Leica SmartRTK, a korlátlan bázistávolság és az aktív ionoszféra kezelésének záloga (II. rész)

Átírás

1 Leica SmartRTK, a korlátlan bázistávolság és az aktív ionoszféra kezelésének záloga (II. rész) Az előző részben az aktív Ionoszféra mögött álló jelenségekről, és annak hatásait jobbára kiküszöbölő Leica SmartRTK megoldásról szóltunk. Azonban korábbi hírlevelünkben terjedelmi okok miatt nem tudtunk szót ejteni más lényeges fejlesztésekről, melyeket szintén a SmartRTK tartalmaz. A SmartRTK a MAC módszer (2006) továbbfejlesztése, melynek első verziójának megjelenése 2007-ben történt. A SmartRTK nemcsak az aktív Ionszféra okozta problémákra keresi a választ, hanem több fontosabb Leica fejlesztést is magában tartalmaz, melyekről ez idáig Magyarországon még nem esett szó. A SmartRTK két főbb egységből áll: - Atmospheric Decorrelator Technológia - Egyesített szűrő Atmospheric Decorrelator Technológia Az Atmospheric Decorrelator Technológia felel részben az Ionoszféra hatásából származó hiba kezeléséért. Az algoritmus begyűjti a rendelkezésre álló hálózati adatokat, majd megbecsüli a maradékhiba mértékét. A mérnökök rájöttek, hogy egyetlen algoritmussal nem lehet elég hatékonyan leképezni a maradékhibákat. Túl közeli bázistávolság esetén ki kellett kapcsolni az algoritmust, mert hibás eredményeket mutatott. A rövid bázistávolság esetén ( <5 km) nem volt alkalmazható az algoritmus, annak ellenére, hogy már rövid távolságok esetén is jelentkeznek a távolságfüggő hibák. A Leica mérnökei arra jutottak, hogy két alap algoritmust kell kifejleszteniük. A rövid bázistávolságokra az L1L2-t, a hosszabb bázistávolságokra az Ion free megoldást használták. Az L1L2 megoldás használatával kiküszöbölésre került a minimum bázis távolság korlátja (Talán kevesen tudják, de a FÖMI VRS technológiája 4,3 km-es bázishosszt használ, mert a mai napig vannak olyan műszerek, melyek algoritmusa nem kapcsol be rövidebb bázistávolságok esetén.) A Leica L1L2 algoritmusa 0 km és 15 km-es bázistávolságok között aktivizálódott. Ennél nagyobb távolságok esetén az Ion free megoldás adta a pontosabb modellezést. A fejlesztés azonban még mindig nem volt tökéletes. A problémát az jelentette, hogy a légköri körülmények nem konstansok, azaz folyton változnak. Így a küszöbérték is folyamatosan tolódott a légköri viszonyoknak megfelelően. A 2. ábra II generációs Atmospheric Decorrelator Technológia 3. ábra III. generációs Atmospheric Decorrelator Technológia 1/5

2 tizenöt km-es küszöbhatár különböző légköri viszonyoknál más és más helyekre kellet, hogy kerüljön. Extrémebb légköri viszonyok mellett a jobb megoldást az biztosította, ha a műszer nem tizenöt km-es távolság után váltott át az Iono free megoldásra, mint korábban a II. generációs koncepciónál, hanem már jóval előtte, akár 11 km-nél. Egy újabb problémát jelentett a két modell közti váltás a küszöbtávolság környékén. A két megoldás között nem volt átmenet, így egy vonalas létesítmény felmérésben a küszöbérték környékén törés következett be a vonalvezetésben. A Leica Geosystems AG szakemberei tovább finomították az eljárást melynek lényege, hogy a műszer kiszámolja a pozíciót mindkét algoritmussal, majd a légköri viszonyok függvényében a megfelelő súllyal veszi figyelembe a két algoritmust. (2006) A IV. generáció az egyes RTK hálózatok által küldött maradékhiba üzeneteket ( RTCM 1030, 1031, 1039, 1015) és a saját fejlesztésű algoritmusokat kombinálja, melynek hatására magas hálózati maradék hibák mellett is a műszerek képesek megfelelő működést nyújtani. Mit is jelent ez a gyakorlati életben? A Leica szakemberei összehasonlították a SmartRTK-t az elsőgenerációs megoldással szemben, amikor egyetlen általános algoritmust használt a műszer, mely egy meghatározott küszöbérték felett ( 5 km) került alkalmazásra. Az eredmény megdöbbentő volt. Egyes helyzetekben a hagyományos algoritmus eredményei több cm-vel eltértek a valóságtól, még a SmartRTK technológia lényegesen jobb eredményeket mutatott. 4. ábra Magassági értelmű koordináta-eltérések ( hibák) grafikus megjelenítése a hagyományos és a SmartRTK megoldásra vonatkozóan. 2/5

