Спутниковое ГНСС-оборудование уже давно стало основным инструментом геодезиста при выполнении практически любых видов работ. Покупая приёмник впервые или через несколько лет после, можно легко запутаться в огромном количестве существующих на рынке моделей различных производителей. Технические характеристики постоянно улучшаются, новые технологии повышают качество работы оборудования. Ежегодно выпускается по несколько десятков новых моделей приемников, и уследить за всеми новинками и их особенностями геодезисту-полевику очень сложно. При этом далеко не все параметры, которыми многие руководствуются при покупке, оказывают существенное влияние на работу, а некоторые характеристики, наоборот, незаслуженно обделены вниманием.
Чтобы сэкономить время поиска подходящего комплекта на различных сайтах - желательно сразу определиться с основными критериями, на которые надо сделать акцент при выборе подходящего оборудования.
Для начала разберёмся, что собой представляет и как работает комплект геодезического ГНСС оборудования.
Два приёмника, работая одновременно, вычисляют 3-х мерный вектор относительно друг друга. Точность получения такого вектора обычно и указывается в качестве точности оборудования в рекламных проспектах. Если один из приёмников, обычно его называют базой, установить на исходной точке, то можно определить точные координаты второго приёмника относительно исходного пункта. Приёмник, устанавливаемый на неизвестной точке, называется ровером. Если между базовым и роверным приемниками имеется связь для передачи данных (обычно по интернету, радио или GSM-каналу), то точные координаты можно определять в режиме реального времени. Такую технологию называют Real Time Kinematic (RTK). Если же связи между приёмниками нет, то параметры вектора можно получить в пост-обработке.
Принцип измерения спутниковыми приемниками трехмерного вектора AP
Аппаратную часть приёмников можно разделить на следующие составляющие:
Данные блоки могут быть как отдельными устройствами, так и совмещены в едином приборе. Например, приемники типа Trimble R9s или PrinСe NRG1 представляют собой раздельное решение и состоят только из приёмника, в котором происходит обработка полученных данных. Для полноценной работы им необходимы внешние ГНСС-антенна для приема спутникового сигнала и канал связи для работы с другими приемниками. Такие приемники обычно используют в качестве полевых или постоянно действующих базовых (референцных) станций. К приёмнику можно подключить большую антенну типа Choke Ring для работы в качестве постоянно действующей базовой станции или антенну компактного типа Compact, которая используется при полевых работах. Для организации канала связи необходимо подключение приёмников к интернет-сети или подключение внешнего модема. Управление приёмником может быть организовано с офисного компьютера или полевого контроллера.
Приемник PrinCe NRG1 (раздельное решение)
Ранее все приёмники были построены только по раздельному типу, который до сих пор популярен при геодезическом обеспечении геофизических работ. Однако в конце 90-х - начале 2000-х ему на смену пришли приёмники-моноблоки, которые сейчас используются в качестве базовых или роверных при любых геодезических и кадастровых работах. Данный форм-фактор в лучших приёмниках объединяет в себе сам приёмник, ГНСС-антенну и модем. Приёмники-моноблоки при работе в качестве ровера устанавливают на вехе высотой 1,5-2 метра (иногда и выше), а управление осуществляют контроллером, закрепленным с помощью специального кронштейна на удобной для работы высоте. Такие приёмники хорошо использовать при изысканиях и съёмках в жилой местности. Конструкцию легко переносить и центрировать над точкой.
Приемник PrinCe i80 и контроллером PrinCe HCE300 (моноблок с контроллером, для управления приемником)
Есть отдельный тип приемников «наладонников» типа Trimble Geo 7. В данных приемниках все компоненты, включая контроллер, объединены в единый прибор. Такое устройство значительно легче комплекта на вехе, однако, точность центрировки антенны при работе с руки составляет порядка 5-10 см. Для достижения большей точности необходимо использовать специализированные аксессуары. Приемники такого типа удобно использовать в ГИС и кадастровых работах, где требуется субметровая и субдециметровая точность. Обычно такие приёмники не удобно использоваться в качестве базовых и они являются исключительно роверным. Основным каналом связи является интернет.
