Z-Blade Technológia Hivatalos tájékoztató 2013. Március Nagyobb teljesítmény nehezebb mérési körülmények között a Spectra Precision Z-Blade technológiával Bevezetés A földmérők számára ma már egyre fontosabb, hogy az újabb, és nem ritkán, drága eszközök nagyobb teljesítményt és a jobb hatékonyságot nyújtsanak. 2011-ben mutatta be a Spectra Precision egyedi Z-Blade helymeghatározó technológiáját, ami lehetővé teszi, hogy a felmérők hatékonyabban dolgozzanak, olyan helyeken is, ahol eddig lehetetlen vagy gazdaságtalan volt, például sűrű lombkorona alatt vagy városi terekben. Ez az új megoldás számos Spectra Precision termékbe épült már be, ilyen GNSS vevőkészülék az SP80, a ProMark 800, ProMark 220/120 és ProFlex 800 is. E tájékoztató bemutatja, hogy a Z-Blade technológia előnytelen környezetben hogyan javítja a helymeghatározás lehetőségeit, illetve mennyiben különbözik teljesítménye azoktól a termékektől, amelyek nélkülözik a Z-Blade lehetőségeit.
BEMUTATKOZÁS Sokszor kihívás, vagy épp lehetetlen a GNSS eszközök használata városi környezetben, ahol a magas épületek mesterséges kanyonokat alkotnak, vagy olyan erdőkben, ahol sűrű a lombkorona. Mégis ezek azok a célpontok, ahol a felmérők munkájára egyre inkább szükség van, ezért szeretnék GNSS eszközeiket a többi, kevésbé korlátozó környezethez hasonlóan, ilyen körülmények mellett is hasznosítani. Egyértelműen jelentősebb értéket képvisel az a GNSS felszerelés, amellyel mérhetünk a körülményektől függetlenül, szemben csak nyílt terepen működő készülékekkel. Spectra Precision erre az igényre reagálva, fejlesztette ki a Z-Blade helymeghatározó technológiát, amely már elérhető számos GNSS vevőkészülékünkben. Ez az egyedülálló megoldás körültekintően optimalizálja a különböző GNSS rendszerekből származó jelek összevonását és adatok feldolgozását. Az eredmény egy GNSSközpontú megközelítés, amely függetlenít a GPS rendszertől, lévén, hogy a GNSS műholdjelek, bármilyen kombinációja, együtt hasznosítható. A Z- Blade GNSS-központú technológiája növeli az RTK elérhetőségét leárnyékolt területeken, ahol a műholdak láthatósága behatárolt, így téve gazdaságosabbá és hatékonyabbá a felmérők munkáját. Az egyedülálló Z-Blade technológia tehát egyértelmű előnyökkel jár a GPS-központú GNSS megoldásokkal szemben. A Z Blade GNSS-központú technológia működési alapelve viszonylag egyszerű. Feltételezi, hogy mindegyik, égbolton látható műhold egyenrangú, és az általuk közölt jelek a helymeghatározáshoz felcserélhetők. Ezzel a megközelítéssel nem kell alapvetően a GPS jelekre hagyatkozni, és az RTK pozíció is valóban elérhető GPS műholdak nélkül. Ez a módszer jelentősen megnöveli a lehetséges műhold-elérhetőséget, és olyan területeken is, ahol sok műhold már nem látható az akadályok miatt, ott is nagy az esélye, elegendő számú még látható GNSS műholddal, pozíció és fix RTK számítására. 1. Ábra mutatja a különbséget a GPS-centrikus és a GNSS-központú (Z Blade) módszer között. Z BLADE TECHNOLÓGIA A Z Blade (szabadalmaztatás alatt) egy, a Spectra Precision által kifejlesztett, GNSS-központú helymeghatározási technológia, amelynek alapja a sok éves GNSS tapasztalat, ismeretek és a felismerés, hogy a GNSS vevők jövője a GNSS műholdjelek együttes jobb kihasználásban rejlik, mellőzve a szükségtelen, kizárólagos GPS függőséget. A legtöbb nagypontosságú GNSS gyártó GNSS vevőként mutatja be készülékét. Néhányan úgy bizonyítják ezt, hogy bemutatják, hogyan követnek és használnak GPS-től eltérő jeleket. Mások a kiegészítő GNSS műholdak teljesítményt növelő hatását (helyzet pontossága, elérhetősége vagy megbízhatósága) hangsúlyozzák. Mindegyik szempont bizonyítja, hogy a GLONASS, Galileo vagy Beidou jelentős támogatást nyújt a GPS rendszernek. De a megközelítés GPS-központú olyan értelemben, hogy a GPS-től eltérő műhold konstellációk jeleit a GPS jelek mellett használják, és bármilyen helymeghatározáshoz is legalább 4, 5 vagy 6 GPS műholdra van szükség. 1. Ábra: Ma a legtöbb GNSS vevő GPS központú (fent). Ha nem látható elég GPS műhold, akkor nem lehet pozíciót számítani. De a Z Blade GNSS központú megközelítéssel (lent) GLONASS és GPS műholdak egyenrangúként kezelve és 5 műholddal a helyzetet így már ki lehet számítani. A különbség a két kép között egyértelmű. Az első ábrázolja az általános GPS központú megközelítést, amit ma a legtöbb, piacon kapható GNSS vevő használ. Ha nem látható elegendő GPS műhold (pl. csak 3 GPS műhold) akkor nem lehet pozíciót számítani, ha néhány másik GNSS (pl. GLONASS) műhold látható is. A második kép mutatja be a Z Blade GNSS központú módszert.
