Что такое модуль GNSS?

Содержание:

1. Что такое GNSS-модули и где они применяются
2. Из чего состоит и как работает GNSS-модуль
3. Какие бывают GNSS-модули
4. Какие спутниковые системы и частоты поддерживают GNSS-модули
5. GNSS-модули в геодезическом оборудовании
6. От чего зависят точность и стабильность геодезических измерений
7. Как повышают точность
8. Как выбрать GNSS-модуль
9. Где купить GNSS-оборудование

Для геодезических работ и беспилотной съемки важно точно определять координаты каждой измеряемой точки. GNSS-модуль принимает спутниковые сигналы и помогает получить данные с требуемой для профессиональных работ точностью.

Что такое GNSS-модули и где они применяются

ГНСС-модуль – это компактная электронная плата с микросхемами, которая принимает сигналы от глобальных спутниковых систем и вычисляет точные географические координаты. В отличие от бытовых навигаторов в смартфонах, профессиональные платы обрабатывают данные сразу на нескольких частотах. Они принимают сигналы не только от GPS, но также от ГЛОНАСС, BeiDou и Galileo.

GNSS-модуль – это один из базовых компонентов во многих современных системах высокоточного позиционирования. На его основе создаются геодезические роверы и сетевые базовые станции. Модули поддерживают технологию RTK, которая позволяет определять положение объектов с миллиметровой точностью.

В беспилотных технологиях они определяют пространственное положение материалов аэрофотосъемки. Модуль фиксирует импульс экспозиции камеры и записывает временную метку. Синхронизация позволяет связать каждый снимок с его точными географическими координатами непосредственно в полете.

В строительстве и сельском хозяйстве модули интегрируют в системы автоматического управления техникой. Бортовой компьютер экскаватора или комбайна сверяет местоположение ковша или ножа с цифровой 3D-моделью проекта.

Из чего состоит и как работает GNSS-модуль

Модуль ГНСС – это сложная конструкция, которая работает по такому алгоритму:

1. Антенна принимает радиосигналы со спутников. В геодезических приборах используют ГНСС приемники с многодиапазонными антеннами, способными принимать несколько частот.
2. Сигнал поступает в радиочастотный тракт. Фильтры отсеивают помехи, а усилитель повышает уровень слабого спутникового сигнала.
3. Основные расчеты выполняет GNSS-чипсет. Он распознает сигналы отдельных спутников и определяет расстояние до них по времени распространения радиоволн. Затем процессор вычисляет положение приемника. Чем больше спутников и частот поддерживает чипсет, тем больше данных он может использовать для расчета.
4. За точный отсчет времени отвечает тактовый генератор. Спутниковая навигация основана на измерении очень малых интервалов, поэтому стабильность частоты влияет на качество данных.
5. В памяти хранятся прошивка и служебные данные. Некоторые устройства могут записывать исходные спутниковые измерения для последующей обработки.
6. Для обмена данными предусмотрены интерфейсы связи. Через них модуль передает координаты внешнему контроллеру или другому оборудованию. В зависимости от устройства для этого используют UART, USB либо другие интерфейсы.

Все компоненты получают питание через схему управления. Она преобразует входное напряжение и поддерживает параметры, необходимые чувствительной электронике.

Какие бывают GNSS-модули

Для геодезии и беспилотной съемки GNSS-модули различают прежде всего по точности:

• Одночастотные модули принимают сигнал на одной частоте каждой поддерживаемой спутниковой системы. Для точных геодезических работ такие устройства применяют редко.
• Многочастотные модули одновременно работают с двумя или несколькими частотами. Сравнение сигналов помогает точнее учитывать задержки при прохождении через атмосферу. Такие приемники используют в геодезическом оборудовании и БПЛА.

В зависимости от способа получения и применения поправок для высокоточного позиционирования используют следующие режимы съемки:

• RTK. Получают поправки от базовой станции. Координаты можно определять с сантиметровой точностью в реальном времени. RTK применяют при топографической съемке и точной привязке снимков с БПЛА.
• PPK. Записывают исходные спутниковые данные вместе с временными метками. Координаты уточняют уже после завершения съемки. Способ используется, если стабильный канал для передачи RTK-поправок обеспечить сложно.

