Количество и размеры сетей RTN продолжают расти, их преимущества, заключающиеся в более качественных результатах и высокой производительности при их использовании становятся доступными для всё большего числа пользователей. Используя необходимые подключения к сетям базовых станций через RTK-радиомост специалисты улучшают точность позиционирования в различных приложениях.

*Перепечатка материалов с сайта в бумажных и электронных изданиях в полном или сокращённом виде возможна только с письменного разрешения и с обязательным указанием имени компании и адреса ресурса.

Возврат к списку