Как построить собственную базовую станцию ​​RTK (и стоит ли это того?) [2024]

Думаете о создании собственной базовой станции RTK? Это интересная задача, которая сочетает инженерный опыт с волнением от улучшения навигационных характеристик. Но в некоторых случаях это не всегда может быть лучшим вариантом.

Независимо от того, являетесь ли вы опытным специалистом по геолокации или любителем дронов , желающим отточить свои навыки навигации, понимание того, как построить собственную базовую станцию кинематики реального времени ( RTK ), может помочь определить, является ли это правильным решением для вас или вашего бизнеса.

Однако перед тем, как погрузиться в это, важно взвесить варианты. Является ли создание собственного RTK более экономически эффективным, чем подписка на сервис? Как это повлияет на производительность ваших задач, основанных на местоположении? Эта статья отвечает на эти и другие вопросы, так что к концу вы будете вооружены знаниями для принятия обоснованного решения.

Что такое база RTK?

Базовые станции Real-Time Kinematic являются ядром передовой геопространственной технологии и имеют решающее значение для высокоточной навигации и точности определения местоположения. Базовая станция RTK — это фиксированная опорная точка, которая отправляет сигналы коррекции на приемники RTK.

Эти приемники могут быть в дронах , сельскохозяйственной технике, автономных транспортных средствах или геодезическом оборудовании. Базовая станция принимает сигналы от GPS и других спутниковых систем, таких как ГЛОНАСС , Galileo или BeiDou . Затем она вычисляет дифференциальные поправки на основе своего известного местоположения.

Доступная глобальная точность без лишних хлопот.
Получайте точное позиционирование до сантиметра на любом двух диапазонном устройстве GNSS с молниеносным временем сходимости в нашей сети поправок RTK.

Эти дифференциальные поправки учитывают различные ошибки, которые влияют на сигналы GPS, которые могут быть вызваны атмосферными возмущениями, неточностями спутниковой орбиты или ошибками часов. Предоставляя поправки в реальном времени, база RTK повышает точность данных позиционирования от приемников RTK с точностью до сантиметра.

В отличие от традиционных методов GPS , таких как постобработка, которые могут корректировать данные только после их сбора, база RTK обеспечивает корректировки в реальном времени для немедленного улучшения точности позиционирования. Базовая станция RTK — это не просто отдельное устройство, это часть более широкой сети, часто подключенной к другим базам или сетям для более широкого покрытия и избыточности. Эта подключенная сеть формирует основу различных высокоточных локационных услуг в строительстве, геодезии, сельском хозяйстве и автономной навигации .

В конечном счете, базовая станция RTK — это больше, чем просто часть оборудования. Это важный компонент экосистемы услуг точного определения местоположения, преобразующий то, как мы понимаем и используем пространственные данные в различных приложениях.

Зачем вам нужно строить собственную базу RTK?

Настройка собственной базовой станции RTK может быть привлекательной по нескольким причинам. Однако важно сопоставить эти факторы с практичностью и удобством, предлагаемыми известными поставщиками RTK.

Кроме того, знайте, что когда мы говорим «создать собственную базовую станцию RTK», мы имеем в виду процесс ее настройки: покупку или аренду базовой станции, а затем ее установку и калибровку на вашем рабочем месте.

Соображения стоимости

Для некоторых основной мотивацией создания собственной системы RTK может стать стоимость. Если вы сталкиваетесь с высокой абонентской платой за доступ к локальной сети RTK, перспектива единовременной инвестиции в собственную станцию может показаться экономически разумной.

Однако решение «сделай сам» обойдется в 300 долларов или больше. Важно также помнить, что первоначальные затраты — это лишь верхушка айсберга. Постоянное обслуживание, калибровка, обновления и устранение неполадок могут накапливаться, делая подписку на услугу более экономически эффективным выбором в долгосрочной перспективе.

