- Cung cấp phần mềm trắc địa địa chính VietMap XM
- Đại lý UAV bay chụp trắc địa Teodrone của Nga
- Đại lý UAV bay chụp trắc địa Teodrone của Nga
Cập nhật vào: 05-07-2021 10:05:06
Lời nói đầu
Các phương tiện bay không người lái được sử dụng rộng rãi và có các đặc điểm: chi phí thấp, đa nhiệm, cơ động tốt, hiệu quả cao và bức xạ thấp, ... Chúng được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực sản xuất quân sự và dân dụng.
Do GPS có đặc tính đo lường trong mọi thời tiết, độ chính xác cao và tự động nên các phương tiện bay không người lái hiện nay dùng để khảo sát và lập bản đồ về cơ bản sử dụng GPS để định vị và dẫn đường. Độ chính xác định vị điểm đơn GPS của điều khiển bay UAV quá kém. Trước đây, một số lượng lớn các điểm kiểm soát hình ảnh đã được sử dụng để sửa sự biến dạng của hình ảnh.
Tuy nhiên, ở một số địa hình (như núi, hẻm núi, sông, v.v.), nhân viên hiện trường rất khó thiết lập các điểm kiểm soát hình ảnh. Để giảm khối lượng công việc, hầu hết các điểm kiểm soát hình ảnh được giảm bớt hoặc thậm chí không cần thiết. Vì vậy, cần nâng cao độ chính xác của các điểm pos của máy bay. Cả công nghệ RTK và công nghệ PPK đều có thể đạt được độ chính xác đến từng centimet.
Sau đây, chúng tôi tiến hành phân tích so sánh từ hai nguyên lý kỹ thuật RTK và PPK để tìm ra phương pháp định vị GPS trên không phù hợp hơn.
Nguyên tắc hoạt động của RTK
Hệ thống đo RTK (Real-Time Kinematic) nói chung bao gồm ba phần: thiết bị nhận GPS, hệ thống truyền dữ liệu và hệ thống phần mềm để thực hiện phép đo động. Công nghệ đo RTK là công nghệ đo độ lệch pha sóng mang dựa trên quan sát pha sóng mang và có chức năng định vị nhanh và chính xác cao. Nó có thể thu được kết quả định vị ba chiều của trạm đo trong hệ tọa độ được chỉ định trong thời gian thực và nó có độ chính xác định vị cấp độ centimet.
Nguyên lý hoạt động của phép đo RTK là: một máy thu được đặt trên trạm tham chiếu, và một hoặc một số máy thu khác được đặt trên sóng mang (gọi là trạm di động). Trạm tham chiếu và trạm di động nhận cùng một lúc, đối với các tín hiệu được truyền bởi cùng một vệ tinh GPS, các giá trị quan sát thu được từ trạm tham chiếu được so sánh với thông tin vị trí đã biết để thu được giá trị hiệu chỉnh vi sai GPS. Sau đó, giá trị đã sửa đổi được truyền kịp thời đến trạm di động của vệ tinh tầm nhìn chung thông qua trạm vô tuyến liên kết dữ liệu vô tuyến để tinh chỉnh giá trị quan sát GPS của nó, để có được vị trí thời gian thực chính xác hơn của trạm di động sau khi hiệu chỉnh vi sai.
Hiện tại, độ chính xác mặt phẳng định vị của các nhà sản xuất chính RTK có thể đạt 8mm + 1ppm và độ chính xác độ cao có thể đạt 15mm + 1ppm. Có hai phương thức liên lạc chính giữa trạm gốc và trạm di động: trạm vô tuyến và mạng. Tín hiệu nhà đài ổn định và khoảng cách truyền tín hiệu mạng dài, mỗi loại đều có ưu điểm riêng.
Nguyên tắc hoạt động của PPK
Nguyên lý hoạt động của công nghệ PPK (Post-Processing Kinematic, GPS dynamic Post-Processing chênh lệch) là sử dụng một máy thu trạm tham chiếu để quan sát đồng bộ và ít nhất một máy thu di động để quan sát đồng bộ vệ tinh GPS; có nghĩa là, trạm tham chiếu giữ quan sát liên tục, trạm di động ban đầu di chuyển đến điểm chưa xác định tiếp theo và nó cần phải theo dõi liên tục vệ tinh trong quá trình di chuyển, để chuyển toàn bộ mơ hồ đến điểm chưa xác định .
Dữ liệu nhận được đồng bộ bởi trạm tham chiếu và trạm di động được kết hợp tuyến tính trong máy tính để tạo thành quan sát pha sóng mang ảo, xác định vị trí tương đối giữa các máy thu và cuối cùng đưa ra tọa độ đã biết của trạm tham chiếu, để thu được ba - tọa độ thứ nguyên của trạm di động.
