aRTK، دریافت تصحیحات هنگام قطع ارتباط اینترنتی یا رادیویی
ممکن است برای شما هم اتفاق افتاده باشد که در هنگام کار با گیرنده‌های GPS و GNSS، با مشکل قطع ارتباط اینترنتی یا رادیویی مواجه شوید. این قطع ارتباط موجب عدم دریافت تصحیحات از سامانه ارسال تصحیحات اینترنتی (مانند سامانه شمیم) و یا ایستگاه بیس رادیویی، خواهد شد.
قطع ارتباط اینترنتی در مواردی که اینترنت تلفن همراه،ضعیف است یا در مناطق خارج از محدوده شهری با پوشش نامناسب شبکه تلفن همراه، رخ می‌دهد و موجب بالا رفتن Age تصحیحات و عدم
دستیابی به RTK Fixed خواهد شد.
همین اتفاق در روش بیس و روور رادیویی نیز رخ می‌دهد. علت آن هم ممکن است وجود مانع مثل ساختمان بلند یا تپه و کوه بین گیرنده‌های بیس و روور باشد.
قطع ارتباط یا ناپایداری لینک ارتباطی، موجب ناتمام ماندن عملیات نقشه‌برداری و یا استفاده از روش‌های ترکیبی مثل برداشت استاتیک، نقشه‌برداری با متر یا دوربین توسط کاربر خواهد شد.
تکنولوژی پشتیبان RTK یا aRTK راه حلی مناسب برای این مشکلات است. در ادامه به معرفی این تکنولوژی، کاربردهای آن و نحوه فعالسازی آن می‌پردازیم.
سیستم بکاپ یا پشتیبان RTK چیست؟
قطع ارتباط موقت (اینترنتی یا رادیویی)، موجب تاخیر در دریافت تصحیحات و بالا رفتن Age خواهد شد. معمولًا در صورتی که تأخیر بیش از 10 ثانیه باشد، گیرنده موقعیت Fix خود را از دست داده، Age بالا رفته و هنگام برقراری مجدد ارتباط، عدد Age کاهش می‌یابد. سیستم بکاپ یا پشتیبان RTK کمک می‌کند در مواقع قطعی‌های موقت اینترنتی و رادیویی، گیرنده موقعیت Fix خود را از دست ندهد و تا زمان برقراری ارتباط دوباره، همچنان بتوان عملیات نقشه‌برداری را بدون وقفه و با دقت مطلوب ادامه داد.
نحوه عملکرد سیستم پشتیبان RTK چگونه است؟
اساس کار به این شکل است که همزمان که گیرنده روور از طریق اینترنت از سامانه‌ای نظیر شمیم یا هدی تصحیحات دریافت می‌کند یا از طریق رادیو به گیرنده بیس متصل هست، از ماهواره‌های L-Band هم تصحیحات دریافت می کند. به طور دقیق‌تر میتوان گفت همزمان دو پردازنده به صورت موازی در گیرنده در حال پردازش اطلاعات هستند:
1- پردازنده اصلی که وظیفه پردازش RTK بر مبنای تصحیحات دریافتی از اینترنت یا رادیو را عهده‌دار است.
2- پردازنده فرعی یا همان پشتیبان RTK که وظیفه پردازش تصحیحات دریافتی از ماهواره های L-Band را بر عهده دارد.
تا زمانی که تصحیحات بدون قطعی و بدون وقفه از اینترنت یا رادیو دریافت می‌شود، مطابق تصویر اول Age بین 1 تا 2 ثانیه تغییر می‌کند و موقعیت، RTK Fixed خواهد بود. به محض قطع لینک ارتباطی آر تی کی، گیرنده به سیستم پشتیبان آر تی کی سوئیچ کرده و تا زمان برقراری ارتباط مجدد، RTK از تصحیحات ارسالی ماهواره‌های L-Band استفاده می‌کند(تصویر دوم). در این حالت با افزایش Age، گیرنده همچنان موقعیت Fix خود را حفظ می‌کند.
سیستم پشتیبان RTK از چه تصحیحاتی استفاده می‌کند؟
سیستم پشتیبان RTK از تصحیحات ارسالی از ماهواره‌های L-Band استفاده می‌کند. این سیستم در باند L و در فرکانس‌های 1545.855، 1545.905و 1545.915 مگاهرتز، تصحیحات را همزمان از سه ماهواره زمین آهنگ یا Geo دریافت می‌کند. با توجه به فاصله حدود 36000 کیلومتری این ماهواره‌ها از سطح زمین، معمولاً در هر منطقه امکان دریافت تصحیحات از حداقل دو ماهواره، در صورت فراهم بودن زاویه دید مناسب وجود دارد.
