PPP vs RTK: у чому різниця технологій та яку точність реально отримує бізнес

Огляди рішень

#RTK-система

#Агросфера

#Геодезія

#Технології

#ТочнеЗемлеробство

Про що:

У геодезії, будівництві та агробізнесі важливу роль відіграє точність позиціонування, — від вибору технології залежить, як швидко та ефективно проводитимуться розрахунки, яке обладнання знадобиться, чи легко буде масштабуватися. У цій статті ми розповідаємо про дві сучасні технології, PPP та RTK, щоб ви могли вибрати найкращу для вашого бізнесу.

Зміст

GNSS: супутники в основі навігаційних систем

RTK та PPP: що це та в чому ключова різниця

Майбутнє RTK та PPP: що кажуть експерти

GNSS: супутники в основі навігаційних систем

Почнемо з GNSS (Global Navigation Satellite System). Це всі глобальні навігаційні системи, які допомагають визначити координати, напрям руху та швидкість об’єкта на Землі за допомогою супутників. Певні країни мають власні супутникові та навігаційні системи, які фінансує та підтримує уряд, — GPS у США, Galileo в ЄС, BeiDou в Китаї.

Читайте також:

З точністю до сантиметрів: що таке GNSS і GPS сигнали та яка між ними різниця

GNSS працює так: на об’єкт встановлюють GNSS-приймач, який отримує інформацію від кількох супутників одночасно. Відомо, де знаходяться супутники та скільки часу йшов сигнал, тож так вираховують відстань до кожного з них. За допомогою цієї інформації дізнаються координати приймача та об’єкта.

Це відносно точний метод — можлива похибка в 1-5 метрів. Сигнал трохи затримується, коли проходить через верхні шари атмосфери планети, відбивається від будинків у містах із щільною забудовою. Такої точності достатньо для навігації, але для геодезії, агросектора, дронів та роботизованих систем потрібні точніші координати.

Технології RTK та PPP використовують GNSS як основу, але дозволяють отримати кращі результати.

RTK та PPP: що це та в чому ключова різниця

RTK (Real-Time Kinematic) доповнює та коригує GNSS-сигнали, щоб отримати результати з точністю до сантиметрів.

В основі технології — наявність базових станцій. Це стаціонарні споруди, точні координати яких відомі. Як це працює:

GNSS-приймач автопілота визначає орієнтовне місцеположення та надсилає запит на сервер RTK-мережі по каналу мобільного інтернету.
Сервер обробляє інформацію та використовує дані з базової станції, щоб сформувати індивідуальну поправку.
RTK-модуль (приймач) отримує дані з сервера RTK в реальному часі та уточнює своє місцеположення до сантиметрової точності.

Читайте також:

RTK-корекції: як працює сервіс і що впливає на результат

RTK оптимально підходить для геодезії, будівельного розбиття, прецизійного землеробства на обмеженій території тощо.

Київстар використовує технологію VRS (Віртуальної базової станції), яка формується на основі фізичних базових станцій мережі. Це дозволяє компенсувати похибки, пов’язані з відстанню до базової станції та забезпечити однаково точне RTK-покриття по всій території України.

PPP (Precise Point Positioning) — технологія, що дозволяє отримати точні дані без базових станцій. GNSS-приймач самостійно обчислює абсолютне положення у глобальній системі відліку. Як це працює:

Замість локальної бази технологія використовує глобальні мережі референсних станцій, дані про розташування супутників та високоточні часові поправки.
Ці дані обробляють в комерційних сервісах та передають на приймач.
Приймач оцінює залишкові помилки, поступово ухвалює остаточне рішення.

Точність висока — від кількох сантиметрів до кількох дециметрів, але системі потрібен час, аби уточнити фазові неоднозначності, стабілізувати атмосферні параметри та покращити координати.

PPP використовують у морській навігації, авіації, автономних системах глобального масштабу, — всюди, де незручно або неможливо встановити базові станції.

Порівняймо точність:

звичайне GNSS-позиціонування — 1–5 метрів;
RTK-системи — кілька сантиметрів;
PPP-системи — від кількох сантиметрів до кількох дециметрів.

PPP-системи не потребують базових станцій, але інформацію обробляють довше, вони вартісні і наразі мають обмежену доступність в Україні.

Майбутнє RTK та PPP: що кажуть експерти

Аліна Туряниця,

Керівниця проєкту точного позиціонування Київстар

RTK та PPP — дві різні технології. Обидві дозволяють отримати сантиметрову GNSS-точність, але мають різні принципи роботи та сфери застосування.

RTK використовує локальні джерела корекції — базові станції або мережі типу CORS. Це означає, що для роботи RTK необхідна розгорнута інфраструктура наземних станцій та стабільний канал передачі даних (інтернет). Натомість PPP працює завдяки глобальним супутниковим корекціям і не потребує локальної інфраструктури.

Але в результаті RTK забезпечує найвищу точність — на рівні 1–2 см, із практично миттєвою фіксацією (кілька секунд) та можливістю зберігати координати з року в рік. PPP потребує значно більше часу, щоб досягти точності, — від 10 до 40 хвилин. Але PPP працює в будь-якій точці світу, незалежно від наявності локальної інфраструктури.

Зараз у світі формується новий підхід — поєднання RTK та PPP у гібридних рішеннях. Ця концепція відома як PPP-RTK або SSR corrections. Її розвивають провідні технологічні компанії, зокрема Trimble, Hexagon, Topcon Septentrio, а також європейська програма European GNSS Agency Galileo HAS. Принцип роботи гібридної моделі — поєднати сильні сторони обох технологій:

RTK-мережа забезпечує найвищу точність з миттєвою фіксацією.

PPP робить глобальні поправки та підтримує рівень точності при відключенні від мережі RTK.

У результаті отримуємо сантиметрову точність позиціонування з мінімальним часом збіжності в будь-якій точці Землі за умови видимості супутників.