ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПАКТНОГО ГНСС ПРИЕМНИКА TRIMBLEGEOEXPLORER®6000 GEOXR™.

PDFСтатья: Обзор и полевые испытания приемника Trimble GeoXR (1,66 Мб)

На международной выставке-конференции Intergeo-2011, проходившей с 26 по 29 сентября 2011 года в Нюрнберге (Германия), компания Trimble анонсировала для рынка геодезического оборудования новый компактный приемник ГНСС – Trimble GeoXR (рис. 1).

Рисунок 1. Компактный ГНСС приемник Trimble GeoXR

Прибор выполнен в форм-факторе сенсорного моноблока, в едином корпусе которого объединены новейший 220-канальный ГНСС-приемник и мощный полевой контроллер с большим ярким сенсорным дисплеем. Данное конструктивное решение знакомо пользователям ГИС-технологий по приборам Trimble серии GeoExplorer. Форм-фактор наладонного компьютера – компактный и лёгкий – отлично зарекомендовал себя при работе в разнообразных полевых условиях. Общее управление инструментом возложено на операционную систему Windows Mobile 6.5. Процесс геодезических работ осуществляется с помощью интуитивно понятной полевой программы Trimble Access.

Trimble GeoXR является спутниковым приемником геодезического класса и предназначен для работы в режимах статика и кинематика в качестве ровера как с одиночными «базами», так и в сетях референцных станций. При этом он может работать как от встроенной мультисистемной, так и от внешней антенн (рис. 2).

Рисунок 2. Компактный ГНСС приемник Trimble GeoXR с внешней ГНСС антенной.

В дополнение к этому GeoXR оснащен 5-мегапиксельной цифровой камерой, сотовым модемом 3,5G, и, конечно же, современными беспроводными средствами связи (WiFi, Bluetooth).


Основные технические характеристики приемника GeoXR
 
Чип 220 канальный Advanced Trimble Maxwell 6 Custom Survey с технологией Trimble R-track
Отслеживания сигналов GPS и ГЛОНАСС L1C/A, L2C, L2E (метод Trimble для отслеживания L2P) ГЛОНАСС: L1C/A, L1P, L2C/A, L2P SBAS: WAAS, EGNOS, MSAS
Типы поправок (через встроенный 3,5G модем) CMR, CMR+, CMRx, RTCM 2.1, RTCM 2.3, RTCM 3.0, RTCM 3.1
Встроенный контроллер
ОС Windows Mobile 6.5 Embedded с поддержкой русского языка
Встроенное ПО Trimble Access на русском языке
Дисплей 4,2ʺ (10,5 см), разрешение 480×640
Фотокамера 5 МП с возможностью съемки видео в формате VGA
Батарея Сменная Li-Ion, 11 В, 2,5 Ач Время работы от батареи до 10 часов, поддержка горячей смены
Процессор Texas Instruments Cortex-A8 OMAP 3503 600 МГц
ОЗУ 256 Мб
Внешняя память Поддержка SD/SDHC до 32 Гб
Коммуникации Bluetooth 2.1+EDR, WiFi 802.11b/g

Точность дифференциальных измерений (СКП)
(в идеальных условиях)

Кодовые: в плане 0,25м+1·10-6, по высоте 0,50м+1·10-6
Статические: в плане 5мм+0,5·10-6, по высоте 6мм+0,5·10-6
Кинематические: в плане 13мм+1·10-6, по высоте 20мм+1·10-6
Время инициализации менее 10 сек.
Физические характеристики
Вес 925г с батареей
Рабочая температура -20°С +50°С
Пыле-влагозащищенность соответствует стандарту IP65

 

12 октября 2011 г., практически сразу после выставки Intergeo, компания Trimble совместно с ЗАО «ПРИН» организовали в Москве форум Trimble Express, а 20 октября в Санкт-Петербурге – ежегодную конференцию, на которых участникам демонстрировались современные решения компании Trimble для геодезии, и, в частности, компактный ГНСС приемник Trimble GeoXR.

Специалистами обеих компаний проведены мастер-классы, на которых демонстрировались возможности и преимущества этого приемника при работе в сети референцных базовых станций (см. рисунок 3).