Охват и контроль

Другим фактором для рассмотрения может быть отсутствие базовых станций RTK в вашем районе или желание большего контроля над данными и их распространением. Эксплуатация собственной станции позволяет вам адаптировать установку к вашим потребностям и делиться или продавать данные местным партнерам, таким как государственные учреждения или НПО.

Тем не менее, этот уровень контроля также сопряжен с ответственностью и техническими проблемами, которые часто требуют знаний и приверженности, выходящих за рамки возможностей многих организаций.

Улучшенная производительность

Учитывая быстрое развитие технологий GNSS , включая появление новых спутников и дополнительных частот, наличие собственной базовой станции RTK может показаться возможностью использовать эти достижения для повышения производительности.

Как построить собственную базовую станцию RTK

Создание базовой станции и системы RTK требует сочетания выбора оборудования, конфигурации программного обеспечения и технических знаний. Каждый шаг имеет технические сложности и потенциальные подводные камни. Процесс сложный и трудоемкий, от выбора правильных компонентов до обеспечения постоянного обслуживания и калибровки.

Речь идет не просто о сборке деталей, а о создании системы, обеспечивающей высокую точность и стабильную производительность.

Вот (очень упрощенная) пошаговая инструкция того, с чего следует начать:

Шаг 1: Доступ к базовым станциям

Ваше путешествие начинается с выбора правильной базовой станции. Это касается не только стоимости; вам нужны базовые станции, которые соответствуют вашим требованиям по частоте, диапазону, точности, совместимости приемника и т. д.

Шаг 2: Выбор приемника RTK GNSS

Сердце вашей базовой станции, приемник GNSS, должен быть способен интерпретировать сигналы от нескольких спутниковых созвездий (GPS, ГЛОНАСС, Galileo и т. д.), чтобы обеспечить всеобъемлющее покрытие и повышенную точность. В идеале он может поддерживать все четыре созвездия.

Шаг 3: Выбор программного обеспечения базовой станции RTK

Выбор правильного программного обеспечения имеет решающее значение для обработки данных и создания исправлений. Это программное обеспечение должно быть надежным, обновляемым и совместимым с вашим оборудованием и потребностями вашей сети.

Шаг 4: Обеспечение беспроводного подключения к данным

Стабильное и надежное беспроводное соединение необходимо для передачи данных коррекции на ваши приемники. Это соединение должно быть постоянным для поддержания точности в реальном времени, что является сложным требованием, особенно в удаленных местах.

Шаг 5: Определение компьютерной системы

Компьютерная система для управления операциями базовой станции является обязательной. Эта система должна быть способна обрабатывать большие объемы данных и эффективно запускать необходимое программное обеспечение.

Шаг 6: Покупка соединительных кабелей

Качественные соединительные кабели имеют решающее значение для соединения компонентов оборудования. Некачественные кабели могут привести к потере данных или перебоям в обслуживании.

Шаг 7: Установление известных точек съемки

Установка вашей базовой станции требует известных точек съемки для калибровки. Это гарантирует точность поправок вашей станции, шаг, требующий точной геодезической экспертизы.

Шаг 8: Настройка и обслуживание станции

Тщательное и точное соединение всех этих частей включает еще несколько шагов. Калибровка вашей станции — это деликатный процесс, требующий точности. Этот шаг гарантирует, что ваша базовая станция будет предоставлять точные и надежные данные вашей сети RTK.

Что, если что-то случится с любой частью вашей системы RTK? Это время обслуживания, а устранение неполадок, исправление и восстановление работоспособности станции может стать огромной проблемой. Плюс, простой обходится невероятно дорого.

Стоит ли строить свой собственный RTK?

Настройка собственной системы RTK может показаться путем к независимости и кастомизации, но обычно это не так. Важно учитывать практические последствия и проблемы, которые возникают в связи с таким начинанием.

Давайте выясним, действительно ли стоит создавать собственную RTK, особенно когда такие сервисы, как Point One Nav, уже довели эту технологию до совершенства.

