Модуль rtk что это
Сверхточное позиционирование на дороге
Что за GNSS?
GNSS расшифровывается как Global Navigation Satellite System (или Спутниковая Система Навигации) и используется как общий термин для спутниковой локализации с глобальным покрытием по всему земному шару. По состоянию на 2019 год, существует несколько основных спутниковых группировок:
Как это все работает?
Возьмем для примера обычный GPS в нашем телефоне. В зоне видимости с Земли всегда есть как минимум четыре GPS-спутника. Каждый из этих GPS-спутников отправляет информацию о своей позиции и текущее время на GPS-приемники с фиксированным интервалом. Ну а расстояние между GPS-приемником и спутником вычисляется путем нахождения разницы между временем отправки сигнала с GPS-спутника и временем получения сигнала GPS-приемником.
Как только приемник (например, ваш смартфон) получает сигнал хотя бы с трех спутников, вычисляется ваше местоположение (а точнее вашего телефона) с помощью трилатерации. GPS необходимо хотя бы три спутника для вычисления 2D-позиции (долгота и широта) и четыре спутника для 3D-позиции (долгота, широта, высота).
Почему GPS плохо работает в городских условиях?
И хотя под открытым небом GPS работает довольно неплохо, точность сильно падает в городских условиях (ошибка может быть 50 метров и более): высокие здания, провода, мосты и прочие объекты — все это ухудшает точность позиционирования.
Переотражение спутникового сигнала в городе. Фото Uber
Здания часто мешают прямой видимости спутников, и пока сигнал со спутника «летит» в ваш приемник, он успевает несколько раз отразиться от зданий и прийти с искажением. Из-за подобных переотражений точность позиционирования существенно снижается (бывает ± 500 метров). Вы, наверняка, сталкивались с такой ситуацией, когда при заказе такси ваше местоположение на карте отображалось неправильно.
Чтобы исключить эти проблемы, мы используем высокоточные GNSS-приемники, существенно повышающие точность позиционирования с помощью IMU (инерциальные измерительные модули), информации с CAN-шины автомобиля, RTK-поправок и еще немножко другой магии.
Повышение точности
Существует несколько основных способов повысить точность. Взглянем на самые популярные:
По большому счету, базовая станция — это GNSS-приемник в режиме “станция” + софт + радио/интернет канал
Вы знали, что в нашем OSCAR’e?
OSCAR и высокоточные GNSS-приемники
Сантиметровая точность необходима всем беспилотным автомобилям, не только OSCAR. Представьте на секунду, чтобы было бы, если бы беспилотник использовал обычный GPS с точностью ± 50 метров:
Такая низкая точность однозначно приведет к ДТП. Именно поэтому в процессе работы над OSCAR мы проводили исследования и испытывали ряд GNSS приемников, тестируя их в сложных условиях плотной городской застройки.
Автомобиль один, а GPS-треков несколько
В итоге, мы остановились на двух решениях:
В StarLine мы наслаждаемся тем, что делаем безопасный беспилотный автомобиль реальностью. Если тебе также интересна эта тема и ты хочешь строить беспилотное будущее с нами, то приглашаем в команду!
Проект StarLine OSCAR (Open Source Car) открыт для специалистов из Open Source Community, где все желающие могут поучаствовать в процессе разработки беспилотника на уровне кода, опробовать свои алгоритмы на реальном автомобиле, оснащенном дорогостоящим оборудованием.
DJI Phantom 4 RTK: картография нового поколения
Вчера на EDS 2018 (European Drone Summit) во Франкфурте DJI представила новую модификацию своего самого популярного и функционального квадрокоптера: Phantom 4 RTK. Конечно, для рядового пользователя этот коптер не станет предметом особого внимания, но вот для промышленного сегмента он станет одним из ключевых инструментов. Как заявляет производитель, Phantom 4 RTK создан, чтобы занять одну из главных ниш коммерческих дронов: геодезии и картографии. Что же может дать новый коптер промышленному сегменту? Рассказываем!
Аналитическая компания Skylogic в одном из своих ежегодных исследований, посвященном коммерческим дронам, утверждает, что квадрокоптеры DJI удерживают доминирующую позицию как в области программного обеспечения, так и по технологическому оснащению. И новинка компании только подтверждает слова аналитиков. «Phantom 4 RTK разработан, чтобы удовлетворить специфические потребности пользователей, которые привыкли полагаться на продукты DJI как на мощный инструмент картографии и инспекционной деятельности,» – рассказывает директор отдела по работе с предприятиями в Европе DJI Санни Ляо. Да, слова отличные, но что же конкретно предлагают нам в DJI?