Рисунок 3. Проведение ежегодной конференции (Санкт-Петербург).

В 2012 году инженерами компании «ПРИН» проведен комплексный «тест-драйв» новинки от Trimble, целью которого являлось всестороннее исследование характеристик приемника GeoXR при работе в полевых условиях, включая весьма неблагоприятные. Специалистами выполнялись различные виды работ за несколько циклов испытаний. Первое проводилось в г. Жуковский на территории садоводческого товарищества «Селекционер». Второе – на базе учебно-исследовательского геополигона Государственного университета по землеустройству (НУБ «Горное»). Третье – в условиях плотной городской застройки на территории ЗАО «ПРИН» в г. Москва.

Были поставлены следующие задачи:

1.  Подтверждение заявленных точностных характеристик прибора в различных режимах и видах работ.

2.  Изучение коммуникационных возможностей GeoXR во взаимодействии его с различными источниками корректирующей информации при работе в режиме реального времени.

3.  Оценка удобства и эффективности в работе, а также устойчивости к воздействию условий эксплуатации.

Данная статья посвящена результатам этих испытаний.

В качестве конкурента, и, одновременно, партнера, при оценке точностных характеристик (погрешности определения плановых и высотных координат) для приемника GeoXR был выбран флагман спутникового оборудования геодезического класса компании Trimble – приемник Trimble R8.

Исследования включали нескольких этапов.

Первый этап заключался в выполнении наблюдений в статическом режиме на нескольких пунктах, оснащенных устройствами принудительного центрирования. Условия проведения наблюдений на пунктах существенно отличались. Заявленная точность определения приращений координат при работе в статическом режиме наблюдений (СКП), при работе от внешней антенны составляет: в плане 3 мм + 0,5 мм/км и 3,5 мм + 0,5 мм/км по высоте.

Пункт 1 отличался практически идеальными условиями наблюдений – небосвод полностью открыт, на некотором удалении от пункта имеются высотные здания (рис. 4). 

Рисунок 4. Приемники, установленные на пункте 1.

На пункте 2 небосвод частично закрыт с северо-востока (рис. 5).

 

Рисунок 5. Приемники, установленные на пункте 2.

На пункте 3 условия наблюдений неблагоприятные для спутниковых наблюдений – существенная часть небосвода с юго-запада закрыта высокой стеной здания (рис. 6). Кроме того, на пункте 3 имеются потенциальные источники переотражения сигнала (многолучёвости) – пристройки и различные металлические конструкции.

Рисунок 6. Приемники, установленные на пункте 3.

Наблюдения выполнялись в течение нескольких дней, на каждом из пунктов проводились одновременные сеансы спутниковых наблюдений в статическом режиме различными приемниками. Запись измерений велась с интервалом в 1 секунду общей длительностью не менее 1 часа на каждом из пунктов. Полученные измерения, сохранённые в формате *.T02, преобразовывались в формат RINEX и с помощью программы TEQC делились на одноминутные сессии. Затем производилась обработка спутниковых наблюдений в программе Trimble Business Center версии 2.70.2. Одноминутные и часовые сессии обрабатывались отдельно. В качестве исходных пунктов использовались как одиночные базовые станции, расположенные на удалении от 1 до 50 км от контрольных пунктов, так и сеть постоянно действующих базовых станций (рис. 7). Взаимное положение пунктов сети базовых станций определено относительным спутниковым методом. При этом СКП взаимного положения пунктов друг относительно друга по внутренней сходимости не превышает нескольких сантиметров при расстояниях между пунктами от 30 до 80 км.

При обработке длинных базисных линий в дополнение к бортовым (broadcast), использовались точные эфемериды (final) на день наблюдений в формате *.sp3.

Рисунок 7. Схема сети постояннодействующих референцных станций.

Первоначально обработка производилась только с использованием спутников GPS, затем – совместная обработка по спутникам GPS и ГЛОНАСС. В обоих случаях в обработку принимались двухчастотные наблюдения (L1+L2).

Координаты пунктов, определенные в результате обработки измерений от одиночной базовой станции и от сети базовых станций, сравнивались между собой. Также сравнивались координаты пунктов, полученные из обработки одноминутных сессий и одночасовых сессий.

