Порівняльний аналіз точності RTK-позиціонування одночастотних та двочастотних GPS-модулів

Abstract

Протягом останніх десять років апаратура супутникових навігаційних систем (GNSS) здобула значну популярність у різноманітних практичних та наукових галузях, зокрема серед геодезистів, фахівців із дистанційного зондування Землі та розробників технологій для безпілотних систем. Еволюція цієї апаратури тісно корелювала з прогресом у сфері платформ для непілотованих літальних апаратів (НЛА), що уможливило комплексне застосування GNSS для високоточного визначення координат та створення геопросторових мап. На нинішньому етапі GNSS-апаратура знайшла широке застосування у сфері геоінформаційних розробок, землевпорядкувальних заходів, інженерно-геодезичних досліджень, спостереження за зміщеннями штучних конструкцій, оцінки стабільності схилів, а також при формуванні електронних моделей рельєфу та елементів інфраструктури. Для України критично важливим є впровадження цих технологій саме у системі координат УСК-2000, використовуючи мережі постійно працюючих вимірювальних пунктів (CORS-мережі). Переважна більшість GNSS-модулів, призначених для широкого загалу, оснащуються патч-антенами, що працюють у мікрохвильовому діапазоні. Це, своєю чергою, накладає обмеження на здатність досягати високої точності у визначенні місцезнаходження, особливо коли маємо справу з ефектом багатопроменевості або коли видимість неба є неповною. Проте, застосування сучасних технологій аналізу супутникових даних — серед яких варто згадати статичний метод, точне позиціонування точка-в-точку (PPP), кінематичний аналіз даних після збору (PPK) та визначення координат у реальному часі (RTK) — дає змогу значно покращити точність обчислення просторових координат. Наявна наукова література демонструє, що використання звичайної патч-антени здатне забезпечити точність до метра у режимах післяобробки (PPK) та в реальному часі (RTK) за умови якісного приймання сигналу. Водночас, перехід на геодезичні антени, які вирізняються кращим відсіканням багатопроменевості та більш стабільними точками фазового центру, дає змогу дістатися сантиметрового діапазону точності визначення місця розташування. У цьому дослідженні здійснено апробацію точності показників GNSS-приймача, обладнаного геодезичними антенами, під час опрацювання даних із застосуванням технології RTK. Центральне місце займає розгляд процедури знаходження фазових невідомих, що оцінюється коефіцієнтом успішності фіксації, а також вивчення стійкості координатних результатів. Аби всебічно оцінити роботу апаратури, було організовано експериментальні випробування, у яких задіяли як одноканальні, так і двочастотні GNSS-блоки. Вимірювання проводились паралельно як під відкритим небом, так і в умовах часткового затінення, що дало змогу виявити, яким чином навколишнє середовище впливає на достовірність обчислених координат. Здобуті дані становлять неабияку користь для запровадження бюджетних GNSS-технологій у вітчизняну геодезію, а саме – у сфері інженерного нагляду, кадастрового обліку та сполучення з безпілотними апаратами.