کاوش در سیستم های موقعیت یابی هواپیماهای بدون سرنشین: GPS ، GNSS ، RTK و PPK
پهپادها با ارائه راهحلهای نوآورانه برای وظایفی از عکاسی هوایی گرفته تا کشاورزی دقیق و نقشهبرداری، صنایع متعددی را متحول کردهاند. یکی از اجزای حیاتی که این قابلیتها را ممکن میسازد، سیستم موقعیتیابی پهپاد است. این مقاله به بررسی فناوریهای مختلف موقعیتیابی مورد استفاده در پهپادها میپردازد: GPS، GNSS، RTK و PPK و جزئیات عملکرد، مزایا و کاربردهای آنها را شرح میدهد.
خرید ماژولهای GPS پهپاد
۱. جیپیاس (سیستم موقعیتیابی جهانی)
تعریف: GPS یا سیستم موقعیتیابی جهانی، یک سیستم ناوبری ماهوارهای است که توسط دولت ایالات متحده اداره میشود. این سیستم از شبکهای از ماهوارهها برای ارائه اطلاعات موقعیت جغرافیایی و زمانی به یک گیرنده GPS در هر کجای زمین استفاده میکند، البته تا زمانی که خط دید بدون مانعی به حداقل چهار ماهواره وجود داشته باشد.
چگونه کار میکند؟یک گیرنده GPS موقعیت خود را با زمانبندی سیگنالهای ارسالی از ماهوارههای GPS که به دور زمین میچرخند، محاسبه میکند. هر ماهواره دادههایی را ارسال میکند که شامل مکان ماهواره و زمان دقیق ارسال سیگنال است. گیرنده از این دادهها برای محاسبه فاصله تا هر ماهواره استفاده میکند و موقعیت آن را با استفاده از روش سهضلعیسازی تعیین میکند.
کاربردهاGPS به طور گسترده برای ناوبری در دستگاههای مصرفی، از جمله تلفنهای هوشمند، سیستمهای ناوبری خودرو و پهپادها استفاده میشود. این سیستم دقت کافی را برای بسیاری از کاربردهای پهپادهای تفریحی و تجاری، مانند ناوبری اولیه و ردیابی موقعیت مکانی، فراهم میکند.
برخی ماژول GPS برای پهپاد
مزایا:
- پوشش جهانی
- مقرون به صرفه
- استفاده آسان
محدودیتها:
- دقت معمولاً در محدوده ۲ تا ۱۰ متر است
- عملکرد میتواند توسط موانعی مانند ساختمانها یا درختان کاهش یابد
۲. GNSS (سامانه ماهوارهای ناوبری جهانی)
تعریفGNSS یک اصطلاح کلی برای سیستمهای ناوبری ماهوارهای است که پوشش جهانی را فراهم میکنند. این شامل سیستمهایی مانند GPS ایالات متحده، GLONASS روسیه، Galileo اتحادیه اروپا و BeiDou چین میشود.
چگونه کار میکند؟یک گیرنده GNSS میتواند از سیگنالهای چندین منظومه ماهوارهای استفاده کند و در مقایسه با استفاده از یک سیستم واحد مانند GPS، دقت و قابلیت اطمینان را بهبود بخشد. با دسترسی به ماهوارههای بیشتر، GNSS میتواند دقت و استحکام موقعیتیابی بهتری را در محیطهای مختلف ارائه دهد.
کاربردهاGNSS در کاربردهایی که نیاز به دقت و قابلیت اطمینان بالاتری دارند، مانند وسایل نقلیه خودران، پهپادهای پیشرفته و نقشهبرداری جغرافیایی استفاده میشود.
خرید ماژول GNSS پهپاد:
مزایا:
- دقت و قابلیت اطمینان بالاتر در مقایسه با GPS به تنهایی
- عملکرد بهتر در محیطهای چالشبرانگیز
محدودیتها:
- گرانتر از گیرندههای تک سیستمی
۳. RTK (سینماتیک بلادرنگ)
تعریفRTK یک فناوری تصحیح GPS است که دقت دادههای موقعیتی حاصل از سیستمهای موقعیتیابی ماهوارهای را افزایش میدهد.RTK از یک ایستگاه پایه ثابت و یک گیرنده متحرک برای ارائه اصلاحات در زمان واقعی استفاده میکند و به دقتی در سطح سانتیمتر دست مییابد.
چگونه کار میکند؟سیستمهای RTK شامل یک ایستگاه پایه که در یک مکان ثابت باقی میماند و یک ایستگاه متحرک یا سیار (e.g(یک پهپاد). ایستگاه پایه سیگنالها را از ماهوارهها دریافت میکند و بر اساس موقعیت شناختهشده خود، اصلاحات را محاسبه میکند. سپس این اصلاحات را به کاوشگر ارسال میکند که آنها را بر روی دادههای ماهوارهای خود اعمال میکند و دقت را به طور قابل توجهی بهبود میبخشد.
کاربردهاRTK در کاربردهایی که نیاز به دقت بالا دارند، مانند کشاورزی دقیق، ضروری است.e.g(کاشت، سمپاشی)، نقشهبرداری از محل ساختوساز و جمعآوری دادههای مکانی.
ماژول GPS مدل H-RTK F9P Rover Lite مخصوص Holybro
سامانه موقعیتیاب جهانی هالیبرو H-RTK F9P
مزایا:
- دقت در حد سانتیمتر
- اصلاحات در زمان واقعی
محدودیتها:
- نیاز به یک ایستگاه پایه و لینک ارتباطی قابل اعتماد
- هزینه و پیچیدگی بالاتر
۴. PPK (سینماتیک پسپردازششده)
تعریفPPK یکی دیگر از فناوریهای تصحیح GPS مشابه RTK است، اما در زمانبندی تصحیحات متفاوت است. به جای تصحیحات بلادرنگ، تصحیحات PPK پس از جمعآوری دادهها، در طول پسپردازش، اعمال میشوند.
چگونه کار میکند؟در PPK، هم ایستگاه پایه و هم کاوشگر به طور مستقل دادههای ماهواره را ثبت میکنند. پس از اتمام ماموریت، دادههای هر دو ایستگاه با هم پردازش میشوند تا اصلاحات دقیق محاسبه شده و دقت بهبود یابد.
کاربردهاPPK اغلب در کاربردهایی استفاده میشود که تصحیحات بلادرنگ (Real-Time) در آنها حیاتی نیستند، مانند عکاسی هوایی، نقشهبرداری توپوگرافی و مدیریت داراییها.
ماژول GNSS با پشتیبانی از PPK و RTK از C-RTK 2 ساخت CUAV جدید
مزایا:
- دقت در حد سانتیمتر
- نیازی به لینک ارتباطی بلادرنگ نیست
محدودیتها:
- اصلاحات به صورت بلادرنگ در دسترس نیستند
- نیاز به پردازش پس از پردازش دادهها دارد
نتیجهگیری
درک تفاوتهای بین GPS، GNSS، RTK و PPK برای انتخاب سیستم موقعیتیابی مناسب برای کاربرد پهپاد شما ضروری است.
- جی پی اس برای ناوبری عمومی و نیازهای موقعیتیابی اولیه مناسب است.
- سامانه موقعیتیاب جهانی (GNSS) دقت و قابلیت اطمینان بهبود یافتهای را برای کاربردهای دشوارتر ارائه میدهد.
- آر تی کی دقت در سطح سانتیمتر و در لحظه را برای کارهایی که نیاز به موقعیتیابی فوری و با دقت بالا دارند، فراهم میکند.
- پی پی کی دقت بالای مشابهی را ارائه میدهد اما برای کاربردهایی مناسب است که در آنها پسپردازش قابل قبول است و دقت در زمان واقعی حیاتی نیست.
انتخاب سیستم مناسب به الزامات خاص پروژه شما، از جمله دقت مورد نیاز، بودجه و شرایط عملیاتی بستگی دارد. با بهرهگیری از این فناوریهای پیشرفته موقعیتیابی، پهپادها میتوانند به سطوح بیسابقهای از دقت و عملکرد در زمینههای مختلف دست یابند.
بیشتر درباره ماژول GPS پهپاد