GNSS tukiasemaverkot. Yleiskatsaus eri menetelmiin

Transkriptio

1 GNSS tukiasemaverkot Yleiskatsaus eri menetelmiin

2 GNSS tukiasemaverkot Miksi? Yksittäinen tukiasema RTK korjauksen lähteenä 3 peruslähtökohtaa täytettävä Tukiasema ja liikkuva seuraavat samoja satelliitteja Tukiasema lähettää kaiken sijainti ja havaintodatatiedon liikkuvalle Liikkuva yhdistää nämä omiin havaintotietoihin ja laskee RTK sijainnin RTK ratkaisu laskettavissa n. 50 km asti + Edut Haitat Yksinkertainen tapa Jäljitettävyys säilyy Kulut tukiaseman hankinnasta Tukiaseman pystytykseen kuluva aika Tarkkuus heikkenee vektorin pituuden kasvaessa 2

3 GNSS tukiasemaverkot Miksi? Tukiasemaverkko RTK korjauksen lähteenä Toiminta alkaa seuraavasti Kaikille verkossa seuratuille sateliitteille lasketaan alkutuntemattomat Tukiasemaverkko generoi korjaukset liikkuville Liikkuva laskee RTK sijainnin käyttäen sopivaa algoritmia Käytetty algoritmi riippuu käytetystä verkkoratkaisusta Joten mittauksen luotettavuus, tarkkuus, jäljitettävyys ei ole sama kaikissa tapauksissa 3

4 GNSS tukiasemaverkot Miksi? Verkko RTK tarjoaa monia etuja perinteiseen RTK menetelmään nähden Laajempi peitto Parempi saatavuus Parempi luotettavuus Nopeampi alustus Jatkuva tarkkuus Korkeampi tuottavuus Haitat Kulut tukiasemakorjausviestin ostosta (lisenssi) 4

5 GNSS tukiasemaverkot Standardi vai ei Verkko RTK menetelmät voidaan jakaa standardin ja ei standardin mukaisiin Standardi menettelyssä käytetään kansainvälisesti standartoituja algoritmeja verkko RTK ratkaisun laskemiseksi ja ne ovat julkisesti saatavilla Tämä takaa jäljitettävyyden ja läpinäkyvyyden Liikkuville myös tuotetaan standardin mukaista viestiä laitemerkistä riippumatta Ei standardissa menettelyssä käytetään julkaisemattomia algoritmeja 5

6 GNSS tukiasemaverkot Liikkuvan kontrolloima verkko Verkko RTK laskenta voidaan tehdä joko serverillä tai liikkuvalla Verkko RTK:n tavoite on minimoida etäisyydestä johtuvat virheet, nopeuttaa alustusta ja parantaa tarkkuutta Riippuen menetelmästä tämä laskenta tehdään joko serverillä tai liikkuvassa GPS sensorissa Mitä tukiasemaa, kuinka montaa ja mitä algoritmia käytetään on liikkuvan päätös aina käytössä paras ratkaisu Kun serveri tekee laskennan se yleensä käyttää vain yhtä strategiaa! 6

7 GNSS tukiasemaverkot Jäljitettävyys, toistettavuus, yhdenmukaisuus Jäljitettävyys ja toistettavuus Maanmittauksen perusperiaatteita on, että mittaus perustuu kiinteisiin pisteisiin ja mittaus voidaan toistaa näistä Kuten esim. yhden vektorin komponentit dx, dy ja dz tukiaseman ja monikulmiopisteen välillä Joten verkko RTK vektori tulisi myös olla jäljitettävissä ja toistettavissa Verkko RTK:n tulisi myös tuottaa yhdenmukaisia ratkaisuja olosuhteista riippumatta 7

8 GNSS tukiasemaverkot Verkon ja liikkuvan suhde 4 perusasiaa Samojen satelliittien havainnointi Verkon alkutuntemattomien ratkaiseminen RTK korjauksien generointi RTK ratkaisu RTK ratkaisu on käyttäjän kannalta tärkein, mutta siihen vaikuttaa kaikki edelliset kohdat 8