Приемник Trimble Geo7X (наладонник)
В наших статьях мы всегда отмечаем, что оборудование необходимо выбирать ориентируясь на определенные задачи и условия работы. Если вы планируете работать только в режиме статики, то можно купить специализированные для данного типа работ приёмники типа Trimble R8s с пакетом опций Static Only. Работы в таком режиме отличаются высокой точностью, а цена комплекта значительно ниже. Однако производительность работ низкая – не более десятка точек в день. Для повышения производительности требуется поддержка работы в режиме Stop&Go, который не возможен без контроллера.
Для работы в режиме RTK, где точность достигает нескольких сантиметров, а скорость работы нескольких точек в минуту, необходима организация канала связи между приёмниками. Если в планируемом районе работ всегда есть стабильное покрытие GSM, то канал связи лучше организовать через интернет. При этом GSM-модем может быть установлен в контроллере, в приёмнике или же вы можете раздать интернет со своего смартфона. Если вы планируете регулярно работать в пределах до 60-80 километров от офиса своей организации, то имеет смысл организовать постоянно действующую базовую станцию. Для этих целей можно выбрать либо приёмник с раздельным типом решения, либо приёмник моноблок с выходом на внешнюю ГНСС-антенну, например, PrinCe X91. При необходимости такой приемник всегда можно отключить от антенны, установленной на крыше офиса, и использовать в полевых работах.
При отсутствии покрытия GSM сети можно использовать радиоканал. Дальность работы по такому каналу зависит от многих факторов, в том числе и от мощности передающего модема. Модемы, встроенные в приёмники, обладают малой мощностью (1-2 Ватт) поскольку более мощные модемы требуют дополнительного охлаждения и требовательны к источнику питания. Дальность работы от встроенного передающего модема будет достигать 2-5 км в условиях прямой видимости. Для работы на большем расстоянии (20-30 км) на базовой станции необходимо использовать внешние радиомодемы мощностью 35-45 Ватт типа Pacific Crest ADL Vantage Pro или PrinCe R1. Для увеличения дальности покрытия радиосигнала необходимо использовать специализированные аксессуары вроде матч, направленных антенн или ретрансляторов.
Внешний радиомодем PrinCe R1, установленный на штативе
Также нельзя забывать, что внешний радиомодем потребляет достаточно много энергии, поэтому базовую станцию, работающую в паре с радиомодемом необходимо укомплектовать внешним питанием, например, новейшими аккумуляторами ПРИН LiFePo4.
В некоторых приёмниках-моноблоках, например, PrinCe X900, X91 и i80 установлены сразу 2 модема: GSM и Радио. Это делает вас менее зависимым от типа канала связи. Кроме того, у таких приёмников имеется возможность работы в качестве ретранслятора сигнала с GSM на УКВ. Такой приемник можно установить на верхней бровке оврага, чтобы транслировать получаемую по GSM каналу поправку в радиоэфир. Ровер может принимать поправку по радиоканалу на дне оврага, где нет покрытия GSM сети.
Если в приёмнике установлен только один модем, то оптимальным вариантом будет собрать комплект из базового приёмника с встроенным GSM-модемом и внешним мощным радио модемом и роверного приёмника со встроенным радиомодемом. При наличии GSM сигнала связь на роверном приемнике доступ к данным базовой станции осуществляется через контроллер. При отсутствии GSM сигнала используется УКВ радио связь.
Процесс выбора контроллера мы уже описывали ранее в отдельной статье. Контроллер должен быть надежным и удобным в работе. Батарея контроллера не должна подводить в неожиданный момент, а программное обеспечение - полностью выполнять поставленные задачи.
