Одночастотный GNSS приёмник S750-G2 для сбора ГИС данных в реальном времени

Posted on 09 April 2014 by Serge Klukach

GNSS приёмник для ГИС с бесплатным RTK доступом.

Китайский hi-tech давно перестал быть объектом насмешек и в связке с ценовым фактором заставляет всё чаще обращать на себя внимание, ломая старые стереотипы.
GNSS приёмник S750-G2 привлек к себе внимание заявленными техническими характеристиками и невысокой ценой, и соблазн проверить этот прибор в полевых условиях был велик. Первое, что порадовало в S750-G2 – это его возможность работы от коммерческих RTK сетей, предназначенных для "серъёзных", "взрослых" двухчастотных фазовых геодезических приёмников в протоколе NTRIP. Это при том, что S750 является одночастотником, несмотря на свою многосистемность GPS (L1, C/A), GLONASS (L1) ... и может обрабатывать только кодовые дифференциальные поправки. Возможность работы прибора в RTK режиме от внутренней антенны, а также его точностные характеристики при различных условиях съёмки, при различном удалении от корректирующей базовой станции, его возможности и особенности - всё это подлежит проверке и изучению в данном обзоре.

В ТТХ на S750-G2 заявлено, что:
- в S750-G2 реализована технология подавления многолучёвости EVEREST (неужели Trimble inside?), что открывает ему дорогу для использования в лесу и в условиях плотной городской застройки, возле водоёмов;
- в ряду коммуникационных возможностей помимо стандартных Bluetooth и WiFi заявлен GSM/GPRS/3G модем с возможностью не только работы в интернет, SMS и MMS но и выполнять голосовые звонки;
- приёмник принимает сигналы систем: GPS (L1, C/A), GLONASS (L1) , а также пока недоступной для нас, но стремительно развивающейся китайской системы BDS (B1) с общим числом каналов приёма 220, что открывает ему возможность работать без срывов в самых сложных условиях;
- значение точности для реального времени 0.5 м (CEP), т.е., говоря понятным языком, в 50% случаев погрешность местоопределения будет меньше или равно указанной, а в остальных случаях больше, но не на много, так как закон распределения случайной величины здесь носит характер нормального;
- приёмник способен выполнять измерения в статике и кинематике с постобработкой с точностью в несколько мм., однако подобная возможность - это скорее геодезический функционал и редко бывает востребован в ГИС;
- слот для microSD до 32 Gb (под гермокрышкой с винтами);
- встроенная камера 5 Megapixel, 2048х1536 со вспышкой;
- довольно большой дисплей 480Х640;
- нижний порог рабочей температуры – 20 грд. C;
- время работы от встроенного аккумулятора – 10 часов (и на морозе?);
- защита IP67 с тестом на падение с высоты 1.5 метра на бетон.
Вот этот последний параметр и проверим. Для чего S750-G2 разбираем и смотрим на конструкцию.

На фото видно, что форм-фактор полностью позаимствован у Trimble серии GeoExplorer, как и название технологии подавления многолучёвости "Everest", кстати. Однако крепкий качественный пластик, толстая резиновая прокладка и сам "заимствованный" конструктив позволяют скорее верить в защищённость прибора, чем нет. Хотя в воду я бы его не опускал. Нет кольцевой защиты герметиком винтов крепления, стягивающих корпус. Т.е. по ним водя в корпус рано или поздно попадёт, если его купать регулярно. А вот падение на бетон (только не экраном, пожалуй) вполне выдержит. К особенностям конструкции ещё можно отнести фирменный стилус, который сидит в своём гнезде так крепко, что не удивительно, что он привязан к корпусу, похоже, кевларовым шнурком, поскольку только такой материал способен выдержать усилие, которое приходится прилагать, чтобы вытянуть за шнур стилус из гнезда ;) Впрочем, со временем и разработкой процесс облегчается.

Итак, как хорошо это работает?