Возможности встроенного RTK-модуля
Если не обращать внимания на цилиндрический выступ на спинке устройства, то можно представить, что перед нами Phantom 4 Pro или его обновленная версия 2.0. Все сенсоры (передние, нижние, задние и боковые), а также полюбившаяся многим фотографам 20-мегапиксельная камера на привычном месте. Но как раз в этом цилиндре и кроется главное новшество модели. Это RTK-модуль (GPS L1 L2, GLONASS L1 L2, Galileo E1 E5a и BeiDou B1 B2), который в режиме реального времени передает данные о местоположении коптера с точностью до сантиметра. Этот модуль позволяет повысить точность позиционирования до 1 см+1 мд по горизонтали, 1,5 см+1 мд по вертикали, а абсолютная горизонтальная точность фотограмметрической модели составляет 5 см. Для сравнения, для получения точных результатов топографической съемки (то есть с точностью до 3 см) обычному беспилотнику требуется задать около 40 опорных точек (GCP) на квадратный километр, что занимает несколько часов.
Каждая камера Phantom 4 RTK проходит на заводе процедуру калибровки, а данные об искажениях объектива сохраняются и впоследствии добавляются в метаданные каждого снимка. В процессе аэрофотосъемки система учитывает пространственное смещение центра CMOS-матрицы относительно RTK модуля и записывает в те же метаданные каждого снимка параметры позиционирования именно центра фотографирования, что позволяет оптимизировать процесс фотограмметрической обработки и добиться высокой точности воссоздания модели.
Использование новой системы TimeSync в Phantom 4 RTK позволило добиться наиболее эффективного использования модулей позиционирования и постоянной связи между полетным контроллером, камерой и модулем RTK. Их совместная работа и высокое разрешение снимков позволяют тратить на 75% меньше времени на настройку параметров. Наземное разрешение достигает 2,74 см с высоты 100 метров, а необходимое количество опорных точек стремится к 0.
При этом, для достижения еще более точных результатов, особенно в районах с плохим покрытием мобильной сети, Phantom 4 RTK можно легко подключить к мобильной станции D-RTK 2 (с помощью 4G-модема или WiFi, используя протокол NTRIP). D-RTK 2 передает дифференциальный сигнал на Phantom 4 RTK в режиме реального времени, а система передачи OcuSync 2.0 позволяют Phantom 4 RTK получать данные с высокой скоростью и в любых условиях.
Идеальный инструмент геодезиста
Кстати, в зонах, в которых отсутствует RTK-покрытие, DJI Phantom 4 RTK тоже работает. В подобной местности он использует исходные данные спутниковых наблюдений и эфемеридные данные и сохраняет их в файл PPKRAW.bin в формате RTCM версии 3.2. Кроме того, коптер преобразует спутниковые данные «на лету» в формат RINEX (Receiver Independent Exchange Format) и записывает их в файл RINEX.obs, а также сохраняет в файл Timestamp.MRK результат внутренней синхронизации позиции GNSS и камеры для обеспечения высокой точности положения изображения. Все операции и соответствующие данные сохраняются на карту microSD в уникальной папке для каждого полета.
Phantom 4 RTK построен так, чтобы картографирование выполнялось легко, удобно и эффективно, позволяя пользователю создавать карты большой площади за один полет. Даже если площадь исследуемого участка слишком велика, чтобы ее можно было обследовать за 30 минут, коптер автоматически возобновит работу после замены аккумулятора. Также для легкой кастомизации Phantom 4 RTK совместим с пакетом для разработчиков мобильных приложений Mobile SDK.
Обработка данных
Полученные данные с Phantom 4 RTK очень легко импортировать в любую программу фотограмметрии, например, Pix4Dmapper, для создания точной 3D-модели. Это позволяет прямо на месте пересмотреть строительные работы и продумать следующие шаги строительства. Благодаря высокой детализации и большому количеству данных, полученных в ходе исследования участка, геодезистам и CAD-техникам нет необходимости возвращаться на строительную площадку для сбора дополнительной информации, тем самым экономя время.
Специалист может создать эффективную модель после обработки сведений с беспилотника, в которые включена классификация облака точек для фильтрации нежелательных объектов, таких как растительность, транспортные средства и искусственных объекты, функция векторизации и экстракция. Обработанные данные затем используются для создания цифровой модели рельефа (ЦМР) и моделирования поверхности, вычисления объемов и, соответственно, массы, а также для информационного моделирования зданий (BIM).
