RTK против обычного GNSS: за что платят сантиметрами

Откуда берётся ошибка обычного приёмника

Одиночный приёмник меряет дальность по коду сигнала и получает 1,5–3 м по горизонтали в хороших условиях. Основной вклад в ошибку дают не часы приёмника, а среда: задержка сигнала в ионосфере и тропосфере, а также переотражения от земли и построек.

Ключевое свойство этих ошибок — они почти одинаковы для двух приёмников, стоящих в нескольких километрах друг от друга. Значит, их можно вычесть.

Именно на этом построены все дифференциальные методы. RTK добавляет к вычитанию ещё одно: измерение не по коду, а по фазе несущей, где длина волны около 19 см, а разрешающая способность — миллиметры.

Что нужно, чтобы RTK работал

Источник поправок: собственная базовая станция на известной точке либо подписка на сеть постоянно действующих станций. Расстояние до базы имеет значение — на плече свыше 20–30 км надёжность фиксированного решения падает.

Канал связи для передачи поправок в реальном времени. Это либо радиомодем, либо мобильная сеть; при пропадании потока решение деградирует до float за десятки секунд.

Двухчастотный приёмник и антенна с хорошей фазовой стабильностью. Дешёвая антенна сводит на нет весь смысл: фазовый центр у неё плывёт, а переотражения не подавляются.

Когда RTK не нужен

Обычный облёт, осмотр, патрулирование, съёмка для визуальной оценки — обычного GNSS достаточно. Точность позиционирования здесь определяется не приёмником, а тем, как аппарат держит точку на ветру.

Задачи, где нужна точность конечного продукта, а не положения в полёте, часто решаются PPK: аппарат пишет сырые измерения, а поправки применяются после посадки. Канал связи не требуется, надёжность выше, результат тот же.

Отдельный случай — RTK ради курса, а не ради координат: две антенны на аппарате дают точный азимут без магнитометра. Для аппаратов, работающих рядом с металлом и сильными токами, это самый надёжный способ знать курс. Точность растёт с базой между антеннами: у JIYI J-RTK в каталоге 0,16° при базе 0,5 м и 0,04° при базе 2 м.

Что проверяют при подборе

Число одновременно принимаемых систем и частот. GPS, ГЛОНАСС, Galileo и BeiDou на двух частотах дают заметно более быструю и устойчивую инициализацию, чем одна система.

Формат поправок и его совместимость с источником. RTCM 3 — практический стандарт, но набор передаваемых сообщений у сетей различается, и приёмник должен понимать именно тот набор.

Установку антенны. Её выносят выше всего металла и углерода, обеспечивают противовес нужного размера и держат подальше от видеопередатчика: помеха от передатчика в соседнем диапазоне глушит приём надёжнее, чем плохое небо. Особенно опасен видеопередатчик на 1,2–1,3 ГГц: его каналы попадают прямо на частоты GPS L2, ГЛОНАСС L2 и Galileo E6.

В каталоге RTK есть в двух вариантах. Готовые модули — SIYI F9P RTK с точностью 1 см + 1 ppm и временем получения RTK-решения менее 55 с, двухантенные SIYI и JIYI J-RTK с определением курса, сетевая JIYI C-RTK со своей базовой станцией. Для своей разработки — многочастотная плата RJXHOBBY K827 и спиральная антенна HX-201.