9 GNSS tukiasemaverkot Useita menetelmiä Verkko RTK ratkaisuja on ainakin 4 erilaista VRS = Virtual Reference Station (Herbert Landau, Terrasat GmbH) Kehitetty 1990 luvun loppupuolella FKP = Flächen Korrektur Parameter (Gerhard Wübbena, Geo++ GmbH) Vanhin menettely, joka kehitettiin jo 1990 luvun puolivälissä MAX = Master Auxliary Corrections ( H J Euler, Leica ja G.W, Geo++) Uusin menettely vuodelta 2001 i MAX = Individualized Master Auxliary Corrections (samat kuin yllä) Kehitettiin samaan aikaan kuin MAX, vanhemmille vastaanottimille, vastaa VRS Näissä menetelmissä on merkittäviä eroja ja siksi myös RTK ratkaisun laadussa on eroja 9

10 GNSS tukiasemaverkot I MAX ja VRS Menetelmä VRS ja I MAX ovat samankaltaisia, jotka vaativat liikkuvan yksikön likimääräisen sijainnin laskentaa varten Ovat Ei standardin mukaisia ja käyttävät julkaisemattomia algoritmeja Verkko RTK on serveri kontrolloitu eikä siten aina paras ratkaisu Satelliittien hyödyntäminen ei ole maksimoitu 10

11 GNSS tukiasemaverkot I MAX ja VRS oikea tukiasema käytössä virtuaalitukiasema käytössä 11

12 GNSS tukiasemaverkot FKP Menetelmä FKP menetelmässä käytetään lähetystä, jolloin liikkuvan likimääräistä sijaintia ei tarvita Laskee etäisyydestä riippuvat virheet ja generoi korjausparametrit, jotka lähetään ja ovat voimassa ysittäisen tukiaseman ympäristössä On Ei standardin mukainen ja käyttää julkaisemattomia algoritmeja Verkko RTK on serveri kontrolloitu eikä siten aina paras ratkaisu Satelliittien hyödyntäminen ei ole maksimoitu 12

13 GNSS tukiasemaverkot FKP Virheiden oletetaan olevan lineaarisia tukiasemien välillä Korjaus perustuu oikeisiin tukiasemiin ja on siten jäljitettävissä. 13

14 GNSS tukiasemaverkot MAX Menetelmä MAX menetelmässä lähetään raakahavinnot ja sijaintitiedot yhdelle verkon asemalle Master asemalle Kaikille muille Auxliary asemille lähetetään alkutuntemattomilla korjautut havainnot ja koordinaattierot On ainoa standardin mukainen ja käyttää julkaistuja algoritmeja Verkko RTK on liikkuvan kontrolloitu ja siten aina paras ratkaisu Satelliittien hyödyntäminen on maksimoitu 14

15 GNSS tukiasemaverkot MAX Laskenta perustuu oikeisiin tukiasemiin ja on siten jäljitettävissä. 15

16 Leica GNSS Spider Yleiskatsaus & Teknologian kohokohtia

17 Leica GNSS Spider Yleiskatsaus GNSS Spider ohjelman käyttökohteet... Joustava konfigurointi ja käynnistys GNSS vastaanottimelle Automaattinen monitorointi GNSS vastaanottimellle ja datavirroille Hallinnointi GNSS havainto ja RINEX datalle Pisteen koordinaattien laskenta reaaliajassa monitorointisovelluksissa GNSS tukiasemaverkon korjausten laskenta reaaliajassa Generointi ja jakelu vakio ja verkko RTK korjauksille useissa formaateissa Hallinnointi ja monitorointi RTK käyttäjistä, luoda lokit laskutukseen 17

18 Leica GNSS Spider Moderni Arkkitehtuuri Modulaarinen & Laajennettava Yksi integroitu ohjelmapaketti Yksittäisille tukiasemille ja tukiasemaverkoille Täysi Internet tuki Integroitu etäohjaus 18

19 Leica GNSS Spider Moderni Arkkitehtuuri Asiakas/Palvelin Teknologia Stabiili Luotettava Spider Serverit Data lähetys SQL DB GUI Client 19 Windows palvelut Käyttöliittymä

20 Leica GNSS Spider Monipuoliset toiminnot Täysi hallinta Täydet vastaanottimen ohjauskontrollit ja tilatiedot kaikille Leica vastaanottimille (Osittain rajoittuneet muille merkeille) Laaja graafinen ja numeerinen vastaanottimen ja järjestelmän tilan tiedot 20

21 Leica GNSS Spider Monipuoliset toiminnot Helppokäyttöinen & Informatiivinen Nopea ja helppo verkon konfigurointi Verkon klustereiden joustava määrittely Täysi graafinen verkon konfiguroinnin ja laskennan tilan katsaus yhdellä näytöllä 21

22 Leica GNSS Spider Monipuoliset toiminnot Luotettava & Tehokas Verkko RTK ratkaisu GPS & GLONASS Kehittyneet laskennat Optimoitu uusimmille RTCM V3.1 Standardeille 22

23 Leica GNSS Spider Monipuoliset toiminnot Innovatiiviset RTK palvelut Vakio RTK Lähin tukiasema Automaattinen lähimmän tukiaseman valinta perustuen yksittäisen liikkuvan sijaintiin Tehokkain verkon ylläpitäjille ja myös liikkuvien käyttäjille Liikkuva käyttää vain yhtä kanavaa kaikille verkon asemille. 23

24 Leica GNSS Spider Monipuoliset toiminnot Innovatiiviset RTK palvelut Verkko RTK Paras Solu Automaattinen tukiasemaverkon parhaan solun valinta perustuen yksittäisen liikkuvan sijaintiin Mahdollistaa yksittäisen kanavan käytön kaikille verkon tukiasemille Tuottaa aina parhaan mahdollisen datan liikkuvan käyttäjille 24

25 Leica GNSS Spider Monipuoliset toiminnot Innovatiiviset RTK palvelut Reaaliaikainen koordinaattijärjestelmä palvelu Muunnokset, geoidimallit, projektiot Reaaliajassa RTCM V3.1 Standardin kautta Aina ajan tasalla olevat ja homogeeniset paikalliset koordinaatit Kontrolloitu palvelun tuottajan toimesta 25

26 Leica GNSS Spider SpiderNET Kehittynyt verkko RTK GPS & GLONASS signaaleilla Verkko RTK tarjoaa monia etuja perinteiseen RTK menetelmään nähden Laajempi peitto Parempi saatavuus Parempi luotettavuus Nopeampi alustus Jatkuva tarkkuus Korkeampi tuottavuus 26

27 Leica GNSS Spider SpiderNET Verkko RTK, MAX ja i MAX menetelmillä Leica MAX Standardi RTCM 3.1 Formaatti Master Auxiliary konseptilla Sopii myös lähetettäväksi radiolla Ideaali liikkuvalle parhaan suorituskyvyn saavuttamiseksi Optimoitu kaistaleveys lähetyskustannusten minimoimiseksi 27

28 Leica GNSS Spider SpiderNET Verkko RTK, MAX ja i MAX menetelmillä Leica i MAX Yksilöllinen verkko RTK Optimoitu jokaisen liikkuvan sijainnille Tuotetaan standardissa kantavektori RTK formaateissa (RTCM V2.3/V3.0/3.1, Leica) Ideaali vastaanottimille jotka ei osaa käyttää MAX korjausta 28

29 GNSS tukiasemaverkot SmartRTK laskenta Kohta 1 Satelliittien hyödyntäminen maksimoidaan 1. Verkkoratkaisu, mutta 5 satelliittia 2. Yksittäinen tukiasema, 8 sat., mutta matka ongelma 3. SmartRTK, käytetään verkon 5 sateliittija ja lisäksi 3, jotka liikkuva ja Master näkee 29

30 GNSS tukiasemaverkot Testimittaus 3 Menetelmää jolla data laskettiin Yksittäinen vektori Master asemalta liikkuvalle Tavanomainen verkko RTK ratkaisu SmartRTK verkkoratkaisu 30