Обратите внимание на возможность управления приёмником со сторонних устройств. В случае выхода контроллера из строя, можно установить программное обеспечение на другое устройство и не сорвать сроков выполнения работ. Например, программное обеспечение Landstar 7 для приёмников PrinCe можно установить на мобильный телефон. Также в Google Play Market есть бесплатное приложение Trimble DL для работы с приемниками Trimble в режиме статика.
Контроллер HCE300 под управление Android OS с полевым ПО LandStar 7
Количество каналов
Один спутник излучает от двух до пяти частот, в зависимости от спутниковой системы и поколения самого спутника.Современные спутниковые приёмники могут иметь чипы, поддерживающие работу несколько сотен каналов одновременно. На орбитах функционирует порядка ста спутников глобальной навигации. Если считать, что хотя бы половина спутников оказалась одновременно над горизонтом и все они передают данные на всех существующих гражданских частотах, хотя таких спутников меньшая часть, то будет задействовано не менее 150 каналов. На практике в пределах видимости обычно находится не более 30 спутников различных группировок. Количество каналов, которое имеет современный приёмник, уже значительно больше необходимого, поэтому при выборе приёмника не стоит опираться исключительно на эту характеристику.
Группировки спутников
В настоящее время существуют следующие спутниковые системы глобальной навигации: NAVSTAR (GPS, США), ГЛОНАСС (Россия), Beidou (КНР), Galileo (Европа). Также существуют региональные системы QZSS (Япония) и NAVic (Индия) и региональные системы широкозонных дифференциальных поправок (SBAS: СДКМ, EGNOS, WAAS, MSAS). Современные приёмники поддерживают все группировки, но некоторые производители делают поддержку систем опциональной. Также стоит обратить внимание, что на нынешнем этапе развития очень много функций приёмника добавляется в процессе разработки. И не факт, что если сейчас у приёмника нет какого-то функционала, то его не появится и в дальнейшем. Чем больше спутниковых систем поддерживает приёмник, тем больше данных он может использовать для получения качественного решения.
Ёмкость аккумуляторов и время работы
Обратите внимание не только на время работы прибора от одного аккумулятора, но на возможность горячей замены аккумулятора, количество аккумуляторов в комплекте и время работы комплекта в сборе (приёмник, контроллер, модем). Времени работы комплекта должно хватать на день полевых работ. При необходимости большей автономности можно приобрести дополнительные аккумуляторы. Для базовой станции желательно использовать комплект внешнего питания, так как на ровере часто батарею заменить можно, а вот на базе сделать, без возвращения к ней, зачастую, проблематично.
В приемнике PrinCe i80 предусмотрена горячая замена батарей
Точность
Точность, а корректнее сказать,погрешность определения вектора комплектом геодезического оборудования состоит из постоянной ошибки, выражаемой в миллиметрах, и ppm, выраженного в миллиметрах на километр и зависящего от расстояния между приёмниками. Точность вектора, который образуют приемники, значительно меньше ошибки за переход к проекции и ошибки исходных пунктов. Поэтому стоит понимать, что к указанной точности необходимо прибавить погрешности исходных данных, погрешности определения параметров проекции, горизонтирования и центрирования приборов и другие.
Время инициализации
Время инициализации – время, необходимое приёмнику для получения решения при работе в режиме RTK. Оно зависит от количества каналов в приёмнике, поддерживаемых спутниковых группировок, мощности и скорости работы процессора приёмника, условий приёма сигнала. У современных приёмников инициализация занимает всего несколько секунд в хороших условиях.
Форматы поправок
Данные, которые базовый приемник передает на ровер, называются поправкой. Поэтому базовый и роверный приемники должны передавать и принимать идентичные форматы поправок. При покупке приёмников одного производителя поддерживаемые форматы поправок будут совпадать, но при работе от базовой станции другого производителя желательно использовать универсальный формат RTCM.
