Дослідження систем позиціонування безпілотників: GPS, GNSS, RTK та PPK

Дрони революціонізували численні галузі, пропонуючи інноваційні рішення для завдань, починаючи від аерофотозйомки до точного землеробства та картографування. Ключовим компонентом, що забезпечує ці можливості, є система позиціонування дрона. У цій статті буде розглянуто різні технології позиціонування, що використовуються в дронах: GPS, GNSS, RTK та PPK, детально описано їхні функції, переваги та застосування.

Купити GPS-модулі для дронів

1. GPS (глобальна система позиціонування)

ВизначенняGPS, або Глобальна система позиціонування, — це супутникова навігаційна система, що експлуатується урядом Сполучених Штатів. Вона використовує мережу супутників для надання інформації про геолокацію та час GPS-приймачу в будь-якій точці Землі, за умови наявності безперешкодної прямої видимості щонайменше з чотирма супутниками.

Як це працюєGPS-приймач обчислює своє положення, відстежуючи сигнали, що надсилаються GPS-супутниками, що обертаються навколо Землі. Кожен супутник передає дані, що включають місцезнаходження супутника та точний час надсилання сигналу. Приймач використовує ці дані для обчислення відстані до кожного супутника та визначає його положення за допомогою трилатерації.

ЗастосуванняGPS широко використовується для навігації в споживчих пристроях, включаючи смартфони, автомобільні навігаційні системи та дрони. Він забезпечує достатню точність для багатьох рекреаційних та комерційних застосувань дронів, таких як базова навігація та відстеження місцезнаходження.

Деякі GPS-модуль для дрона

GPS-модуль SOLOGOOD M10

GPS-модуль GEPRC GEP-M1025

Переваги:

• Глобальне покриття
• Економічно ефективний
• Легкий у використанні

Обмеження:

• Точність зазвичай становить від 2 до 10 метрів
• Продуктивність може погіршитися через перешкоди, такі як будівлі чи дерева

2. ГНСС (Глобальна навігаційна супутникова система)

ВизначенняГНСС – це загальний термін для позначення систем супутникової навігації, які забезпечують глобальне покриття. Він включає такі системи, як GPS США, ГЛОНАСС Росії, Galileo Європейського Союзу та BeiDou Китаю.

Як це працюєПриймач GNSS може використовувати сигнали від кількох супутникових сузір'їв, що підвищує точність і надійність порівняно з використанням однієї системи, такої як GPS. Завдяки доступу до більшої кількості супутників, GNSS може забезпечити кращу точність і стійкість позиціонування в різних середовищах.

ЗастосуванняГНСС використовується в застосунках, що вимагають високої точності та надійності, таких як автономні транспортні засоби, сучасні дрони та геопросторова зйомка.

Купити модуль GNSS для дрона:

ГНСС Matek Systems M10Q

Переваги:

• Вища точність і надійність порівняно з лише GPS
• Краща продуктивність у складних умовах

Обмеження:

• Дорожчі за односистемні ресивери

3. RTK (кінематика в реальному часі)

ВизначенняRTK – це технологія корекції GPS, яка підвищує точність даних про місцезнаходження, отриманих із супутникових систем позиціонування.RTK використовує стаціонарну базову станцію та мобільний приймач для забезпечення корекції в режимі реального часу, досягаючи точності на рівні сантиметра.

Як це працюєСистеми RTK включають базову станцію, яка залишається у фіксованому місці, та ровер або мобільну станцію (e.g., дрон). Базова станція приймає сигнали від супутників і розраховує поправки на основі свого відомого положення. Потім вона передає ці поправки марсоходу, який застосовує їх до власних супутникових даних, значно підвищуючи точність.

ЗастосуванняRTK є важливим у сферах застосування, що вимагають високої точності, таких як точне землеробство (e.g., посадка, обприскування), обстеження будівельного майданчика та збір геопросторових даних.

ГНСС-модуль CUAV RTK 9Ps

GPS-модуль Holybro H-RTK F9P Rover Lite

ГНСС Holybro H-RTK F9P

Переваги:

• Точність на рівні сантиметра
• Виправлення в режимі реального часу

Обмеження:

• Потрібна базова станція та надійний канал зв'язку
• Вища вартість та складність

4. PPK (кінематика з постобробкою)

ВизначенняPPK – це ще одна технологія корекції GPS, подібна до RTK, але відрізняється часом корекції. Замість корекції в режимі реального часу, корекції PPK застосовуються після збору даних, під час постобробки.

Як це працюєУ PPK як базова станція, так і марсохід незалежно записують супутникові дані. Після завершення місії дані з обох станцій обробляються разом для розрахунку точних поправок та підвищення точності.

ЗастосуванняPPK часто використовується в тих сферах, де корекції в режимі реального часу не є критичними, таких як аерофотозйомка, топографічне картографування та управління активами.

НОВИЙ CUAV C-RTK 2 підтримує модуль PPK та RTK GNSS

Переваги:

• Точність на рівні сантиметра
• Немає потреби в каналі зв'язку в режимі реального часу

Обмеження:

• Виправлення недоступні в режимі реального часу
• Вимагає постобробки даних

Висновок

Розуміння відмінностей між GPS, GNSS, RTK та PPK є важливим для вибору правильної системи позиціонування для вашого дрона.

• GPS підходить для загальної навігації та базових потреб позиціонування.
• ГНСС пропонує підвищену точність і надійність для більш вимогливих застосувань.
• РТК забезпечує точність у режимі реального часу з точністю до сантиметра, необхідну для завдань, що потребують негайного та високоточного позиціонування.
• ППК пропонує подібну високу точність, але підходить для застосувань, де постобробка є прийнятною, а точність у режимі реального часу не є критичною.

Вибір відповідної системи залежить від конкретних вимог вашого проекту, включаючи необхідну точність, бюджет та умови експлуатації. Використовуючи ці передові технології позиціонування, дрони можуть досягти безпрецедентного рівня точності та функціональності в різних галузях.

Більше про GPS-модуль дрона