تعیین موقعیت آنی کینماتیک یا RTK

مطالعه این نوشته در 9 دقیقه

امروزه روش های متنوعی برای تعیین موقعیت با دقت بالا وجود دارد. بدون شک یکی از معروف ترین این روش ها، روش تعیین موقعیت آنی کینماتیک یا RTK می باشد. در این نوشته به معرفی مختصری از اصول اولیه این روش می پردازم.

تعیین موقعیت آنی کینماتیک RTK

RTK که مخفف Real Time Kinematic است، یکی از جالب ترین روش ها در زمینه تعیین موقعیت نسبی است که در آن دو گیرنده برای جمع آوری همزمان مشاهده های فاز، به وسیله رادیو مودم به هم مرتبط می شوند. این روش در تمامی تعیین موقعیت های دقیق همچون کاداستر، پیمایش، ناوبری، Mobile Mapping و… قابل استفاده است.

اصول اولیه تعیین موقعیت آنی کینماتیک RTK

روش RTK فرایندی است که در آن تصحیح های سیگنال GNSS به صورت آنی (real-time) از یک ایستگاه گیرنده مرجع با موقعیت معلوم، برای یک یا چندین گیرنده متحرک فرستاده می شود. به این معنا که با استفاده از مشاهده های کوتاه مدت امکان تعیین موقعیت دینامیک (تعیین موقعیت در حال حرکت بین ایستگاهها) فراهم شده و با استفاده از سیگنال های فاز حامل، موقعیت مکانی ایستگاه سیار با دقتی در حد چند سانتیمتر تعیین می گردد.

در حقیقت در روش RTK با استفاده از یک گیرنده ثابت GNSS (به نام Base) که بر روی یک ایستگاه با مختصات معلوم مستقر شده است، خطاهای مشاهده ها آشکارسازی می شوند و از طریق یک آنتن رادیویی به گیرنده های متحرک (Rover) ارسال می شوند و آن گیرنده ها با اعمال تصحیحات به مشاهده های خود، موقعیت دقیق محل خود را مشخص می نمایند.

تعیین موقعیت آنی کینماتیک RTK

RTK چه خطاهایی را کاهش می دهد؟

بااستفاده از RTK در سیستم های تعیین موقعیت ماهواره ای GNSS قادر خواهیم بود خطای اتمسفری، خطای مداری و خطاهای دیگر را به مقدار چشمگیری کاهش دهیم که این امر سبب افزایش دقت تعیین موقعیت Real-Time در حد سانتیمتر می شود. بنابراین هر جا که دقت بالا مورد نیاز باشد میتوان از روش RTK استفاده کرد.

RTK با استفاده از سیگنال فاز موج حامل، امکان اعمال تصحیح های تفاضلی برای ایجاد دقت بسیار بالا در تعیین موقعیت را فراهم می‌کند. روش های محاسبه عددی مورد استفاده در Rover به این صورت عمل می نماید که با ترکیب داده های Base و اندازه گیری های Rover مقدار عدد صحیح فاز موج حامل محاسبه می شود تا به کمک آن بتوان رفع ابهام فاز موج حامل را انجام داد. این روند رفع ابهام فاز، اغلب به عنوان initialization گیرنده شناخته می شود. بنابراین RTK روندی است که با حل ابهام اولیه فاز شروع می شود و این قسمت بسیار سخت هر سیستم کینماتیک است، مخصوصا در حالت real-time که سرعت گیرنده متحرک نباید عملکرد و قابلیت اطمینان کل سامانه را کاهش دهد.

با این توصیف ها میتوان گفت که RTK در واقع شبیه تصحیح تفاضلی است با این تفاوت که در این روش از یک ایستگاه مرجع محلی (base) استفاده می شود که از این ایستگاه تصحیحاتی برای مشاهدات فاز با دقت بسیار زیاد از طریق ارتباط های رادیویی به گیرنده سیار (Rover) ارسال می شود. به دلیل نزدیکی rover به ایستگاه مرجع، تقریبا تمامی خطای دریفت GNSS حذف می شود و تعیین موقعیت به دفعه های زیاد قابل تکرار است. اما برای اینکه سیگنال از ایستگاه اصلی (base) به سیار یا متحرک (rover) برسد نیاز به یک خط دید مستقیم میان آنهاست. (البته در RTK سنتی)

در زمینه اصول و عملکرد RTK یک قانون خیلی مهم وجود دارد : اگر rover از base دور باشد و در انتهای برد پوششی base قرار گیرد بخشی از دقت کار از دست میرود. دلیل ساده این امر این است که base همواره در حال تصحیح مشاهده های ماهواره ها از محل rover است. بنابراین دور بودن rover از base باعث می شود که تصحیح های مربوط به همه ماهواره ها در اختیار rover قرار نگیرد و دقت کار کاهش یابد. در حقیقت موقعیت مکانی base در هنگام شروع به کار دقیقا مشخص است (از طریق روشهای مختلف تعیین موقعیت) بنابراین قادر است خطاهای مشاهده های ماهواره ای از موقعیت خود و rover را تصحیح کرده و از طریق ارتباط رادیویی این تصحیح ها را به rover بفرستد تا موقعیت آن هم تصحیح گردد.

تعیین موقعیت آنی کینماتیک RTK
نمونه ای از رادیو مودم های RTK

در RTK سنتی اگر مانعی (مانند یک ساختمان بلند یا قله و…) در مسیر باشد و جلوی سیگنال رادیویی را بگیرد میبایست از تقویت کننده (repeater) استفاده کرد تا پیغام تصحیحی base را مجددا و از فراز مانع به سمت rover ارسال کند. تقویت‌کننده فقط به یک رادیو و یک آنتن جهت مخابره پیغام تصحیح (correction msg) نیاز دارد. این دقیقا همان جایی است که روش تعیین موقعیت آنی کینماتیک RTK ،برای تعیین موقعیت نقاط کور، با تعیین مکان های مناسب برای base و repeater به کمک نقشه برداران می آید.

در این نوشته به بررسی اولیه تعیین موقعیت آنی کینماتیک یا RTK به روش سنتی پرداخته شد. در آینده در باره روش های جدید RTK نظیر RTK شبکه و یا Network RTK که با NRTK نیز شناخته می شوند، خواهم نوشت.


آرش طایفه رستمی

دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی نقشه برداری-هیدروگرافی دانشگاه تهران، علاقه مند به تحقیق در ارتباط با سیستم های GNSS، برنامه نویسی در محیط MATLAB و Python

LinkedinTelegram

متوسط امتیاز / 5. تعداد رای

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *