e-survey

تکنولوژی aRTK در گیرنده های مولتی فرکانس

جی پی اس چیست ؟

در واقع GPS عبارت است از یک صورت فلکی که مجموعه ای از ۲۷ ماهواره  که با دقت هر چه تمام تر در مدار زمین به گردش در می آید و امواج را به گیرنده مولتی فرکانس مستقر بر روی زمین می فرستند.

فاصله بین این ۲۷ ماهواره و سرعت آنها به گونه ای طراحی شده که هیچ گاه تداخلی در کارشان ایجاد نمی شود.

و تمام زمین را تحت پوشش خود قرار می دهند.

این ماهواره ها بطور دائم وشبانه روزی، امواج رادیویی را به تمام سطوح زمین ارسال می کنند.

امواج دائما فاصله بین ماهواره ها را گزارش می دهند.

به این ترتیب که اگر یک گیرنده بر روی زمین این اطلاعات را دریافت کند، از طریق آن قادر به شناسایی موقعیت خود است.

 

تکنولوژی aRTK در گیرنده مولتی فرکانس

تکنولوژی aRTK یک تکنولوژی بروز در گیرنده های مولتی فرکانس هست که مختص بردهای همیسفیر می باشد.

این تکنولوژی این امکان را فراهم می آورد که موقعی که ارتباط گیرنده روور با منبع تصحیحات قطع می شود دستگاه روور را به مدت زمان محدود با دقت سانتی متر در حالت فیکس نگه دارد و قابلیت برداشت برای گیرنده مولتی فرکانس همچنان فراهم باشد.

این تکنولوژی بر اساس الگوریتم هایی  طراحی شده که نسبت به شرایط منطقه برداشت ، مدت زمانی که قبلا برداشت انجام شده و تعداد ماهواره ها دستگاه روور را به مدت زمان حدود 10 الی 20 دقیقه وابسته به شرایط در حالت فیکس نگه می دارد و عملیات برداشت به صورت مستمر توسط نقشه بردار بدون قطعی ادامه می یابد.

 

GOPR0683

تیلت سنسور IMU در گیرنده های مولتی فرکانس

 کاربرد تیلت سنسور IMU  در گیرنده های مولتی فرکانس

برای درک تیلت سنسور در ابتدا باید تعریف زاویه تیلت را بدانیم.

زاویه تیلت چیست؟

زاویه تیلت به زاویه انحراف از زاویه قائم گویند.

مشکلات کار با گیرنده های مولتی فرکانس

در انجام برخی عملیات نقشه برداری با گیرنده های مولتی فرکانس امکان استقرار گیرنده به صورت قائم بر روی نقطه مورد نظر وجود ندارد مانند :

نقاطی که بر روی آن ها مانعی وجود دارد.

وجود دیوار یا ساختمان بلند در مجاورت نقطه که باعث عدم دستیابی به دقت لازم میگردد، زیرا گیرنده ما دارای ابعادی می باشد و این اندازه با وجود برخورد به دیوار امکان اندازه گیری دقیق نقطه را فراهم نخواهد کرد.

برخی نقاط صعب العبور که امکان استقرار بر روی آن ها وجود ندارد.

راه حل چیست؟

اما با گذر زمان تولید کنندگان گیرنده مولتی فرکانس از این موضوع اگاه شده و با اضافه کردن تیلت سنسور به گیرنده های مولتی فرکانس مشکلات ذکر شده را حل کرده و انجام عملیات با گیرنده های مولتی فرکانس را برای نقشه بردار ها آسان کردند.

تولید کنندگان به اضافه کردن سخت افزاری به گیرنده های مولتی فرکانس قادر به محسابه میزان کجی و انحراف یا همان زاویه تیلت را محاسبه و سپس مختصات دقیق نقطه استقرار ژالن را محاسبه کنند.