Эффективный способ ГИС съёмки: прибор располагается на определённой высоте над фиксируемой точкой, производится нажатие кнопки START, выбирается код или вводится описание и OK! И желательно чтобы точка координировалась с точностью в несколько сантиметров. Но, к сожалению, в автономном режиме, т.е. без использования корректирующей информации любой GPS, GNSS приёмник будет работать с довольно низкой точностью, характеризующейся погрешностью в несколько метров в лучшем случае, а в сложных условиях и более десяти. Довольно простым и доступным способом получения корректирующей информации является включение в приёмнике режима приёма поправок с геостационарных спутников, которые носят общее название WAAS (для европейской территории EGNOS). Однако, увы, это плохо работает на территории РБ из-за низкого расположения корректирующих спутников с небольшими углами возвышения над горизонтом, в результате чего они доступны не всегда, а точнее довольно редко, когда есть свободный от препятствий сегмент неба в направлении юга с чистым горизонтом.
Настало время упомянуть тот факт, что продающая на территории РБ приборы South организация-дистрибьютор ООО "Геотоп" предоставляет своим покупателям бесплатный доступ к RTK поправкам от базовой станции "СтройГеоСервис", находящейся в Минске, что в принципе для кодовых приёмников, коим является S750-G2, позволяет обеспечить покрытием дифференциальными поправками территорию РБ целиком. И этот замечательный факт снимает массу вопросов, где и как получить полноценный доступ к коммерческой RTK информации и значительно облегчает жизнь пользователям. Поправки доступны через интернет, т.е. используется SIM карта пользователя и встроенный в S750-G2 GSM модем.
Для оценки качества работы/измерений в различных условиях были произведены полевые испытания. Результат измерений GNSS приёмником S750-G2 сравнивался с результатами измерений двухсистемным двухчастотным GNSS приёмником геодезического класса Trimble R7, с приёмом поправок от единой, уже упомянутой, базовой станции, генерирующей полноценный фазовый RTK GPS/GLONASS поток стандарта RTCM 3.0, а также результатами измерений простым туристическим GPS приёмником Garmin eTrex 30, работающим в автономном режиме.

Серия испытаний на окраине леса, расстояние от корректирующей базовой станции – 40 км.

Для удобства измеряемой точкой являлся верх вехи, жёстко установленной с использованием бипода.

Измерения приёмником S750-G2:

• в автономном режиме с встроенной GNSS антенной;
• в автономном режиме с внешней GNSS антенной;
• в режиме приёма поправок с встроенной GNSS антенной;
• в режиме приёма поправок с внешней GNSS антенной.
Каждый из четырёх вариантов включал семь измерений, выполненных в разное время внутри трёхчасового интервала. Иначе говоря, измерения производились не друг за другом, что давало бы меньшую результирующую погрешность (более высокую сходимость результата), а спустя значительные паузы для существенного изменения условий наблюдений с точки зрения спутниковой геометрии. Такой подход гораздо точнее моделирует реальные измерения и, следовательно, получающиеся погрешности.
Сразу следует отметить, что использование внешней антенны для S750-G2 не давало никаких преимуществ при измерениях и не выявило никакой разницы в оценке точности результата. Что и следовало ожидать, так как внешняя антенна нужна только для высокоточных статических (кинематических) фазовых измерений с постобработкой, что и написано в ТТХ на S750-G2.
Ниже представлена модель, иллюстрирующая погрешности местоопределения приёмника S750-G2 в автономном режиме!, т.е. без приёма корректирующей поправки.

  • S750-G2. Окраина леса. Автономный режим. Плановая СКП: 0.93 м.


Вращайте модель мышью, + "shift" для сдвига, зум колёсиком, полный экран - справа вверху две стрелки.

Следующая модель иллюстрирует погрешности местоопределения приёмника S750-G2 в режиме приёма корректирующих поправок!, т.е. с приёмом поправок по каналу GSM (интернет).

  • S750-G2. Окраина леса. Дифференциальный режим. Плановая СКП: 0.43 м.


Вращайте модель мышью, + "shift" для сдвига, зум колёсиком, полный экран - справа вверху две стрелки.

Измерения приёмником Trimble R7 в режиме приёма поправок RTK:

Было произведено семь измерений в RTK режиме от уже упомянутой базовой станции и для сравнения три измерения от ближайшей базовой станции платного коммерческого сервиса "Белаэрокосмогеодезия" для контроля точности привязки базовой станции "СтройГеоСервис". Измерения производились также в различное время со значительными промежутками между отдельными измерениями для достижения большей независимости наблюдений.
Отдельно комплектом Trimble R7 была произведена статическая съёмка точки измерения для получения её "абсолютных"координат с точностью 6 мм. Данные координаты были взяты за истинные.