Ez az összes elérhető műholdat egyenrangúként kezeli. Nincs szükség minimális mennyiségű GPS műholdra; feltéve, hogy az összes elérhető műhold mennyisége elegendő, és lehetséges az RTK pozíció. Az eredmény, egy GNSS-központú vevőkészülék, ami sok olyan helyzetben is képes helymeghatározásra, ahol egy GPS-központú vevő képtelen. De a Z Blade technológia nem csak a GNSSközpontú megközelítésből áll. A Z Blade olyan tulajdonságokkal is rendelkezik, amelyek növelik a GNSS felszerelés teljesítményét VRS, FKP vagy MAC RTK hálózatokkal, vagy különálló, valós bázis állomásokkal végzett munka során. Jóllehet a jelek fogadására a körülmények jók (általában felhőtlen égbolt), sok lehetséges probléma merülhet fel az RTK hálózaton végzett munka közben. Előfordulhat, hogy a hálózati geometria gyakran nem éri el a megfelelő szintet, továbbá jelen van az úgy nevezett GLONASS jel késése (idő késés kezelése, a GLONASS méréseknél, egyedi minden GNSS eszköz gyártónál). Ha ezeket a problémákat nem sikerül megfelelően azonosítani, az, hosszabb első-fixmérésig-eltelt-időt eredményezhet, vagy egyáltalán nem is lesz képes RTK fix pozíciót mérni. A Z Blade technológiát kifejezetten a hálózatban végzett optimális működésre tervezték, függetlenül a bázisállomások gyártóitól. A Z Blade különleges hálózati feldolgozó motorja automatikusan igazítja a pozíció-számításokat a hálózat, az egyedi bázisállomás, stb. típusához, ezzel közben csillapítva a lehetséges, GLONASS jel késéséből adódó hibákat. A FELMÉRŐ SZÁMÁRA NYÚJTOTT ELŐNYÖK A Z Blade GNSS-központú technológia a földmérők számára számos, fontos előnyt hordoz magában. Elsősorban lehetővé teszi a munkát, leárnyékolt területeken is, ahol korábban a GNSS kihasználhatósága erősen behatárolt vagy lehetetlen volt. A Z Blade-nek köszönhetően, ami képes az összes elérhető műhold jeleit felhasználni és a szükséges minimum GPS műhold mennyiséget figyelmen kívül hagyva pozíciót számítani, a Z Blade felhasználói egy tágabb GNSS műveleti környezetet hasznosíthatnak. A Z Blade használata akkor is előnyös, ha a GPS jelek ugyan elérhetők de külső interferencia (pl. erősen zavart GPS L1/L2 sávok) miatt ezek a jelek nem alkalmasak a helymeghatározásra. Ilyen helyzet, viszont nem jelent akadályt a Z Blade képes vevőkészülékek számára, amelyek folyamatosan képesek pozíciót meghatározni, amíg elérhetők más GNSS rendszerekből (pl. GLONASS) érkező jelek. Ezen felül a GNSS-központú megoldás egy olyan egyedi lehetőséget biztosít, ami egyedül egy, kiemelt GNSS (nem-gps) rendszert használva is kiszámítja a helyzetünket. A Z Blade tehát képes egy GNSS vevőkészüléket, ha szükséges csak- GLONASS, vagy csak-beidou üzemmódban működtetni. Bár a felmérők általában ezeket az üzemmódokat nem használják, fontos lehet olyan kormányzatoktól érkező ügyfelek számára, akik biztosítani szeretnék, hogy a vásárolt készülék a GPS szolgáltatás szünetelése vagy megszűnése esetén is használható. Az egy-konstellációs működtetés fontos lehet kutatási célokhoz is. Valamint, a RTK feldolgozás fejlesztésének köszönhetően, a Z Blade technológia rövidebb első-fix-mérésig-eltelt-időt, továbbá jobb hálózatipozícionálási elérhetőséget biztosít, függetlenül a hálózati bázisvevők márkájától. Összefoglalva a Z Blade, földmérők számára nyújtott előnyök: Helymeghatározás durva, leárnyékolt környezetben, ahol a műholdak láthatósága korlátozott Helymeghatározás GPS L1/L2 sávok zavarása mellett is Csak-GLONASS, csak-beidou vagy csak- Galileo üzemmód bizonyos alkalmazásokhoz Gyors és tartós RTK fix pozíció nagy bázistávolság esetén is, VRS, MAC és FKP hálózatokat beleértve Optimális működés harmadik gyártó bázisállomásával ÖSSZEHASONLÍTÁS A Z Blade technológia előnyeinek bemutatására, széleskörű teszteket végeztünk, melyek során a Z Blade képes ProMark 220-as vevőkészüléket, összevetettük egy azonos termékosztályba tartozó,