انواع تیلت سنسور

تیلت سنسور های مغناطیسی ارزان قیمت یا Magnetometer

تیلت سنسور های IMU

اما تیلت سنسور های مغناطیسی به دلیل تکنولوژِی قدیمی دارای یک سری معایب اساسی میباشند از جمله :

1  نیاز به انجام کالیبراسیون نسبت به سایت کاری که یک فرآیند زمان بر و پیچیده می باشد و قبل از هر برداشت باید انجام شود.

2  تیلت سنسور های مغناطیسی به دلیل تاثیر مغناطیسی زمین قادر به اندازه گیری زاویه های تیلت بیشتر از 15 نیستند.
3  عدم برداشت نقاط به صورت آنی به این معنا که هر نقطه باید یک دقیقه برداشت شود، که امکان انجام این کار در محیط های شهری که برخی نقاط صعب العبور و غیر قابل دسترس نظیر ساختمان ها و دیوار های بلند وجود ندارد.

4 عدم استفاده در محیط های با میدان مغناطیسی ناشی از دکل های برق، دکل های BTS، ساختمان های فلزی، حریم خودرو ها و سطوح اسیل و شیشه ای

5 عدم امکان پیاده سازی نقاط

 تیلت سنسور IMU

تیلت سنسور IMU بسیاری از معایب ذکر شده در نوع مغناطیسی حذف شده از جمله :

1 عدم نیاز به کالیبراسیون

2  مصون از اختلالات مغناطیسی

3 امکان اندازه گیری زاویه تیلت تا 60 درجه

4 امکان برداشت نقاط به صورت آنی و بدون نیاز به استقرار طولانی بر روی نقطه

5 امکان پیاده سازی نقاط با سرعت بالا

6 عدم نیاز به تراز نگه داشتن ژالن و در نتیجه کاهش خطای انسانی ناشی از عدم تراز گرفتن ژالن

7 امکان برداشت نقاط صعب العبور و غیر قابل دسترس با سرعت بالا تر

گرد آورنده : امیرحسین عمادی نیا

How-GPS-works-Onelap-Blogs

روش های برداشت با گیرنده های GPS

مهم ترین مزایای GPS

  • نقشه برداری با سرعت بالا و دقیق با GPS
  • نیازی به دید بین نقاط نمی باشد
  • قابلیت استفاده و کارایی 24 ساعته، در هفت روز هفته و تقریبا در هر شرایط آب و هوایی
  • ارائه ی نتایج صحیح ژئودتیکی
  • قابلیت انجام مشاهدات بیشتر، به همراه نیروی انسانی کمتر

مهم ترین ویژگی های GPS

  • نیاز به برقراری ارتباط با حداقل چهار ماهواره
  • در فضای سرپوشیده و داخلی قابلیت کارایی ندارد. حتی به هنگام استفاده در فضای باز می بایست مراقب درختان و ساختمان های بلند هم باشید.

روش های برداشت GPS متناسب با شرایط کاری

  • استاتیک:مناسب برای فواصل بلند، شبکه های ژئودتیک و یا مطالعات پلیت تکتونیک ( تکتونیک صفحه ای)

                     با دقت بالا و سرعت پایین

  • استاتیک سریع (rapid static) : مناسب برای ایجاد شبکه های کنترل محلی، گسترش شبکه

                                                   برای طول بازه های دقیق تا 20 کیلومتر با سرعتی بالاتر از استاتیک

  • کینماتیک: مناسب برای برداشت جزئیات یا برداشت تعداد زیادی از نقاط نزدیک به هم.

                        وابسته به مشاهده واضح 4 ماهواره می باشد در غیر این صورت نیاز به حل مجدد ابهام فاز می باشد.

  • کینماتیک آنی( RTK ) :برقراری ارتباط رادیویی از ماهواره به گیرنده مرجع و سپس یه روور

                                        مناسب برای زمانی که تداخل رادیویی یا قطع ارتباط رخ نداده، برداشت آنی را میسر می سازد.

