NTP.XYZ prezentuje rozwiązania pomiarowe na każdą kieszeń

Fix fixowi nierówny

Rynek urządzeń pomiarowych GNSS oferuje bogaty wachlarz różnych produktów – od tanich i prostych w działaniu, po zaawansowane odbiorniki najbardziej rozpoznawalnych marek.

Obecnie każdy nowoczes­ny instrument GNSS odbiera sygnał z co najmniej czterech konstelacji i oferuje fixa w kilka, czasem kilkanaście sekund. Systemy pomiarów satelitarnych, niegdyś domena nielicznych i najbardziej zaawansowanych technologicznie producentów, już dawno trafiły pod strzechy i stały się wszechobecne. Specyfikacje odbiorników nawet różnych producentów zestawione w tabeli często wyglądają podobnie. Różnice dostrzega się dopiero w praktyce, podczas pomiarów terenowych. Jak się okazuje, o samo rozwiązanie fix wcale nie jest tak trudno. Wyzwanie stanowi dopiero wiarygodność i powtarzalność pomiaru.

Odbiornik Tersus Oscar Ultimate

Każdemu zdarzyło się wykonywać pomiary GNSS na otwartej przestrzeni – w takim przypadku raczej trudno mówić o jakichś poważnych zagrożeniach w określaniu pozycji. Codziennością geodety są jednak pomiary w dużo bardziej wymagających warunkach, gdzie niebo jest częściowo zasłonięte. W takiej sytuacji nasz odbiornik musi zmierzyć się z wielodrożnością sygnałów, niskim stosunkiem intensywności sygnału do szumu (SNR), a czasem wręcz z chwilową, ale całkowitą ich utratą. Skutkuje to zanikaniem cykli, które niewykryte przez oprogramowanie powodują zmniejszenie dokładnoś­ci wyznaczanej pozycji. A nawet jeśli zostaną wykryte – konieczne jest ponowne zainicjowanie procesu fix. Prowadzi to jednak do możliwej utraty dokładności, gdy silnik RTK nie jest wystarczająco mocny i dopracowany. Okazuje się więc, że pomimo stosunkowo niskiego kosztu produkcji samych komponentów elektronicznych niezbędnych do zbudowania wieloczęstotliwościowego i wielokanałowego odbiornika GNSS, za jego rzeczywistą wartością pomiarową często stoją oprogramowanie płyty głównej i zastosowane algorytmy pozycjonowania RTK.

Jak do tego podchodzą producenci? Różnie, co często przekłada się na różnice w cenach samych odbiorników. Bazując na asortymencie dostępnym w naszym sklepie, przedstawię trzy przykładowe urządzenia GNSS-RTK, które plasują się w trzech różnych przedziałach cenowych.

Z górnej półki

Przykładem marki, która postawiła na najwyższą dokładność, zaawansowaną wielokanałową płytę główną z własnym procesorem ASIC oraz najbardziej wyśrubowane algorytmy obliczeniowe jest Tersus GNSS. W portfolio firmy znajdują się: modułowy odbiornik David, zaawansowany odbiornik Oscar z IMU, stacja bazowa MatrixRTK, modułowa stacja bazowa Gee­Bee30 oraz systemy nawigacji inercyjnej.

Najdroższym i najbardziej zaawansowanym odbiornikiem w ofercie jest jednak flagowy model Oscar Ultimate, którego cena zaczyna się od 33 tys. zł brutto. Co dostajemy w zamian? Przede wszystkim autorską 576-kanałową płytę główną zdolną do śledzenia ponad 50 satelitów, komunikację radiową 410–470 MH z UHF, 4G GSM, wi-fi, Blue­tooth, NFC, baterie zapewniające do 16 godzin pracy. I co najważniejsze – wyjątkowo precyzyjne IMU oraz wyśrubowane algorytmy pozycjonowania GNSS. Wszystko to w bardzo wytrzymałej obudowie wykonanej ze stopów mag­nezowych klasy IP68.

W modelu Ultimate zastosowano moduł kompensacji działający we wszystkich kątach wychylenia, odporny na zakłócenia magnetyczne i niewymagający kalibracji. Pozwala on na szybką inicjalizację, jest odporny na wstrząsy i zapewnia wysoką dokładność nawet podczas pomiaru w ruchu. Aby zagwarantować wiarygodność i powtarzalność wyników, opracowano algorytmy obliczeniowe do wyznaczania pozycji nawet w trudnych warunkach terenowych.

Mamy więc odczynienia z marką, która nie wybiera utartych szlaków, ale odważnie wyznacza własne, podnosząc wysoko poprzeczkę konkurencji. Model Oscar Ultimate zdobył uznanie na świecie, a jego wiarygodność pomiarów stawiana jest wśród recenzentów na równi z najbardziej rozpoznawalnymi markami. Jego konkurencyjność nie opiera się więc na jak najniższej cenie, a możliwie jak najbardziej pewnym i stabilnym rozwiązaniu fix.

Kolejnym krokiem milowym marki Tersus będzie z pewnością nadchodzący model Oscar Trek integrujący GNSS i IMU z wbudowaną kamerą fotogrametryczną.

Doskonała relacja jakości do ceny

Przedstawicielem środkowego przedziału cenowego jest marka Emlid. Celem firmy od początku było tworzenie przystępnych cenowo odbiorników o centymetrowej dokładności. Udało się to osiąg­nąć dzięki częściowemu wykorzys­taniu już istniejących na rynku podzespołów, które posłużyły do stworzenia włas­nych płyt głównych działających z włas­nym oprogramowaniem open source. W 2015 r. Emlid przedstawił pierwszy niedrogi moduł RTK GNSS
Reach oraz aplikację Reach­View do konfiguracji odbiornika. Po sukcesach kolejnych instrumentów w 2019 r. Emlid wprowadził na rynek bardziej zaawansowany model Reach RS2 – wielo­pasmowy odbiornik GNSS RTK w bardzo konkurencyjnej cenie. Obecnie wynosi ona 12 999 zł brutto.

