تعیین موقعیت آنی با استفاده از اینترنت (NRTK) به چه صورت انجام میشود؟
در این مقاله با تعیین موقعیت با استفاده از شبکه ایستگاههای دائمی آشنا میشوید.
تصحیحات دیفرانسیلی که توسط هر ایستگاه دائمی GNSS ایجاد میشود، تنها در یک ناحیه محدود در اطراف سایت واحد، با در نظر گرفتن یک فضای محدود معتبر است. فرضیه اصلی این است که اگر بایاس در ایستگاه مرجع و گیرندهی روور (Rover) تقریباً یکسان باقی بماند، میتوان آنها را حذف کرد. یک فرآیند تفاضلی یا نسبی این فرضیه منجر به نصب تعداد زیادی ایستگاه دائمی میشود و قطع تصحیحات یکی از آنها منجر به فقدان دادههای RTK در منطقهای به وسعت صدها کیلومتر مربع میشود. به منظور حصول اطمینان از قابلیت اطمینان سیستم، باید یک همپوشانی احتیاطی بین ایستگاهها، به منظور کاهش فاصله بین آنها در نظر گرفت. ثبات در موقعیت روور را میتوان با درونیابی این مدل به دست آورد که معادل ایجاد یک “ایستگاه پایه مجازی” است که تقریباً مشابه بایاسهای مربوط به روور است و تصحیحات در کنار مختصات تقریبی آن محاسبه میشود. ایستگاه مجازی میتواند تصحیحات را در قالب فایل VRINEX برای کارهای پسپردازشی تولید کند. به این ترتیب فاصله بین ایستگاههای دائمی را میتوان با یک عامل کاهش داد که از 1.5 تا 3 متر متغیر است و تعداد را از 25٪ به 70٪ کاهش میدهد. با این روش میتوان به دقت سانتیمتری در فواصل 40-80 کیلومتری بین ایستگاه مرجع و روور دست یافت و همچنین عملکردی مشابه با RTK نسبت به یک ایستگاه مرجع واقع در حدود بیست کیلومتری بدست آورد. مجموعهی این ایستگاهها را با هدف سرویس موقعیتیابی GNSS به صورت آنی و با دقت سانتیمتری«Network RTK» یا NRTK مینامیم، این شبکه برای کارهای پس پردازشی هم مفید و کاربردی است.
برای مشاهده گیرندههای RTK هیرو کلیک کنید.
شبکهای از ایستگاههای دائمی برای موقعیتیابی آنی، زیرساختی متشکل از سه بخش دارد: یک بخش شامل تمام CORS ها، که موقعیت دقیق آن مشخص است و دادههای خود را به یک مرکز کنترل به صورت آنی منتقل میکند. بخش دوم شامل یک مرکز کنترل است که دادههای ایستگاهها را به صورت آنی دریافت و پردازش میکند. بخش سوم مجموعهای از محصولات شبکه است که میتواند از مرکز کنترل در اختیار کاربر قرار گیرد. هم چنین یک محصول دیگر به عنوان فایل اندازهگیری خام هر ایستگاه دائمی است که کاربر ممکن است برای اهداف پسپردازشی برای آن نیاز داشته باشد.
سیستم NRTK بر اساس زیرساخت فیزیکی، متشکل از ایستگاههای دائمی و سختافزار مرکز کنترل و زیرساخت انتقال، قادر به انتقال جریان داده آنی از ایستگاهها به مرکز کنترل و از آن جا به کمک پروتکلهای استاندارد به کاربر منتقل میکند.
زیرساختهای محاسباتی، متشکل از نرمافزاری که میتواند تعیین موقعیت را بهبود بخشد و آنها را برای کاربرانی که در سرتاسر منطقهی مورد پوشش هستند در دسترس قرار دهد. البته، شبکه باید با توجه به توانایی مدلسازی بایاسها با دقت کافی برای رفع ابهام فاز طراحی شود که به عوامل مختلفی از جمله موقعیت جغرافیایی و میزان خطای یونوسفر بستگی دارد.
تولید تصحیحات تفاضلی NRTK
ماهیت و محتوای تصحیحات تفاضلی از یک شبکه RTK در مقایسه با تصحیحات از یک ایستگاه مرجع چیست؟ در موقعیتیابی سنتی RTK که در آن از یک CORS منفرد استفاده میشود، تصحیح شبه فاصله (PRC) و تصحیح فاز حامل (CPC) حاوی بایاس ساعتهای ایستگاه مرجع (δA) است. اصلاحات CPC همچنین حاوی ابهام فاز بین ایستگاههای مرجع و ماهوارهها (NAJ) است. در تصحیحاتNRTK ، سطح مشترک ابهام فاز شبکه و بایاس ساعت، معلوم در نظر گرفته میشود. سپس میتوان آنها را به سمت چپ حرکت داد.
بنابراین لازم است نرمافزار شبکه ابتدا ابهامات و خطاهای کل ساعت را در هر ایستگاه تخمین بزند تا تصحیحات تفاضلی را به همان سطح ابهام و زمان برساند. عملکرد اساسی نرمافزار شبکه، جداسازی بایاس در تخمین تأخیرهای تروپوسفر و یونوسفر برای ایجاد مدلی برای درونیابی موقعیت گیرنده روور است. بنابراین گیرنده روور باید خطای ساعت و ابهام فاز خود را تعیین کند. سپس با توجه به مقادیر شناخته شده ساعت، بایاس و ابهام فاز، میتوان از معادلات قبلی، تصحیحات را استخراج کرد:
مشاهدات اندازهگیری فاز حامل تغییر پیدا نمیکند و بایاس یونوسفر و تروپوسفر فقط به عنوان عدد صحیح تغییر میکند. گیرندهی روور از چنین مشاهداتی با همان سطح ابهام و خطا استفاده میکند و تصحیحات ساعت فقط شامل تعیین موقعیت فضایی خواهد بود و دیگر به یک ایستگاه واحد با سطوح مختلف ابهام وابسته نیست. همانطور که خواهیم دید، در میان بایاسهای اصلی، خطای یونوسفر از خطای مداری و خطای تروپوسفر به روشهای مختلف جداسازی میشود. این دو مورد در آخر به عنوان یک خطای منفرد که ماهیت هندسی دارند، تخمین زده میشوند. محاسبه شبکه توسط مرکز کنترل باید به صورت آنی انجام شود تا در هر زمان تصحیحات تفاضلی در اختیار کاربر قرار گیرد.
شبکهی IGS نمونهای از شبکههای CORS هستند که برای تعریف DATUM و ارائه محصولات GNSS استفاده میشوند. به ویژه این سیستمهای مرجع برای تعریف هر شبکه ژئودزی در سراسر جهان استفاده میشوند.
فاصله بین CORSهای این شبکهها، نسبتا زیاد است (100 کیلومتر یا بیشتر) و دادهها اغلب با نرخ 30 ثانیه صادر میشوند که برای کاربردهای ژئودتیک با دقت بالا و دورههای زمانی بسیار طولانی (هفتهها، ماهها یا سالها داده) مفید است، اما برای کاربردهای توپوگرافی کاربرد کمتری دارد. در یک شبکهRTK ، سیستم مرجع به طور ضمنی از طریق یک جریان داده و طبق پروتکلRTCM ، که حاوی اطلاعات مختصات ایستگاهها و تصحیحات در سیستم مرجع است، تصحیحات را منتقل میکند. در نتیجه، کاربر با گیرنده روور به صورت آنی در چارچوب مرجع شبکهای که پشتیبانی میشود این تصحیحات را دریافت میکند.