31 GNSS tukiasemaverkot Testimittaus Testi 1 2D sijaintitarkkuus Verrattu yksittäistä vektoria eri verkkoratkaisuihin Tässä datassa hyvin pieniä eroja 31

32 GNSS tukiasemaverkot Testimittaus Testi 2 1D korkeustarkkuus Verrattu yksittäistä vektoria eri verkkoratkaisuihin Vaikka 2D tarkkuus oli hyvin samankaltainen, ei tavanomainen verkko tuota tässä yhtä hyvää ratkaisua Keskivirheet: Tav.verkko 10 mm Yks.vekt mm SmartRTK 6 mm

33 Leica GNNS Kehityksen kärjessä Leica System 1200

34 System 1200 GNSS+ tuotteet Yhteiset ominaisuudet 120 kanavaa; GPS L1/L2/L5, GLONASS L1/L2, GALILEO E1/E5a/E5b/Alt BOC, COMPASS B1/B2 Käyttää SmartTrack+ ja SmartCheck+ teknologiaa Sisältää L2C ja L2P laskennan ja laajennetun monitiesuojauksen Käyttää uutta AX1203+/ATX1230+ monitaajuusantennia Luotettavuus parempi kuin 99,99 % olosuhteista riippumatta Kaikki RTK data formaatit tuettuna Toimii kaikissa tukiasemaverkoissa Erittäin kestävät MIL STD 801 mukaan käyttölämpötila C täysin vedenpitäviä, 1 m upotus Ainoa GNSS joka jatkuvasti tarkistaa alustuksen oikeellisuuta

35 System 1200 GNSS tuotteet Reppuversio GX1230+ GNNS Paino 1,2 kg 2 sisäistä Li Ion akkua 20 Hz nopeus Sijannin viive 30 ms tai vähemmän Irroitettava CF muistikortti AX1203+ GNSS Paino 0,44 kg

36 System 1200 GNSS tuotteet Kaikki sauvassa versio ATX1230+ GNSS Smartantenni Paino 1,12 kg 1 sisäinen Li Ion akku 20 Hz nopeus (5 Hz Bluetooth) Käytetään yhdessä RX1250 & SmartStation RX1250XC Paino 0,75 kg Win CE 5.0 käyttöjärjestelmä 3 Bluetooth porttia

37 System 1200 GNSS tuotteet ATX1230+ GNSS myös SmartStation kanssa Markkinoiden ainoa

38 System 1200 Uutuus 4 taajuus GNSS Leica AR25 Kaikki signaalit nyt Kaikki signaalit tulevaisuudessa GPS, GLONASS, COMPASS, GALILEO Ainutlaatuinen 3D Conic Choke Ring antenni Paras mahdollinen suoja monitieheijastuksia vastaan Paras mahdollinen signaalin laatu tukiasemaverkkoihin 38

39 System 1200 GNSS tuotteet GRX1200+ GNSS Pro GPS/GLONASS/GALILEO/COMPASS Tukiasema vastaanotin, ammattilaismalli Suora Ethernet yhteys 39

40 GNSS Mittauksessa ja tulevaisuuden signaalit Nykyiset vastaanottimet? Huomattavia seikkoja Nykyisin vastaanottimissa tyypillisesti 72 kanavaa Satelliittisignaalia yhteensä 4 taajuutta => 72/4 = 18 seurannassa Jos ajatellaan nykyisten lisäksi GPS L5 ja Galileon 4 signaalia, seuraa tästä = 9 signaalia, jolloin 72/9 = 8 seurannassa Kaikki vastaanottimet tarvitsevat laitepäivityksen Jotta tulevaisuudessa voidaan seurata riittävästi satelliitteja tarvitaan vähintään 120 kanavaa 40

41 Leica GNSS teknologia Tavanomaisen yläpuolella 41 Leica Geosystems takaa laitteiden päivitettävyyden: GPS L5 Glonass Galileo Compass Investointisi on turvattu.