Анализ результатов обработки статических измерений приёмником GeoXR позволяет сделать следующие выводы:

  1. При обработке коротких базисных линий (до 1 км) по одноминутным сеансам, как с внутренней, так и с внешней антенной, максимальное отклонение плановых координат пунктов не превысило 2мм для пункта 1 (благоприятные условия наблюдений), и 10мм для пункта 3 (неблагоприятные условия наблюдений).
  2. Аналогичные измерения на длинных базовых линиях (от 30 до 50 км) дают, соответственно, результаты 7мм для пункта 1 (благоприятные условия наблюдений), и 70мм для пункта 3 (неблагоприятные условия наблюдений).

Отличие координат, полученных в результате обработки одноминутных сеансов измерений от их точных значений, приведены на диаграммах (см. рис. 8, 9). Зеленые точки соответствуют обработке измерений, выполненных приемником Trimble R8, синие квадраты – приемником GeoXR с внешней антенной (GeoXR_Ext), красные треугольники – приемником GeoXR с внутренней антенной (GeoXR_Int).

Рисунок 8. Пункт 1. Расстояние до ближайшей базовой станции ~ 30 метров. Обработка только GPS измерений.

Рисунок 9. Пункт 3. Расстояние до ближайшей базовой станции ~ 50 км. Обработка только GPS измерений.

Второй этап заключался в сравнении погрешностей выноса проектных точек в натуру в режиме кинематики реального времени (RTK) приемниками GeoXR и Trimble R8.

Передача корректирующей информации на приемник GeoXR осуществлялась от одиночной базовой станции, расположенной на удалении 60 километров от ровера, посредством сети Интернет по GPRS-каналу. Передача корректирующей информации на приемник Trimble R8 осуществлялась от одиночной базовой станции, расположенной на удалении нескольких сотен метров, посредством передачи данных по голосовому каналу GSM. В обоих случаях использовался тип поправок RTCM 2.3.

Точность определения приращений координат при работе в кинематическом режиме наблюдений, заявленная производителем, составляет:

a) от внешней антенны, от одиночной базовой станции, на расстояниях до 30 км: в плане 1 см + 1 мм/км, по высоте 1,5 см + 1 мм/км.

b) от внутренней антенны, от одиночной базовой станции, на расстояниях до 30 км: в плане 2,5 см + 1,2 мм/км, по высоте 4,0 см + 1,5 мм/км.

При сравнении координат точек, полученных при выносе Trimble R8 и Trimble GeoXR, расхождения в плане не превысили 5 см, по высоте – 7 см. Результат близок к точности, заявленной производителем, а её загрубление является результатом как удаления приемника GeoXR от базовой станции, так и случайными ошибками измерений.

В ходе третьего этапа оценивались время выполнения процедуры инициализации и надёжность получения фиксированного решения в сложных условиях проведения геодезических съемок для целей землеустройства (рис. 10). Режим RTK использовался при определении границ участков в садоводческом товариществе. Передача корректирующей информации осуществлялась в формате CMR+ посредством GPRS-канала от базовой станции тестовой сети ЗАО «ПРИН». Удаление от базовой станции варьировалось в пределах 2 - 3 км. Значение PDOP изменялось от 1,2 до 3,4. 


Рисунок 10. Испытания приемника GeoXRпри работе в сложных условиях.

Полученные плановые и высотные СКП (по внутренней сходимости) в течение всего периода проведения работ не превышали 18 мм. На отдельной точке определения координат выполнялись не менее чем по 6 эпохам наблюдений.

Приемник GeoXR полностью подтвердил заявленные характеристики. Инициализация, даже в сложных условиях наблюдений, занимала не более 10 секунд, фиксированное решение при работе от внешней антенны оставалось стабильным во время всего процесса наблюдений (рис. 11). 

Рисунок 11. Окна программы Trimble Access со сведениями о точности и надежности получаемого решения и количестве наблюдаемых спутников.

При работе приемника от внутренней антенны замечено пропадание фиксированного решения при потере части спутников, когда наблюдатель преграждал собой прохождение сигнала. Однако, после получения возможности беспрепятственного приема сигналов, приемник быстро восстанавливал инициализацию и получал фиксированное решение за несколько секунд. 