دقت سیستم پشتیبان RTK چقدر است؟
هنگامی که گیرنده به سیستم پشتیبان RTK سوئیچ می‌کند، تا یک دقیقه میتواند دقت را در حد دقت RTK نگه دارد و بعد از آن با گذشت هر یک دقیقه یک سانتی‌متر دقت کاهش پیدا می‌کند. مثلا با گذشت پنج دقیقه دقت موقعیت ۵ سانتی‌متر کاهش پیدا می‌کند و تا ۲۰ دقیقه ۲۰ سانتی‌متر.
به محض دریافت تصحیحات RTK، مجدداً عدد Age کاهش یافته و دقت RTK در حد سانتی‌متر می‌گردد و در صورت قطعی مجدد، دقت پشتیبان RTK از یک سانتی‌متر شروع خواهد شد. در نمودار زیر، aRTK به رنگ آبی بیانگر سیستم پشتیبان RTK است.
عملکرد فوق العاده این تکنولوژی مخصوصاً در محیط‌هایی که نقطه به نقطه کیفیت دریافت تصحیحات آر تی کی به دلیل شدت و ضعف سیگنال موبایل یا رادیو تغییر می‌کند و قطعی‌ها به صورت موقت و به دفعات زیاد رخ می‌دهد، خود را نشان می‌دهد.
کدام مدل‌های گیرنده‌های رایمند این تکنولوژی را دارند؟
گیرنده‌های iRoPro و iRoProII قابلیت فعال کردن این تکنولوژی را دارند.
چگونه میتوان این قابلیت را در گیرنده فعال کرد؟
برای استفاده از تکنولوژی پشتیبان RTK نیازی نیست تنظیمات خاصی در نرم‌افزار انجام دهید. فقط کافیست که به ترتیب زیر ابتدا فریم‌ویر یا همان نرم‌افزار داخلی گیرنده را به‌‌روزرسانی کنید و سپس نسخه نرم‌افزار RaySurvey را به 2.7 ارتقاء دهید.
آیا راه اندازی و استفاده از این قابلیت هزینه دارد؟
خیر، برای فعالسازی سیستم پشتیبان RTK نیازی به پرداخت هزینه نیست. شما می‌توانید با استفاده از قسمت راهنمای فعالسازی آن را فعال کنید. اگر در فعالسازی آن با مشکل مواجه شدید می‌توانید با مراجعه به دفاتر شرکت و نمایندگی‌ها و پرداخت مبلغی ناچیز، از نمایندگان شرکت بخواهید که این کار را برای شما انجام دهند.
آیا سایر برندهای گیرنده‌های GNSS نیز دارای این تکنولوژی هستند؟
در حال حاضر برندهای معتبر دنیا همانند تریمبل، همیسفر، نواتل و یا گیرنده‌های ساخت شرکت رایمند که از پردازنده‌های کمپانی‌های معتبر در گیرنده‌های خود استفاده می‌کنند، این قابلیت را دارند. این قابلیت به کاربر این امکان را فراهم می‌کند که از اصالت پردازنده داخلی گیرنده خود اطمینان حاصل کند.
فناوری IMU یا تیلت سنسور مبتنی بر IMU، نزدیک به سه سال است که در سطح دنیا، در گیرنده‌های GNSS به کار گرفته شده و تکنولوژی نسبتاً نوینی به شمار می‌رود. همگام با تکنولوژی روز دنیا و همزمان با شرکت‌های معتبر تولیدکننده گیرنده‌های GNSS در جهان نظیر لایکا و تریمبل، شرکت رایمند نیز از این تکنولوژی در گیرنده‌های خود استفاده کرده و آخرین سطح از فناوری را در اختیار کاربران خود قرار داده است. IMU مورد استفاده در گیرنده‌های نقشه‌برداری، یک فناوری بر پایه MEMS است که در آن از سنسورهای شتاب‌سنج برای اندازه‌گیری زاویه تیلت یا شیب نسبت به صفحه افق و از سنسورهای ژیروسکوپ برای اندازه‌گیری زاویه دوران نسبت به صفحه قائم استفاده می‌شود.
زاویه تیلتی که از IMU بدست می‌آید را میتوان به صورت یک تراز الکترونیکی بر روی صفحه نمایش کنترلر نمایش داد و به جای استفاده از تراز ژالن، از آن برای تراز کردن استفاده نمود.
تراز الکترونیکی مزایای متعددی دارد از جمله:
1- تمرکز کاربر فقط به صفحه کنترلر بوده و دیگر لازم نیست هم به تراز ژالن و هم به دکمه برداشت توجه داشته باشد. این موضوع میتواند احتمال خطا در برداشت را کاهش دهد.