Расходы на самодельный RTK

Создание базы RTK приемлемого качества начинается с минимальной стоимости около $300 — и эта цифра не включает необходимое время проектирования или поддержку. Если учесть эти дополнительные расходы, а также расходы на текущее обслуживание, калибровку и обновления, то базовая станция RTK своими руками становится значительно более дорогим предприятием, чем изначально предполагалось. Кроме того, любой простой из-за проблем с обслуживанием также увеличит ваши расходы.

Напротив, услуги по исправлению ошибок, подобные тем, что предлагает Point One Navigation, более рентабельны, даже при относительно небольшом количестве единиц.

Проблемы надежности

Самостоятельно построенная базовая станция RTK вносит множество потенциальных проблем в вашу систему, которые может быть сложно устранить. Более того, создание соединений точка-точка может быть сложным и дорогостоящим, иногда требующим региональных лицензий.

Если вы профессионал, который строит свой бизнес на точности определения местоположения, вы не можете позволить себе внезапные простои или угрозы безопасности. Решения Point One Navigation разработаны для обеспечения высокой надежности с профессиональной поддержкой устранения неполадок и безопасной, зашифрованной реализацией для всех протоколов.

Алгоритмы системы, основанные на надежной статистике, обеспечивают точное местоположение в сочетании с надежным доверительным интервалом, что позволяет эффективно справляться с неопределенностью местоположения.

Сложность

Для установки базовой станции RTK требуется чистое место с открытым небом — это значит, что она не может быть установлена напротив здания или сарая. Некоторые строители RTK думают, что это как точка доступа WiFi, а затем сбиваются с толку из-за неудачного опыта. Поиск надежных источников питания в оптимальных местах расположения базовой станции добавляет еще один уровень сложности.

Point One знает не понаслышке, насколько сложным это может быть. Их готовая сеть RTK означает, что вы можете обойти все головные боли и сразу перейти к позиционированию с точностью до сантиметра, с надежностью 99,99%.

Ограничения пользовательского опыта

Самодельная базовая станция RTK требует от пользователей активного управления и обслуживания своего оборудования, что отвлекает от безупречного опыта работы системы, которая «просто работает». Кроме того, донесение до пользователя информации о работоспособности и состоянии станции DIY не является простым делом, что часто приводит к разочарованию и неудовлетворительному опыту.

Напротив, сервисы Point One Navigation разработаны для простоты использования, обеспечивая удобный интерфейс без необходимости постоянного вмешательства пользователя.

Неточное картографирование

Точность сетей RTK зависит от точности базовой станции. Если база DIY плохо обследована или перемещена, она может сделать недействительной всю предыдущую картографию, что приведет к плохому пользовательскому опыту. Аналогично, замена неисправной базовой станции DIY может нарушить работу всей системы.

Point One обеспечивает согласованное, высокоточное картографирование, поддерживая стабильные и профессионально откалиброванные базовые станции. Сеть поправок измеряет общие источники ошибок в GNSS и передает поправки на ваше устройство через API. Благодаря всеобъемлющему покрытию в США и Европе — 1400 станций и их число растет — пользователи получают доступ к данным о местоположении с точностью до сантиметра в большем количестве мест.

Проблемы мониторинга и обслуживания

Мониторинг базовой станции DIY RTK на предмет сбоев кабеля, проблем с антенной, роста листвы или вандализма — сложная задача. Обнаружение и устранение этих проблем часто требует технических знаний, которые могут быть недоступны.

С другой стороны, Point One Navigation предлагает постоянно контролируемые и обслуживаемые станции, гарантируя максимальную производительность в любое время.

Компромисс по качеству

Для снижения затрат самодельные базовые станции RTK могут использовать приемники и антенны более низкого класса, что существенно снижает производительность, особенно в критических условиях, таких как городские каньоны или районы с густым лесным покровом.