Дизайн и эргономика

По эргономическим показателям приборы ГИС-класса компании Trimble давно завоевали у полевых бригад репутацию надежных, компактных и удобных устройств при выполнении повседневных работ. Спутниковые приемники новой серии GeoExplorer 6000 не стали исключением. Прочный корпус с прорезиненными вставками, широкие коммуникативные возможности, наличие качественной фотокамеры, возможность горячей замены аккумуляторной батареи – все это оставляет благоприятные впечатления от прибора.

Приятным нюансом является наличие в комплекте двух аккумуляторов и зарядных устройств.

Управление прибором осуществляется, в основном, с помощью сенсорного экрана размером 4,2 дюйма, который, действительно, читается без проблем в любых условиях освещенности. При этом имеются и 3 функциональные клавиши, которым можно назначить выполнение практически любого действия.

Защищенные резиновыми заглушками разъемы с удобным доступом (для SIM-карты и карты SD) находятся с левого и правого боков корпуса. В нижней части корпуса расположены разъем miniUSB и гнездо для зарядного устройства.

Качества фотографий вполне достаточно для фиксации и условий работы, и атрибутивной информации (рис. 12). У камеры большой динамический диапазон и реалистичная цветопередача. 

 

Комплект GeoXR с внешней антенной заметно легче (2,60 кг против 3,70 кг) аналогичного комплекта Trimble R8. При работе от внутренней антенны прибор удобно располагается в руке. Однако процедура разбивки, что называется, «с руки», несколько загрублена из-за неоднозначности расположения точки относимости (ARP) внутренней антенны приемника. Для коррекции этого «недостатка», повышения удобства и точности работ от внутренней антенны с июля 2012 года компания Trimble предлагает, в качестве дополнительного аксессуара, специальную карбоновую вешку с креплением для приемников серии GeoExplorer 6000 (см. рис. 13).

Cписок дополнительных аксессуаров достаточно обширен и включает в себя, в том числе, автомобильную зарядку, переходник miniUSB - DE9 для работы по последовательному соединению, мягкую тканевую сумку для переноски прибора.

Рисунок 13. Специальная карбоновая вешка для использования приемника при работе от внутренней антенны.

Выводы по результатам исследований

Новый ГНСС-приемник GeoXR органично вписывается в ряд современных спутниковых приборов геодезического класса фирмы Trimble.

Точность определения плановых и высотных координат приемником Trimble GeoXR в различных режимах (статическом, кинематическом) и условиях работы соответствует точности, заявленной производителем, и в целом не уступает характеристикам приемника Trimble R8 в сходных условиях. При этом приемник GeoXR имеет ряд очевидных преимуществ: массо-габаритные характеристики, продолжительность работы от одной батареи и возможность её «горячей» замены, наличие встроенной фото-видеокамеры, возможность работы от внутренней антенны с незначительным понижением точности, наличие модема, поддерживающего работу в сетях 3,5G.

К недостаткам, пожалуй, стоит отнести: невозможность (на данный момент) использовать внутренний модем в режиме CSD, т. е. при передаче корректирующей информации посредством голосового канала*; провод внешней антенны, перешедший по наследству от Trimble R3, тонкий, а его разъем для подключения к прибору требует аккуратного обращения.

*С выходом обновления Trimble Access 2013.20 появилась возможность использовать внутренний модем в режиме CSD, т. е. при передаче корректирующей информации посредством голосового канала.

Работа в сети постоянно действующих базовых станций позволяет получать более надежное и точное решение. При этом на протяжении всех исследований приемник GeoXR продемонстрировал надёжную работу как в сетях референцных станций, построенных на оборудовании и ПО фирмы Trimble, так и на оборудовании и ПО других производителей.

Поддержка спутников системы ГЛОНАСС уже давно является нормой для современных приборов, помогая производить работу с необходимой точностью в сложных условиях наблюдений, и позволяет уменьшить СКП определений координат точек, что подтвердили результаты проведенных исследований, не менее чем на 20%.

На очереди исследование интересной новинки от Trimble в условиях российской зимы, ждем трескучих морозов.


Назад к списку новостей