Công nghệ PPK là công nghệ khác biệt động GPS sớm nhất (còn được gọi là phương pháp bán động, phương pháp định vị tương đối gần như động, phương pháp Dừng và Đi bộ (Stop and Go)), và sự khác biệt chính của nó so với công nghệ RTK nằm ở: trạm tham chiếu và trạm di động, không nhất thiết phải thiết lập truyền dữ liệu thời gian thực như RTK mà phải tiến hành xử lý chung sau khi đo trên dữ liệu định vị do hai máy thu GPS thu thập sau khi quan sát định vị, để tính toán vị trí tọa độ của trạm di động trong thời gian tương ứng, và khoảng cách giữa trạm tham chiếu và trạm di động không bị giới hạn nghiêm ngặt. Ưu điểm của nó là độ chính xác định vị cao, hiệu quả hoạt động cao, bán kính hoạt động lớn và vận hành dễ dàng.
So sánh giữa RTK và PPK
Điểm giống nhau giữa RTK và PPK
1. Chế độ hoạt động giống nhau. Cả hai công nghệ đều áp dụng phương thức hoạt động của trạm tham chiếu và trạm di động.
2. Cả hai công nghệ đều cần khởi tạo trước khi hoạt động.
3. Cả hai đều có thể đạt được độ chính xác cấp độ centimet.
Sự khác nhau giữa RTK và PPK
1. Các phương thức truyền thông khác nhau. Công nghệ RTK yêu cầu các đài hoặc mạng vô tuyến và nó truyền dữ liệu khác biệt; Công nghệ PPK không cần sự hỗ trợ của công nghệ truyền thông mà ghi lại dữ liệu tĩnh.
2. Các phương pháp hoạt động định vị khác nhau. Công nghệ định vị thời gian thực được RTK áp dụng có thể xem tọa độ và độ chính xác của các điểm đo tại bất kỳ thời điểm nào trong trạm di động; Định vị PPK thuộc về định vị sau xử lý và không thể nhìn thấy tọa độ của các điểm tại hiện trường và chỉ có thể nhìn thấy kết quả sau khi xử lý.
3. Bán kính hoạt động khác nhau. Hoạt động của RTK bị hạn chế bởi đài liên lạc và khoảng cách làm việc thường không quá 10km. Chế độ mạng cần khu vực được bao phủ bởi tín hiệu mạng; Sử dụng hoạt động công nghệ PPK, bán kính làm việc chung có thể đạt 50km.
4. Các mức độ ảnh hưởng khác nhau của tín hiệu vệ tinh. Trong quá trình vận hành RTK, nếu ở gần các chướng ngại vật như cây cối thì rất dễ bị mất khóa; Trong quá trình hoạt động PPK, sau khi khởi tạo, nói chung không dễ bị mất khóa.
5. Độ chính xác định vị khác nhau. Độ chính xác mặt phẳng RTK 8mm + 1ppm, độ chính xác 15mm + 1ppm Độ chính xác mặt phẳng PPK 2,5mm + 0,5ppm, độ chính xác 5mm + 0,5ppm.
6. Các tần số định vị khác nhau. Tần số của trạm gốc RTK gửi dữ liệu vi sai và nhận trạm di động nói chung là 1-2 HZ và tần số định vị PPK tối đa có thể đạt tới 50HZ.
Phân tích tương đối
1. Tốc độ bay của máy bay không người lái rất nhanh, đòi hỏi tần suất định vị cao. Khó có thể đạt được điều kiện này bằng điều hướng thời gian thực với công nghệ RTK. PPK hỗ trợ tần số định vị 50Hz, đáp ứng đầy đủ nhu cầu.
2. RTK cung cấp thông tin vị trí theo thời gian thực. PPK có thể tính toán dữ liệu phần tử lịch trong một khoảng thời gian thông qua xử lý hậu kỳ, điều này không chỉ có thể cải thiện tỷ lệ cố định mà còn cải thiện độ chính xác tính toán.
3. RTK cần sử dụng đài phát thanh hoặc mô-đun liên lạc mạng, trong khi PPK không cần giảm tải thiết bị bay không người lái và tăng sức chịu đựng của máy bay.
4. Khoảng cách hoạt động của RTK bị giới hạn và khoảng cách hoạt động của PPK có thể lên đến 50 km. Trong phạm vi hoạt động xa và rộng, đặc biệt là các lĩnh vực dải băng như đường dây tải điện, đường cao tốc, đường sắt, đường ống dẫn dầu khí thì PPK sẽ là sự lựa chọn tốt nhất.
Tóm tắt
Mặc dù RTK có thể cung cấp thông tin vị trí có độ chính xác cao trong thời gian thực, nhưng nó có những vấn đề kỹ thuật lớn trong việc ứng dụng các phương tiện bay không người lái. So với RTK, ưu điểm lớn nhất của PPK là có thể xử lý hậu kỳ và lọc ngược (Reverse Kalman Filter), có thể giải quyết vấn đề mở khóa một số vệ tinh và cải thiện độ chính xác định vị thông qua Forward & Reverse.
Công nghệ PPK là công nghệ định vị không gian phù hợp hơn với các phương tiện bay không người lái với sự phát triển của khoa học kỹ thuật. Với công nghệ UAV ngày càng hoàn thiện, hiệu quả của các hoạt động quy mô lớn cao hơn nhiều so với cách đo RTK truyền thống. Công nghệ PPK rõ ràng có triển vọng phát triển rộng rãi hơn trong lĩnh vực máy bay không người lái. Công nghệ PPK chắc chắn sẽ trở thành trụ cột của các phương tiện bay không người lái trong khảo sát và lập bản đồ.