Emlid Reach RS2 – powłoka z elastomeru czyni odbiornik odpornym na upadki	Tablet NTP71RTK

Główną cechą marki jest otwartość platformy na zastosowanie w różnych scenariuszach. Oprócz samego dwuczęstotliwościowego modułu GPS L1/L2, GLONASS L1/L2, Bei­Dou B1/B2, Galileo E1/E5 oraz SBAS L1 (działającego na algorytmach prof. Tomoji Takasu) odbiornik Reach RS2 został wyposażony w moduł GSM i radio LoRa. Poza typowym użytkowaniem odbiornika w trybie Rover RTK możliwe jest skonfigurowanie własnej stacji bazowej. RS2 przesyła poprawki przez internet za pośrednictwem darmowego serwera NTRIP/TCP lub z wykorzystaniem wbudowanego radia. Działa z dowolną liczbą klientów w trybie rover i jest zgodny z produktami Emlid oraz odbiornikami innych producentów obsługującymi RTCM3 i NTRIP. Reach RS2 może wysyłać precyzyjne współrzędne przez Bluetooth lub wi-fi do telefonu, kontrolera bądź tabletu, przekazując dane obserwacyjne do dowolnej aplikacji.

Ponadto interfejs RS-232 umożliwia podłączenie Reach
RS2 bezpośrednio do systemów automatycznego sterowania maszyn lub zewnętrznych modemów. Wbudowana bateria ładowana 3 godziny złączem USB-C pozwala na 22 godziny pracy w trybie rejestrowania statycznego i do 16 godzin pracy w trybie RTK z włączonym modemem GSM. Obudowa odbiornika spełniająca normę IP67 została pokryta materiałem podobnym do gumy tworzącym amortyzator – elastomer jest trwale związany z polikarbonowym szkieletem. Przy upadku Reach RS2 odbije się od ziemi. Mimo wbudowanej jednostki inercyjnej producent nie zdecydował się wykorzystać jej do obliczania rozwiązania RTK. IMU miało do tej pory zastosowanie w robotyce, w której produkty Emlid są również szeroko wykorzystywane.

Firma, odpowiadając na potrzeby użytkowników, już niebawem zaprezentuje nową linię odbiorników dwuczęstotliwościowych, w tym model z dokładnym IMU niewymagającym kalibracji. Emlid jest przykładem marki tworzącej zrównoważone rozwiązania zapewniające wysoką dokładność potwierdzoną w praktyce przez użytkowników na całym świecie. Dostarczono już ponad 20 tys. odbiorników do różnych zakątków świata.

Tańszy wariant

Do produktów najbardziej atrakcyjnych cenowo zalicza się linia tabletów i komputerów polowych z systemem Android i wbudowanym dwuczęstotliwościowym modułem GNSS RTK z obsługą NTRIP, które oferujemy pod własną marką NTP. W zależności od modelu ceny zaczynają się już od 6999 zł brutto. Nasza owocna współpraca z producentem odpornych komputerów polowych do zastosowań przemysłowych i inżynieryjnych zachęciła nas do podjęcia decyzji o dystrybucji urządzeń RTK pod własną marką. Zdecydowaliśmy się na zintegrowanie tabletów z modułem Ublox ZED-F9P oraz kompaktową anteną helikalną. Dzięki temu mogliśmy wprowadzić na rynek uniwersalne urządzenia pozwalające na osiąganie centymetrowych dokładności w bardzo wygodny sposób – wprost na tablecie/kontrolerze.

Jest to rozwiązanie idealnie nadające się do zastosowań, gdzie wymagane są dokładności na poziomie centymetrowym i decymetrowym. Za obliczenie rozwiązania odpowiedzialne są algorytmy open source znane z aplikacji RTK-LIB, a funkcjonalność NTRIP zapewnia działająca w tle nakładka. W ten sposób otrzymujemy rozwiązanie fix dla każdej dowolnej aplikacji działającej w systemie Android, a pozycja odczytywana jest wprost z wbudowanego modułu GNSS.

Mierząc z ręki, możemy liczyć jedynie na dokładność decymetrową. Jest ona jednak w zupełności wystarczająca dla takich branż, jak leśnictwo, geologia czy szeroko rozumiany GIS. Natomiast jeśli potrzebujemy większej precyzji pomiaru, rozwiązaniem jest umieszczenie zewnętrznej anteny GNSS na tyczce pomiarowej. Tak uzbrojony tablet można zastosować przy mniej wymagających projektach geodezyjnych. Naprzeciw wychodzi zaawansowana aplikacja SurPad 4.2, która zaspokoi oczekiwania nawet najbardziej wymagających użytkowników.

Jest alternatywa

Wiarygodność i powtarzalność określania pozycji fix idzie w parze z ceną i nie jest to nic odkrywczego. Okazuje się jednak, że nie jesteśmy już skazani na wybór spośród dominujących na rynku, najbardziej rozpoznawalnych producentów czy też kopii ich płyt głównych w tańszym wydaniu. Możemy dokonać świadomego wyboru spośród młodych marek podbijających rynek GNSS, które z każdym rokiem poszerzają swoją ofertę, nie raz zawstydzając konkurencję.

Michał Łukasik (NTP.XYZ)