                                         کاربرد آن برای برداشت جزئیات ، پیاده سازی، COGO

به طور دقیق به معرفی هر یک از روش های برداشت GPS می پردازیم:

روش استاتیک

اصلی ترین روش نقشه برداری با GPS است. در این تکنیک، گیرنده ی مرجع را در یک نقطه معلوم قرار می دهیم. این کار به منظور مشاهده ی یک طول بازه بلند 20 کیلومتری یا بیشتر صورت می گیرد. گیرنده ی دوم (روور) را در انتهای دیگر طول بازه مستقر می کنیم.زمان مساوی برای ذخیره دیتا تنظیم می کنیم. بسته به طول بیس لاین، تعداد ماهواره های در معرض دید و هندسه یا آرایش نسبی ماهواره ها، زمان مورد نیاز تغییر خواهد کرد.

نکات لازم روش استاتیک

  • برای جلوگیری از وجود خطای انسانی و اشتباهات، همه چیز را دوبار چک کنید.
  • زمانی که داده های مورد نیاز برداشت شد،روور را خاموش کنید. به بیس لاین بعدی بروید.
  • برای سرعت بالا، گیرنده ی روور دیگری را اضافه کنید و با جابه جا کردن دو روور هر بیس لاین را برداشت کنید.

روش استاتیک سریع 

اگر محلی مورد نظر شماست که در آن هرگز برداشت GPS نداشتید:

اول باید چند نقطه با مختصات معلوم را مشخص کنید.یک نقطه برای گیرنده یمرجع انتخاب کنید. با یک یا چند روور به هریک از نقاط معلوم حرکت کنید.مدت زمان لازم برای اندازه گیری هر روور، به طول بیس لاین و GDOP بستگی دارد.

روش کینماتیک

گیرنده ی رفرنس را مستقر و تنظیم کنید. با قرار دادن روور در انتهای بازه، هر دو گیرنده را روشن می کنیم. به مدت 5 تا 20 دقیقه منتظر می مانیم، این زمان وابسته به تعداد ماهواره های در معرض دید بستگی دارد.باید از ثابت بودن دو گیرنده مطمئن شویم. پس از جمع آوری دیتا،با روور حرکت می کنیم. ذخیره نقاط با نرخ زمانی از پیش تعریف شده یا نرخ مکانی از پیش تعیین شده و یا هر دو، امکان پذیر است.زمانی که دید گیرنده به کمتر از 4 ماهواره می رسد، باید گیرنده را جابه جا کنیم.قبل از برداشت مجدد، میبایست ابهام فاز حل شود.

روش RTK(Real-Time Kinematic)

این روش، جایگزین روش کینماتیک است.گیرنده ی روور، به دلیل داشتن انتن GPS، سینگنال های ماهواره ای و سیگنال های  ایستگاه مرجع را دریافت می کند.روور هر دو سیگنال را برای حل رفع ابهام پردازش می کند. پس از استقرار و تنظیم گیرنده ی رفرنس و دریافت سینگنال های ماهواره ای، روور را روشن می کنیم. پس از اینکه رُووِر هر دو سیگنال ماهواره و ایستگاه مرجع را دریافت کرد،رُووِر اصطلاحاً اینیشیالایز initialize خواهد شد و ابهام فاز حل می شود. برای ثبت نقاط و مختصات آماده است. مطمئن شوید که ارتباط با رفرنس را از دست نمی دهید، چرا که قطع ارتباط سبب می شود محاسبات ابهام فاز رُووِر و همین طور دقت از دست برود. تداخل در امواج رادیویی کار ارسال تصحیحات را مختل می سازد پس می بایست رادیو مودم را کنترل کنیم. آنتن ها، هم در ارسال و هم در دریافت های رادیویی به خاطر وجود ساختمان های بلند مسدود نمی شوند، و کابل بلند برای آنتن انتخاب نکنید چون این انتخاب باعث تضعیف سیگنال ها می شود.

گردآورنده: مبینا نادری