2- گیرنده میتواند برداشت را بطور اتوماتیک انجام دهد، بطوری که گیرنده را طوری تنظیم می‌کنیم که به محض اینکه دستگاه تراز شد، خودش برداشت را ادامه دهد و نیازی به زدن دکمه برداشت توسط کاربر نباشد. این موضوع در برداشت‌های عوارض و توپوگرافی، سرعت و دقت را افزایش می‌دهد.
3- در مواقعی که از یک کمک نقشه‌بردار برای گرفتن ژالن استفاده می‌شود، میتوان با کنترلر چک کرد که کمک نقشه‌بردار واقعاً دستگاه را بر روی نقطه تراز نگاه داشته است یا خیر.
IMU فقط یک تراز الکترونیکی نیست. بخش جالب‌تر و هیجان‌انگیزتر این فناوری، قابلیت جبران اثر تراز نبودن ژالن هنگام برداشت و پیاده‌سازی نقطه است. با این قابلیت دیگر نیاز نیست که در حین نقشه‌برداری، نگران تراز بودن ژالن باشید و می‌توانید بدون تراز کردن ژالن، با دستگاه برداشت و حتی پیاده‌سازی کنید.
یک سوال مهم آنست که سنسور IMU چگونه میتواند تشخیص دهد که ژالن به چه سمتی کج شده و مختصات X ،Y و Z چه مقدار باید تصحیح شود؟ به عبارت دیگر درحالی که کاربر میتواند دستگاه را ۳۰ درجه یا یک متر در جهت‌های مختلف کج کند، چگونه گیرنده میتواند جهت کج شدن خود را تشخیص دهد؟ جواب آنست که IMU لازم است جهت کج شدن دستگاه نسبت به شمال را تشخیص دهد. نکته مهم این است که خود IMU نمیتواند جهت شمال را تشخیص دهد و باید آن را نسبت به شمال، توجیه یا اَلاین کرد.
برای این کار چند روش وجود دارد:
روش اول، توجیه در حال حرکت: در این حالت، بعد از اینکه دستگاه، تصحیحات RTK را دریافت نموده و فیکس شد، شروع به حرکت می‌نماییم. بعد از چند متر حرکت، IMU، جهت شمال را با استفاده از RTK محاسبه نموده و خودش را نسبت به شمال توجیه می‌کند. این روش در گیرنده‌های رایمند و برخی گیرنده‌های لایکا به کار برده می‌شود.
روش دوم، توجیه در جا: در این روش، با حرکت دادن دستگاه به صورت دورانی یا به صورت علامت + (بعلاوه)، دستگاه نسبت به شمال توجیه می‌شود. در گیرنده‌های رایمند و برخی گیرنده‌های تریمبل از این روش توجیه استفاده می‌شود.
پس از توجیه نمودن دستگاه نسبت به شمال، حالا میتوان با داشتن میزان زاویه تیلت یا شیب نسبت به صفحه افق، زاویه امتداد کج‌شدگی نسبت به شمال و همچنین با استفاده از طول ژالن، مقادیر تصحیح را در جهت شمال، شرق و ارتفاع بدست آورد.
۱- اندازه‌گیری زاویه تیلت یا شیب نسبت به صفحه تراز یا افق و نمایش آن به صورت تراز الکترونیکی بر روی صفحه نمایش.
2- محاسبه زاویه هِد یا پیشانی دستگاه نسبت به شمال، که به آن هدینگ یا آزیموت سر یا پیشانی دستگاه گفته می‌شود و برای هر بار راه‌اندازی آن، باید دستگاه را نسبت به شمال توجیه نمود.
۳- تصحیح اثر تراز نگرفتن ژالن با داشتن ارتفاع دقیق ژالن.
پس دقت نهایی تابعی است از دقتِ
۱- اندازه‌گیری زاویه تیلت
۲- اندازه‌گیری زاویه هدینگ
۳- اندازه‌گیری ارتفاع ژالن
نکته مهم، دقت اندازه‌گیری زاویه تیلت و هدینگ توسط IMU است. جالب است بدانید IMU غیردقیق و ارزان قیمت، در گوشی‌های تلفن همراه یا تبلت استفاده می‌شود که دقت بالا ندارد و برای کاربردهای Gaming روی گوشی تعبیه شده است.
تیلت سنسور استفاده شده در گیرنده رایمند، یکی از بهترین سنسورهای موجود در دنیا از نظر دقت و کیفیت است. به منظور برآورده کردن همه نیازهای کاربران در کار با تیلت سنسور، شرکت رایمند با تست و بررسی انواع مختلف سنسورها، توانسته است که با صرف هزینه‌ای نسبتاً بالا، یکی بهترین نمونه‌های IMU را که مشابه آن در گیرنده‌های لایکا و تریمبل استفاده می‌شود، بر روی گیرنده‌های خود به کار ببرد. این تیلت سنسور، زاویه تیلت را با دقت حدود پنج صدم تا یک دهم درجه و همچنین هدینگ را با دقت یک تا دو درجه اندازه‌گیری می‌کند. دقت اندازه‌گیری ارتفاع هم وابسته به کاربر بوده و بایستی کاربر بتواند با دقت ۱ تا ۲ میلی‌متر، آن را اندازه‌گیری نماید.