Температурный диапазон работы и степень защиты
С одной стороны, степень защиты и надежность работы приёмника в сложных условиях важны для любого геодезического прибора. Но в процессе определения координат точек, геодезист больше взаимодействует с контроллером, чем с приёмником. Приёмник все время остается неподвижен на вехе или трегере. Поэтому стоит обращать внимание на минимальные температурный диапазон работы и степень пыле-влагозащиты оборудования из комплекта в целом. Если контроллер работает до минус 20 градусов, а приёмник до минус 45 – как вы думаете, кто замерзнет раньше? Правильно – геодезист J Поэтому минимальные температуры важны, но не стоит забывать и о собственном здоровье.
Дисплей, USB, Размер памяти, WiFi, наличие WebUI, NMEA
Как говорилось ранее, при работе в режиме реального времени управление роверным приемником осуществляется посредством контроллера. Однако для работы в других режимах контроллер обычно не требуется (хотя и пользоваться им удобнее) и настройку приёмника можно выполнять другими способами. Как правило, предварительная настройка приёмника необходима для работы в качестве базовой станции или в режиме статики.
Возможность настройки приемника с помощью дисплея на передней панели
При наличии дисплея на приёмнике настройки можно выполнить без подключения приемника к каким-либо устройствам. Также на дисплее обычно доступна информация о состоянии батареи, объеме свободной памяти, текущих настройках, количестве спутников, участвующих в решении, настройке статики, режиме работы и др.
Для выполнения настройки в специализированных программах приёмник по старинке подключается к компьютеру посредством последовательного соединения (com-порт). Подключение по com-порту осуществляется посредством интерфейса RS-232, поэтому на компьютере необходим разъем DB-9 или переходник USB-COM.
Наличие поддержки USB в приёмнике позволяет легко скачать с него данные статики. Если вы планируете работать в статике, также обратите внимание и на размер внутренней памяти в приёмнике. Лишние гигабайты еще никому не мешали, но порой, резервная копия данных в приёмнике позволяла не выезжать повторно на объект.
В самых современных моделях приёмников доступен веб-интерфейс (WEBUI). С помощью него возможно выполнить настройку приёмника без специализированных программ, аналогично WiFi роутеру. При наличии в приемнике WiFiтакую настройку можно выполнять не только на компьютере, но и с помощью планшета или мобильного телефона. Также Wi-Fi можно использовать для подключения контроллера, увеличивая дальность и стабильность работы соединения с контроллером.
Веб-интерфейс приемника PrinCe i80
Некоторые приемники, такие как Trimble R10 и PrinCe i80, обладают встроенным электронным уровнем. При работе с таким приемником информацию о наклоне вехи можно видеть на дисплее контроллера, а программное обеспечение может автоматически учитывать наклон прибора и редуцировать точку на её фактическое положение.
Электронный уровень приемника PrinCe i80 в полевом программном обеспечении LandStar 7 на Android
При изыскательских работах иногда необходима передача данных с ГНСС-приёмника на другие (периферийные) устройства, такие как эхолоты, георадары или трассоискатели. Такая передача осуществляется с помощью протоколаNMEA.
Традиционно получение решения в приёмнике проходит в два этапа. Сначала находится первое предварительно решение - "плавающее" (float) по коду и фазе несущей. Точность такого решения в хороших условиях достигает нескольких дециметров. Далее происходит поиск окончательного решения – «разрешение неоднозначностей» фазы несущей. При успешном получении решения - оно становится "фиксированным" (fixed) и в хороших условиях погрешность не превышает несколько сантиметров.
В 2012 году компания Trimble представила новую технологию обработки сигнала HD GNSS, реализованную первоначально в приёмнике Trimble R10. Разрешение неоднозначностей в приёмнике происходит в процессе параллельной обработки сигналов. Во время работы не нужно дожидаться получения "фиксированного" решения, а погрешность уменьшается в процессе набора данных. В нормальных условиях измерений сходимость результатов достигается в считанные доли секунд. Технология Trimble HD-GNSS<
Комментарии