Какие спутниковые системы и частоты поддерживают GNSS-модули

Профессиональное устройство принимает сигналы GPS, ГЛОНАСС, Galileo и BeiDou. За счет этого приемник видит больше спутников и реже теряет точное положение, например рядом со зданиями или на участке с частично закрытым небом.

Важна и частота сигнала. Несколько частот помогают точнее учесть задержку сигнала в атмосфере и быстрее получить устойчивое решение. Поэтому для RTK, PPK и съемки с БПЛА обычно выбирают многочастотные GNSS-модули.

GNSS-модули в геодезическом оборудовании

Для задач геодезии GNSS-модуль устанавливают в полевые приемники, которые геодезист размещает над измеряемой точкой. Полученные координаты сохраняются вместе с номером точки и другими данными проекта.

При съемке модуль помогает определить положение каждой характерной точки местности. Так геодезист получает координаты элементов рельефа или инженерных объектов без прокладки измерительного хода. При разбивке процесс идет в обратном направлении: в контроллер загружают координаты, после чего оборудование показывает, куда нужно переместить веху.

GNSS-модули применяют и в системах управления строительной техникой. Приемник на машине определяет положение рабочего органа относительно проекта. Оператор видит отклонение от заданной отметки на экране.

От чего зависят точность и стабильность геодезических измерений

Даже профессиональный GNSS-модуль не дает одинаковую точность в любых условиях. На результат влияют качество спутникового сигнала и условия работы на конкретной точке.

• Открытость неба. Чем меньше помех над антенной, тем устойчивее приемник определяет положение.
• Расположение спутников. Если доступные спутники находятся близко друг к другу, погрешность координат возрастает.
• Отраженные сигналы. Радиоволна может сначала отразиться от стены или металлической конструкции и только затем попасть на антенну. Из-за лишнего пути приемник получает искаженные данные.
• Качество антенны. ГНСС антенна должна сохранять стабильные характеристики при приеме сигнала с разных направлений.
• Поправки RTK. На точность влияет расстояние до базовой станции. При работе через сеть имеет значение и качество данных, которые получает приемник.
• Канал связи. Если RTK-поправки приходят с задержкой или связь прерывается, прибору требуется время, чтобы снова получить требуемую точность.

Как повышают точность

Для сантиметровой точности используют RTK-поправки от собственной базы или через сеть базовых станций. Они помогают скорректировать ошибки, которые одновременно влияют на базовый и мобильный приемники. Если поправки нельзя получать во время работы, исходные GNSS-данные записывают для последующей PPK-обработки.

В поле важно правильно выбрать место для измерения. Антенну располагают с максимально открытым обзором неба и по возможности дальше от поверхностей, которые отражают спутниковый сигнал. Перед записью точки проверяют статус решения и оценку его точности. При нестабильном результате увеличивают время наблюдения или повторяют измерение.

Как выбрать GNSS-модуль

GNSS-модуль выбирают под конкретную задачу и оборудование, в которое его предстоит установить. Как сделать выбор:

• Для топографической съемки или разбивки обычно нужен модуль, рассчитанный на сантиметровый результат с поправками.
• Чем больше систем и частот принимает модуль, тем устойчивее он определяет координаты в сложных условиях.
• GNSS-модуль должен передавать данные контроллеру или бортовому компьютеру без дополнительных преобразователей.

Для полевого оборудования имеют значение рабочий диапазон температур и устойчивость к вибрации. В беспилотных системах дополнительно важны масса модуля и его энергопотребление.

Где купить GNSS-оборудование

Профессиональное ГНСС оборудование предлагает компания EFT GROUP. Все товары из интернет-магазина можно купить с доставкой по России. Для расчета цены, получения бесплатной консультации и помощи в выборе позвоните по телефону, указанному на сайте.