  • Trimble R7. Окраина леса. RTK режим. Плановая СКП: 0.11 м.


Вращайте модель мышью, + "shift" для сдвига, зум колёсиком, полный экран - справа вверху две стрелки.

Измерения приёмником Garmin eTrex 30 в автономном режиме:

Всего произведено пять измерений с паузами между измерениями в течение трёхчасового промежутка.

  • Garmin. Окраина леса. Автономный режим. Плановая СКП: 4.07 м.


Вращайте модель мышью, + "shift" для сдвига, зум колёсиком, полный экран - справа вверху две стрелки.

Комментарии к 3D моделям:

Вы можете видеть результат реальных измерений, экспортированных в 3D модель вместе с выполняющим измерение ГИС специалистом среднего роста (1.78 м). Чёрными "мухами" представлены конкретные измерения единой точки, в которую помещались GNSS антенны приёмников. Иначе говоря чёрные "мухи" на модели – это результирующая погрешность измерения, визуализированная в 3D. Если бы её не было, все "мухи" слились бы в одну точку, приблизительно в центре GNSS антенны и слились бы с измеряемой точкой.

- три немного отдалённые точки на модели для Trimble R7 – это измерения от сети "Белаэрокосмогеодезия" (т.е. база "СтройГеоСервис" привязана в ITRF2005 для ГИС задач достаточно точно);
- повертев любую модель можно отделить составляющую погрешности в плане (взгляд строго сверху) от составляющей по высоте (взгляд строго сбоку), и можно увидеть, что для всех приборов погрешность в плане меньше погрешности по высоте, что нормально для GNSS измерений по природе;
- результаты измерений с внешней GNSS антенной для S750-G2 и без неё объединены в рамках одной 3D модели ввиду отсутствия какой-либо разницы в результатах измерений.

Некоторые сведения относительно приёмников Garmin.

Большая разница в координате z (высота) для приёмника Garmin обусловлена тем, что Garmin фиксирует высоту относительно модели геоида или условно говоря "над уровнем моря" (как это указано в руководстве на Garmin eTrex 30), а не над эллипсоидом, как в случае с Trimble R7 и G750-G2. Такой подход к выводу значения высоты понятен, видеть среднее значение над уровнем моря удобнее для целевых пользователей Garmin: туристов, альпинистов. Однако, такая интерпретация высоты всегда имеет: во-первых значительную погрешность, так как средний уровень моря не является строгой математической фигурой, а представляет собой сложное образование (геоид) и соответственно в приёмнике Garmin учитывается какая-то упрощённая его форма, во-вторых это значение высоты существенно отличается от значения высоты над эллипсоидом, которая не требует каких либо дополнительно учитываемых параметров и определяется в любой точке математически однозначно. В любом случае данные оставлены и показаны "как есть" без каких-либо пересчётов, т.е. так как их получил бы конечный пользователь.
Что касается плановой (без учёта высоты) погрешности приборов Garmin, то она мало чем отличается от автономной погрешности местоопределения S750-G2.


Геоид. Немного гипертрофированный для наглядности. Так растеклась бы вода по шарику если бы не было суши. Шкала слева - отклонение поверхности "воды" от среднего уровня (до 80-ти м).

Дополнительно по вопросу точности приёмников лучшего в своём классе бренда Garmin интересно взглянуть на тесты, выполненные специалистами Utah Geospatial Extension Program в партнёрстве с университетом штата Юта и NASA, в рамках программы по обучению современным технологиям работы с геоинформацией для лесников, фермеров, землепользователей. На второй странице обзора присутствует табличка с данными (RMSE) по тому, как далеко "разбегаются" измерения относительно истинного положения в различных условиях: на открытой территории, в лесу и возле зданий для трёх образцов приёмников Garmin.

» далее

Page 1 of 3 1 2 3 »

Галерея  

   

Контакты  

По любым возникшим у вас вопросам вы можете связаться с нами по указанным ниже телефонам или e-mail.

Mob: +375 29 6301270
Tel/Fax: +375 17 2957571
E-mail: info@sgservis.by