3 Egyesített szűrő A SmartRTK másik része az egyesített szűrő, mely a MAC koncepció elvét használva a környező permanens állomások adatát gyűjti be, így több valós állomásra támaszkodik a mérésünk, melyek ennek köszönhetően kevésbé lesznek hibákkal terheltek. 5. ábra A MAC koncepció műholdfelhasználása A korábbi hálózati megoldások (VRS, FKP) fő problémája az volt, hogy a műszer csak azokra a holdakra támaszkodott melyekre a hálózat feloldotta a ciklus-többértelműség. Ilyenkor a felmérő azt tapasztalhatta, hogy a műszere a szerverhez való kapcsolódás után kevesebb holdat észlelt. A SmartRTK egyesített szűrője ezt a problémát oldja meg, mivel nem csak azokat a holdakat használja fel a mérés során melyekre a hálózat feloldotta a ciklustöbbértelműséget. SmartRTK egyesített szűrője felhasználja: Minden műholdat amire a ciklus-többértelműség fel lett oldva a hálózatban Továbbá minden műholdat amit a fő állomás lát: Melyeket a többi állomás már nem követ Melyekre a cikis-többértelműséget nem tudták feloldani a hálózatban Az egyesített szűrőnek köszönhetően a Leica műszerek lényegesen több műholdra támaszkodhattak a MAC módszer alaklazása közben, mint más megoldást használó műszertársaik, így képessé váltak olyan helyeken is mérni, ahol más megoldások a nagy kitakarások miatt csődöt mondtak. A nem Leica márkájú hazai műszereknek az áttörést a GEO++ cég itthon is alkalmazott megoldása a Modell-FKP módszer jelentette (2009. októbere), mely szintén megoldást nyújt a fentebb tárgyalt problémára. Bár máig nem tisztázott, hogy a megoldást mely műszertípusok képesek ténylegesen értelmezni, és felhasználni. 3/5

4 Megjegyzés a margóra: Ma ha körülnézünk a műszerkínálati piacon, még a mai napig lehet első generációs technológiával ellátott új műszereket kapni. A GNSS műszer értékét nem a hardver, hanem a felhasználó által nem látható, nem megfogható szoftver képezi. Sajnos ma nagyon sokan hardver-technikai paraméterek alapján, prospektusokból hasonlítják össze a GPS-eket. Pedig a műszer igazi értéke a szoftverében rejlik február Závodi Péter Felhasznált irodalom: Alves, P. R. S., (2004), Development of Two Novel Carrier Phase-Based Methods for Multiple Reference Station Positioning, PhD Thesis, Department of Geomatics Engineering, University of Calgary, Calgary, Canada, December, 203pp. Chen, X., Landau, H. and Vollath, U., (2003), New Tools for Networked RTK Integrity Monitoring, in: Proc of the 16th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation ION GPS 2003, Portland, Oregon, September 9-12, pp Euler, H-J., Keenan, R. C., Zenhauser, B. E. and Wübbena, G., (2001), Study of a Simplified Approach Utilizing Information from Permanent Station Arrays. in: Proc of the 14th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation ION GPS 2001, Salt Lake City, Utah, September Radio Technical Commission For Maritime Services (RTCM), (2007), RTCM Standard For Differential GNSS Services Version 3 with Amendment 1, RTCM Paper SC104-STD, Developed by the RTCM Special Committee No. 104, Amended May 21, Takac, F. and Walford, J., (2006), Leica System 1200 High Performance GNSS Technology for RTK Applications, in: Proc of the 19th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation ION GNSS 2006, Fort Worth, Texas, September Wübbena, G., Schmitz, M. and Bagge, A., (2005), PPPRTK: Precise Point Positioning Using State-Space Representation in RTK Networks, in: Proc of the 18th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation ION GNSS 2005, Long Beach, California, September Wübbena, G. and Bagge, A., (2006), RTCM Message Type 59-FKP For Transmission of FKP version 1.1, 4/5

5 Geo++ White Paper Nr , Garbsen, Germany, 8pp. 5/5