اگر ژالن مورد استفاده سالم باشد و در اثر ضربه به صورت مکانیکی کج نشده باشد، همچنین تراز ژالن با پیچ سه‌تایی زیرش درست کالیبره شده و تراز الکترونیکی دستگاه با تراز ژالن هم‌تراز باشد، میتوان با دقت بسیار خوبی، اثر عدم استقرار بر روی نقطه به صورت تراز یا شاقول را، در حد ۵ میلی‌متر به اضافه نیم میلی‌متر خطا به ازای هر یک درجه کجی، اصلاح نمود.
مثلاً اگر ۳۰ درجه ژالن را کج گرفته باشید، می‌توانید با دقت حدود ۲ سانتی‌متر اثر کج گرفتن را از بین ببرید.
1- منجر به افزایش سرعت برداشت می‌شود، چرا که نیاز نیست ژالن را تراز بگیرید. اگر با GPS، برداشت عوارض و تهیه نقشه انجام میدهید، باید نقاط بسیاری را در روز برداشت کنید و قطعاً از این تکنولوژی استقبال خواهید کرد.
2- پیاده‌سازی یا Stake out را هم بسیار ساده کرده و سرعت آن را بالا میبرد. اگر شما قبلاً با GPS پیاده‌سازی کرده باشید، از سختی و خسته‌کننده بودن حالت تراز آگاه هستید، درحالیکه با تیلت، شما می‌توانید فقط به نوک ژالن توجه کنید و مثل یک گنج‌یاب به دنبال نقطه مورد نظرتان بروید.
– برداشت نقاطی که قبلاً امکان برداشت مستقیم آنها را نداشتید: مثل نقطه‌ای وسط جوی آب، رودخانه یا گودال که امکان قرارگیری در کنار آن به راحتی وجود ندارد.
– برداشت نقاطی مثل منهول آب، فاضلاب یا شیر گاز که به علت وجود عوامل مزاحمی مثل خودرو، امکان قراردادن ژالن بصورت تراز بر روی آنها فراهم نیست.
– مواقعی که اگر ژالن را تراز بگیرید، پوشش آسمانی مناسبی وجود ندارد و دید آسمانی مناسب تنها در یک جهت خاص وجود دارد. در اینصورت اگر از تیلت استفاده کنید، امکان اینکه زاویه گیرنده را به سمت آسمان باز و مناسب تنظیم کنید، فراهم می‌شود.
– یکی دیگر از مکان‌هایی که تیلت کاربرد دارد، نقشه‌برداری کاداستر است. مثلاً در برداشت کنج دیوار، امکان اینکه با ژالن در حالت تراز، نقطه روی زمین را برداشت کنید، وجود ندارد. با داشتن تیلت دیگر لازم نیست دستگاه را با ژالن بر روی دیوار برده و به صورت تقریبی روی نقطه قرار دهید. به این نکته باید توجه داشت که این کار دقت را کاهش می‌دهد چرا که:
اولاً: دقیقاً امکان قرار دادن مرکز دستگاه بر روی نقطه کنج وجود ندارد.
ثانیاً: اکثر مواقع دیوار به صورت کاملاً شاقولی از پایین به بالا ساخته نشده و بنابراین نقطه بالایی، لزوماً کنج دقیق ملک را نشان نمی‌دهد.
علاوه بر این‌ها، بالای دیوار رفتن کار خطرناکی بوده و تراز کردن روی دیوار دشوارتر است.
– از سالم بودن ژالن مورد استفاده از لحاظ فیزیکی یا مکانیکی و نداشتن هیچ گونه کجی اطمینان داشته باشید. برای این کار می‌توانید ژالن را در حالت تراز، آرام آرام بچرخانید و بهم خوردن تراز آن را چک کنید.
– مطمئن باشید که تراز روی ژالن کالیبره است. برای این کار می‌توانید از یک تراز نبشی دقیق استفاده کرده و برای تنظیم تراز ژالن با یک آچار آلِن، پیچ‌های زیر تراز را تنظیم نمایید.
– سعی کنید از ژالن با ارتفاع ثابت بدون لقی، استفاده کنید تا خطای اندازه‌گیری ارتفاع و یا فراموشی وارد کردن ارتفاع صحیح، حذف شود.
