نقشه برداری با پهپاد RTK یا PPK، نصب ماژول PPK؟

در این مقاله شرکت کارتال قصد دارد به معرفی ماژول PPK  و RTK بپردازد. برای شروع، آیا می‌دانستید روش‌های موقعیت‌یابی وجود دارد که می‌تواند به سیستم‌های GPS کمک کند تا عملکرد پهپاد در انجام نقشه برداری دقیق‌تر شود؟ این فناوری ها RTK (Real Time Kinematics) و PPK (Post-Processing Kinematics) است.

پهپادهای تجاری مانند پهپاد های ساخت شرکت دی جی آی، از واحدهای GPS و قطب نما استفاده می کنند. با این حال، دقت ارائه شده توسط این دستگاه ها ممکن است بسته به شرایط آب و هوایی، زمین، کیفیت خود دستگاه یا سایر شرایط بسیار متفاوت باشد. حتی در بهترین شرایط، سیستم های پهپاد GPS دقت موقعیت یابی را از مقیاس متر ارائه می دهند یعنی خطای موقعیت یابی در حدود چنئ ده سانتی متر برای آن ها شرایط ایده آل است.

بنابراین، فناوری‌های دقیق تری مانند RTK و PPK مورد نیاز است که می‌تواند خطاهای رایج سیستم‌های ناوبری ماهواره‌ای (GNSS) را اصلاح کند تا دقت داده‌های بررسی‌شده و نقشه‌برداری شده را بهبود بخشد. آیا کنجکاو هستید که بدانید این پهپاد RTK چیست و چگونه کار می کند؟ می خواهید بدانید تفاوت بین RTK و PPK چیست؟ نحوه عملکرد آن ها و تفاوت ها ی آن ها در ادامه مورد بررسی قرار خوهد گرفت.

ماژول RTK در پهپاد چیست؟

RTK مخفف Real Time Kinematics است. به عنوان یک سیستم موقعیت یابی و ناوبری، RTK داده های موقعیت GPS را در لحظه و هنگام پرواز پهپاد و بررسی منطقه انتخاب شده تصحیح می کند.

این فناوری همچنین معمولاً به عنوان DGPS (تصحیح فاز حامل) هنگام اشاره به استفاده خاص از شبکه GPS شناخته می شود.

موقعیت یابی RTK مشابه اندازه گیری شعاعی کل ایستگاه است، با یک ایستگاه مرجع که تصحیح لحظه ای با دقت سانتی متر را ارائه می دهد.

به همین ترتیب، برای به دست آوردن موقعیت، نیازی به پس پردازش داده ها نیست، که بررسی توپوگرافی لحظه ای را در این زمینه ممکن می کند.

پهپاد RTK چگونه کار می کند؟

پهپادهای RTK GPS دارای یک گیرنده GNSS RTK هستند که هنگام پرواز و گرفتن عکس، داده ها را از ماهواره ها جمع آوری می کند. ایستگاه پایه GNSS میدانی که در یک نقطه شناخته شده قرار دارد یا به یک شبکه CORS متصل است باید مکان تصویر را در زمان واقعی به دقت علامت گذاری کند.

در طول گردش کار RTK، ارتباط یکپارچه بین پهپاد و ایستگاه پایه GNSS مورد نیاز است.

هنگامی که پهپاد فرود می آید، اگر همه سیگنال ها ثابت باشند، داده ها برای پردازش در نرم افزار نقشه برداری شما در دسترس است.

روش RTK برای زمین های مسطح که درختان یا کوه ها مانع سیگنال ارتباطی نمی شوند مناسب است. برای پهپادهای RTK ایده آل است که بر فراز زمین های باز در 2 تا 3 کیلومتری ایستگاه پایه میدانی یا در 30 کیلومتری ایستگاه CORS پرواز کنند. اگر از قبل به ایستگاه پایه خود دسترسی دارید، تا زمانی که ایستگاه پایه شما توانایی تولید داده های NTRIP را داشته باشد، می توان از آن با پهپاد RTK استفاده کرد.