hagyományos GPS-központú technológiát alkalmazó vevőkészülékkel. Tekintve, hogy a GNSS-CENTRIKUS megközelítés előnyei leginkább erősen leárnyékolt körülmények között jelennek meg, olyan próbaterületet választottunk, ahol a felmérő tipikusan nehéznek találja a hatékony munka megvalósítását, lásd 2. Ábra. pontról indulva (A), végigjárva a nyomvonalat (B és C pont), majd visszatérve az ellenőrzőpontra (A), várva pár percet. 4. Ábra: A próba nyomvonala B (fent) és C pontja (lent). 2. Ábra: A próbaterület és a próba nyomvonala felülnézetben. Az egész terület erősen árnyékolt, mind a lombkorona mellett és alatt. Sőt, hogy nehezítsük a teszt körülményeket, a vizsgálat útvonala áthalad egy fémtetős pavilon alatt, ami így tökéletesen gátolja a GNSS jelek fogadását. A nyomvonal követi a 2. Ábrán látható ösvényt, míg a 3. és 4. Ábra mutatja be a próbán használt felszerelést és az A, B és C pontokon látható környezetet. 15 egymáskövető körben mértünk, hogy a statisztikai jelentősséget biztosítsuk. A teszt során mindkét készülék GPS/GLONASS RTCM-3 stream korrekciót fogadott, ugyanazon bázis állomásról, ami 1,3 km-re volt a próbaterülettől. Két tesztet végeztünk, két különböző bázissal: elsőként egy Spectra Precision ProMark 800 vevőt használtunk bázisként, ezt követően a versenytárs termékét alkalmaztuk a második 15 méréshez. E módszer segítségével lemérhettük a bázisvevő, összehasonlítás eredményeire gyakorolt hatását, és biztosítottuk, hogy egyik termék javára sem kedveznek a mérések. 3. Ábra: A próba felszerelése az ellenőrző ponton (A) A ProMark 220 és a versenytárs termék is saját márkájának külső antennájával lett felszerelve ugyanarra a prizmabotra, lásd 5. Ábra. A tesztet stop-and-go módszerrel végeztük, az ellenőrző 5. Ábra: ProMark 220 és a versenytárs terméke egy rúdra rögzítve, mindkettő saját márkájuk antennájával.
Próba Spectra Precision bázisvevővel A 6. Ábra csak a RTK fix, míg a 7. Ábra a fix és a float pozíciókat is mutatja. A próba során ProMark 800-as készüléket használtunk bázisként a két rover egység mellé. A kék pontok a ProMark 220-as méréseket, míg a sárga pontok a versenytárs termék méréseit jelezik. A 7. ábrán a sötétebb pontok a RTK fix, a világosabb pontok a float pozíciót jelentik. ProMark 220 54%-ban talált RTK fix pozíciót (a teljes epochákhoz viszonyítva), míg a versenytárs termék csak 25%-ban mért RTK fix pozíciót. Továbbá a ProMark 220 RTK fix pozíciót számított a sűrű lombozat alatt is, ahol a versenytárs termékkel gyűjtött adatok száma nulla volt! 6. Ábra: Csak a RTK Fix pozíciók ProMark220 kékkel (fent) és a versenytermék sárgával (lent), ProMark 800 bázissal. A különbség a ProMark 220al és a versenytermékkel nyert adatok között egyértelműen látható. A Z Blade technológiának köszönhetően, a ProMark 220 jóval több adatot szolgáltatott, mind fix, mind float pozíció szempontjából; számszerűsítve az 1. Táblázatban. ProMark 220 (Z Blade) Versenytárs termék Összes epocha 1688 1632 Fix epochák 908 (54%) 411 (25%) Float epochák 644 (38%) 164 (10%) 1. Táblázat: Eredmények, ProMark 800 bázissal. 7. Ábra: Fix és float pozíciók ProMark 220 kékkel (fent) és versenytárs terméke sárgával (lent), ProMark 800 bázissal. Az 1. Táblázat alapján következtetésképp elmondhatjuk: ProMark 220 az RTK fix pozíciók sokkal jobb elérhetőségét mutatta: 2x több fix helyzet, mint a versenytárs termékkel ProMark 220 majdnem 3x több fix és float epochát mért a versenytárs termékhez képest.