В системе Point One Navigation используются высококачественные компоненты, обеспечивающие превосходную производительность в любых условиях, что обеспечивает непревзойденную точность GNSS при молниеносном времени сходимости (<5 с).

Подробнее о создании собственного RTK

Мы обрисовали проблемы и соображения, связанные с созданием собственной системы RTK, но теперь пришло время рассмотреть некоторые общие вопросы и аспекты технологии RTK.

Как выбрать правильную базовую станцию RTK?

Если вы решили не строить свой собственный RTK, вам нужно знать, как выбрать правильные RTK-сервисы. Вот некоторые важные соображения:

• Точность: Точность основана на плотности. Чем выше плотность, тем выше точность. Ищите сети с дополнительной избыточностью в городских районах и такие, которые постоянно добавляют базовые станции, чтобы вы могли масштабироваться так быстро, как вам нужно.
• Поддержка протоколов: некоторые поставщики сетей RTK также производят собственные приемники. Часто они в конечном итоге отдают предпочтение этим приемникам перед другими, что означает, что вам, возможно, придется приобрести совершенно новые устройства для наилучшего опыта. Вместо этого вам следует работать с надежной сетью, которая доступна для всех протоколов.

• Поддержка созвездий: Так же, как есть несколько протоколов, есть несколько созвездий — GPS, ГЛОНАСС, Galileo или BeiDou — каждое с несколькими частотами. Лучшее решение RTK будет поддерживать все частоты на всех созвездиях. Без этого вы будете страдать от более длительного фиксированного времени, меньшей точности и простоев.
• Профессионализм: если вы масштабируете бизнес, основываясь на точности определения местоположения, вам нужен профессиональный и надежный партнер, который уделяет первостепенное внимание безопасности, управляет и поддерживает все аспекты обслуживания, а также постоянно добавляет базовые станции для повышения точности.

Для всех этих преимуществ (и других) обратите внимание на Point One Nav. Даже в районах без покрытия сотовой связью Polaris обеспечивает высокоточные поправки GNSS с доставкой через спутник благодаря самой высокой общей плотности сетей поправок в США, дополнительной избыточности в городских районах, поддержке всех частот в каждом из четырех созвездий и многому другому.

Работает ли RTK без базовой станции?

Технология RTK в своей основе опирается на базовую станцию для предоставления данных коррекции приемникам RTK. Без этой базы точность данных позиционирования значительно снижается, часто откатываясь к менее точным возможностям стандартного GPS.

Что нужно для РТК?

Для создания функциональной системы RTK вам понадобится высококачественный приемник GNSS , надежный метод передачи данных (например, беспроводное соединение), компьютерная система для обработки и базовая станция, оснащенная точным программным обеспечением для расчета и отправки поправок. Базовая станция также должна быть расположена в известном, точно обследованном месте для калибровки.

Сколько стоит базовая станция RTK?

Стоимость базовой станции RTK сильно варьируется в зависимости от качества компонентов и возможностей системы. Базовая установка начинается примерно с $300, но эта цена может значительно возрасти с более дорогим оборудованием и необходимыми дополнительными компонентами, такими как программное обеспечение, системы передачи данных и инструменты обслуживания.

Что такое RTK GPS?

RTK GPS — это усовершенствованная форма технологии GPS, которая повышает точность позиционирования с использованием данных коррекции в реальном времени. Сравнивая сигналы, полученные со спутников, с известным положением базовой станции, RTK GPS может достигать точности на уровне сантиметра, что намного превосходит точность обычного GPS.

Зачем строить собственную базовую станцию RTK?

Хотя соблазн построить собственную базовую станцию RTK может быть сильным, реалии стоимости, сложности, надежности и пользовательского опыта рисуют иную картину. После изучения некоторых сложных деталей и проблем пришло время вернуться к фундаментальному вопросу: зачем проходить этот сложный процесс ?