پهپادهای RTK چقدر دقیق هستند؟

موقعیت یابی پهپاد RTK عمدتاً بر اطلاعات پخش شده از ماهواره ها و گیرنده های زمینی متکی است. با ترکیب این دو سیستم، می توانید انتظار داشته باشید که محدوده دقتی تا 1 سانتی متر + 2 ppm در جهت افقی به دست آورید. هنگامی که به صورت عمودی اندازه گیری می کنید، این میزان تمایل به دو برابر شدن دارد.

مزایا و معایب پهپادهای RTK

مزیت اصلی استفاده از پهپادهای RTK دقت پهپاد در پرواز است. RTK مختصات جغرافیایی را در زمان واقعی در طول پرواز تصحیح می کند، که به پهپاد اجازه می دهد حتی در بادهای شدید به طور دقیق شناور شود. به لطف اطلاعات دقیق موقعیت، پهپاد می تواند در فضاهای محدود و بسیار نزدیک به اشیا پرواز کند و در نتیجه عکس های واضح تری ثبت کند.

علاوه بر دقت در سطح سانتی متر، RTK به هلی شات اجازه می دهد تا از تداخل فرکانس رادیویی (RF) و میدان الکترومغناطیسی (EMF) جلوگیری کنند. وقتی پهپادها خیلی نزدیک به خطوط برق، برج های رادیویی یا سازه های فلزی بزرگ هستند، می توانند تحت تاثیر این تداخل ها قرار گیرند. در این حالت ممکن است پهپادها به حالت ATTI رفته و باعث گم شدن یا سقوط آنها شود.

بررسی RTK همچنین امکان برچسب گذاری جغرافیایی دقیق تصاویر و ویدیوهای گرفته شده توسط پهپاد را برای تجزیه و تحلیل و استفاده در آینده توسط نقشه برداران فراهم می کند. واضح است که پهپادهای دارای RTK می توانند مزایای ارزشمندی را برای کاربران تجاری فراهم کنند.

با این حال، پهپادهای RTK GPS به یک پیوند ثابت و پایدار نیاز دارند. این بدان معنی است که اگر پهپاد در یک منطقه اقیانوسی، در یک منطقه مسدود شده (درختان، کوه ها و غیره) یا در یک منطقه بزرگ پرواز کند، ممکن است افت سیگنال رخ دهد و سیگنال قطع شود. از دست دادن سیگنال می‌تواند منجر به از دست رفتن داده‌های کالیبراسیون و ایجاد پرش های نادرست در طول پرواز شود.

ماژول PPK در پهپاد ها چیست و چگونه کار می کند؟

فناوری موقعیت یابی دقیق PPK (Post-Processing Kinematics) اصلاح موقعیت GPS را در زمان واقعی و در طول پرواز پهپاد انجام نمی دهد، بلکه در پایان پرواز انجام می دهد.

در گردش کار PPK، ایستگاه پایه و واحدهای ماهواره ای، داده های خام GNSS را بدون هیچ گونه محاسبه ای ثبت می کنند. داده های جمع آوری شده تا پایان کار میدانی در کنترل کننده یا گیرنده اندازه گیری ذخیره می شود. سپس این داده ها با نرم افزار پردازش می شوند و اصلاحات روی داده ها اعمال می شود.

تفاوت بین ماژول RTK و ماژول  PPK چیست؟

ماژول PPK یکی دیگر از تکنیک های تصحیح GPS است که شبیه به RTK به طور فزاینده ای محبوب می شود. هر دو ماژول RTK و ماژول PPK به کاربران این امکان را می دهند که موقعیت یک پهپاد را بدون اتکا به اندازه گیری های زمینی به دقت تعیین کنند. با این حال، تفاوت های قابل توجهی بین این دو فناوری نقشه برداری از نظر گردش کار، دقت و غیره وجود دارد. بیایید با جزئیات نگاهی بیندازیم:

این دو تکنیک بسیار شبیه به هم هستند، با این حال، PPK به دلیل استحکام و دقت بالا یک مزیت تعیین کننده دارد.