Próba versenytárs márkájú bázisvevővel A 8. és 9. Ábra mutatja a próba adatokat, amelyben a versenytárs márka vevőjét használtuk bázisvevőként a két rover egység számára. Szintén a kék pontok jelzik a ProMark 220-al mért, a sárga pontok, pedig a versenytárs termékkel mért pozíciókat, míg a sötétebb pontok az RTK fix, a világosabb pontok az RTK float mérések helyeit mutatják. Az adatrögzítésben sokkal jelentősebb a különbség, ha mind a fix és float pozíciókat figyelembe vesszük. Ebben az esetben a ProMark 220 egyértelműen felülmúlja a versenytárs terméket, annak ellenére, hogy ezekhez a tesztekhez a versenytárs márkáját használtuk bázis vevőként. Ez a teszt nyilvánvalóan bizonyítja azt is, hogy a Z Blade technológia képes hatékonyan együttműködni akár 3. féltől származó báziseszközzel is. 8. Ábra: RTK fix pozíciók ProMark 220 kékkel (fent) és a versenytárs termék sárgával (lent), versenytárs márkájú bázissal. Jóllehet a mért RTK fix pozíciók ProMark 220 és a versenytárs termék közötti különbsége ebben az esetben kevésbé nyomon követhető, mégis a ProMark 220 adatai a teljes mérési epochák 50%-át képviseli, míg a versenytárs terméké csak 44%-át; ezt a 2. Táblázatban láthatjuk. ProMark 220 (Z Blade) Versenytárs termék Összes epocha 1367 1351 Fix epochák 686 (50%) 595 (44%) Float epochák 511 (37%) 340 (25%) 9. Ábra: RTK fix és RTK float pozíciók ProMark 220 kékkel (lent) és a versenytárs termék sárgával (lent), versenytárs márkájú bázissal. A 2. Táblázatban megjelölt adatok alapján: ProMark 220 továbbra is jobb RTK fix pozíció elérhetőséget mutat (nagyjából 15%-pontal) ProMark 220 továbbra is sokkal jobb fix és float epcohákat mutat a versenytárs terméknél (majdnem 30%-pontal) 2. Táblázat: Eredmények versenytárs márkájú bázisállomással.
KÖVETKEZTETÉS Ma már a felmérők szeretnének hasznot húzni az új GNSS rendszerekből is, mint a GLONASS, Beidou és a Galileo. Spectra Precision az első GNSS-alapú helymeghatározó-eszköz forgalmazó, aki ezeket az új GNSS jeleket a GPS jelekkel egyenrangúként kezeli a helymeghatározásban. A GNSS-centrikus Z-Blade technológia a ProMark 800, ProFlex 800 és ProMark 220 vevőkészülékekbe már beépítve kerül forgalomba. A Z-Blade GNSS-központú megoldás lehetővé teszi a felmérők számára az RTK fix pozíció elérését, erősen fedett területeken, ahol a régebbi GPScentrikus termékek kevésbé hatékonyak vagy kevésbé teljesítenek jól. A Z-Blade technológia biztosítja a rövidebb első-fix-mérésig-eltelt-időt (még nagy bázistávolsággal is) és a más gyártók bázisállomásaival való megfelelő működést. A Z Blade képes termékek támogatják a felmérők munkáját, kihívást jelentő környezetben is és igyekszik csökkenteni azoknak a helyeknek a számát, ahol szükséges lenne más mérőeszközök alkalmazása (például optikai eszközök). Ez az egyedi technológia teszi lehetővé, hogy a felmérések pontosságát, hatékonyságát és gazdaságosságát növeljék, így maximalizálva a GNSS felszerelés befektetési értékét. Hogy többet tudjon meg a Spectra Precision Z Blade technológiáról, és arról, hogyan segíthet Önnek és vállalkozásának a Spectra Precision GNSS megoldása, kérjük lépjen kapcsolatba legközelebbi Spectra Precision viszonteladójával. Hogy megtalálja az Önhöz legközelebbi hitelesített Spectra Precision forgalmazó partnert, látogasson el honlapunkra a www.gpscom.hu vagy a www.spectraprecision.com címen.