تصحیح موقعیت در زمان های مختلف اتفاق می افتد

اساساً تفاوت اصلی بین ماژول  RTK و ماژول PPK زمان انجام تصحیح موقعیت است. RTK تصحیح را در طول پرواز انجام می دهد. این کارباعث صرفه جویی در زمان در پس پردازش می شود و می توانید مختصات و دقت نقاط اندازه گیری را در ایستگاه سیار مشاهده کنید. اما PPK بعد از پرواز تصحیح می شود، بنابراین نمی توانید مختصات را در میدان مشاهده کنید.

ماژول PPK دقیق تر است

در حالت ایده آل، دقت ماژول PPK همانند ماژول RTK است. با این حال، RTK در نقطه پایه خود نیاز دارد، که از طریق زنجیره داده انجام می شود، که می تواند تحت تأثیر وقفه های لحظه ای قرار گیرد. علاوه بر این، شما باید مشکلات یا خطاهای احتمالی را به دلیل استقرار نامناسب پایه‌ها اضافه کنید که می‌تواند موقعیت شما را ناسازگار کند.

در مقابل، ماژول PPK راه‌حل قوی‌تر و دقیق‌تری است زیرا به زنجیره داده‌های پیوسته متکی نیست. علاوه بر این، راه اندازی گیری میدانی سریعتر است زیرا شما لزوماً نیازی به دانستن موقعیت ما از پایگاه قبل از پرواز ندارید. می توان آن را بعد از پرواز انجام داد. هیچ داده ای برای دریافت، مقایسه و کالیبره وجود ندارد، که تأخیر عملکرد پهپاد را تا حد زیادی کاهش می دهد و در نتیجه دقت را افزایش می دهد.

پهپادهای دارای ماژول PPK به کاربران انعطاف پذیری بیشتری ارائه می دهند

برای ارائه بهترین عملکرد، یک پهپاد RTK باید مسیر پروازی از پیش برنامه ریزی شده ای را دنبال کند که بهینه سازی شده است. تا نرم افزار فتوگرامتری بتواند کار خود را در سریع ترین زمان ممکن انجام دهد. از آنجایی که همسان سازی داده پهپادهای PPK بعد از پرواز انجام می‌شود، آنها به مسیر پرواز خاصی محدود نمی‌شوند. و به آنها آزادی جمع‌آوری داده‌های عکاسی می‌دهد و به خلبان اجازه می‌دهد تا منطقه را مطابق نظر خود نقشه‌برداری کند.

پهپاد دارای ماژول PPK شعاع کاری بزرگتری دارد

کار GPS RTK توسط ایستگاه ارتباطی محدود شده است و فاصله کاری معمولاً بیش از 10 کیلومتر نیست. با استفاده از فناوری PPK، شعاع کار عمومی می تواند به 50 کیلومتر برسد.

نتیجه گیری

هر دو موقعیت یابی RTK و PPK می توانند به دقت سانتی متر برسند. با این حال، نقطه ضعف موقعیت یابی RTK در اتکای آن به یک پیوند داده است. که امکان انجام اصلاحات در زمان واقعی موقعیت GPS پهپاد را فراهم می کند.

عدم وابستگی موقعیت‌یابی PPK به هر پیوند داده با ایستگاه زمینی، آن را به یک تکنیک تصحیح GPS قوی‌تر تبدیل می‌کند. بنابراین، در صورت امکان، استفاده از موقعیت‌یابی PPK به جای RTK ترجیح داده می‌شود.

فقط در شرایط بسیار خاص که زمان یک عامل تعیین کننده است (مانند بررسی های توپوگرافی فوری در مناطقی که به تازگی دچار یک بلای طبیعی شده اند) ممکن است موقعیت یابی RTK نسبت به PPK ترجیح داده شود.

در پایان ذکر این نکته خالی از لطف نیست که نصب و راه اندازی ماژول ها در واحد تعمیرات شرکت کارتال انجام می شوند.