В дополнение к 3D-результатом, могут быть созданы 2D-ортофотопланы с помощью программного обеспечения сторонних производителей, чтобы обеспечить отличный обзор крупных строительных площадок с высоты птичьего полета.
Phantom 4 RTK – мощный инструмент для геодезии и инспекции строительных объектов. Интеграция с большим количеством программ фотограмметрии, компактные размеры, точная система обработки изображений и другие возможности помогут сделать процесс картографирования быстрым, эффективным и малозатратным.
RTK квадрокоптеры и их применение
Дроны с встроенной системой позиционирования RTK – это не будущее, а уже реальность. Давайте определим что это такое, где применяется и рассмотрим лучшие беспилотники с вмонтированной навигационной системой RTK.
Что такое RTK?
RTK (Real Time Kinematic), что в переводе означает “кинематика реального времени”. Другими словами, это совокупность различных методов получения плановых координат местности сантиметровой точности с помощью спутниковой системы навигации. Впервые этот метод был обнаружен в середине 90х, но длительное время находился на стадии разработки. В последнее время, эта технология становится все более популярной в области точного землевладения, сельского хозяйства, строительства, добычи полезных ископаемых и т.д.
Зачем использовать RTK?
В RTK используется двухчастотное оборудование. Передаваемые данные – это измерения фазовой коррекции в реальном времени для мобильного приемника GNSS. Когда одна пара приемников находится на одной высоте, то высока вероятность того, что атмосферные помехи будут одинаковы для обоих. Основываясь на измеренных координатах, опорный приемник способен вычислить поправки к координатам и с легкостью передает их на мобильное устройство. В последние годы, большинство стран заинтересованы в разработке станций и сети для RTK. Благодаря им, любой оператор может воспользоваться преимуществами RTK в диапазоне базовых станций.
Но мы понимаем что любые радиосигналы, которые передают нам спутники подвержены различным нарушениям из-за шума от движущихся объектов или же атмосферной неоднородности.
Современные спутники могут определить любую точку на поверхности до миллиметра, но если сигнал искажается, то он указывает пятно в размере от 5 до 100 метров. Такие деформации могут быть уменьшены благодаря наземной инфраструктуре RTK.
Другими словами, система RTK – это позиционирование с точностью до миллиметра.
Обзор лучших RTK дронов и сфер их применения
Благодаря дронам с встроенной системой RTK возможно позиционирование в режиме реального времени с точностью до миллиметра и минимальной погрешностью метаданных. Сейчас большинство компаний производителей квадрокоптеров выпускают БПЛА с встроенной системой RTK. Давайте же рассмотрим наиболее успешные модели.
DJI Phantom 4 RTK
Фантастический интеллект и высокая точность – вот основные характеристики этого дроны. Это лучший беспилотник в сфере картографии, самый удобный и точный дрон для создания карт. DJI Phantom 4 RTK позволяет получать данные с максимальной точностью даже используя небольшое количество точек маршрута.
Этот дрон имеет встроенный модуль RTK, отвечающий за точное получение данных в режиме реального времени. Под RTK приемником есть модуль спутниковых систем позиционирования, который гарантирует полную стабильность полета даже если сигнал очень слабый. Благодаря этим двум модулям, эксперты могут получить необходимые данные для проведения инспекций с воздуха, картографии и геодезии.
Основные преимущества DJI Phantom 4 RTK:
Этот беспилотник – это лучший геодезический дрон, который также применяется для разработки ландшафтного дизайна, создания цифровых моделей поселков и городской застройки, памятников архитектуры, и топографических планов.
DJI Matrice 300 RTK
Как утверждает производитель, на создание этого дрона их вдохновили современные авиационные системы. Это промышленный дрон нового поколения с максимальным полетным временем – до 55 минут.
Основное преимущество этого беспилотника – система обнаружения препятствий в 6 направлениях. Более того, благодаря искусственному интеллекту, дрон имеет ряд других, не менее важных функций:
DJI Matrice 300 RTK – это не очередной промышленный дрон. Это мощная платформа, позволяющая конфигурировать этот беспилотника под свои нужды. Для увеличения стабильности и безопасности полета, разработчики добавили бинокулярные оптические сенсоры и датчики ToF по шести сторонам беспилотника.
Сферы применения DJI Matrice 300 RTK
Yuneec H520 RTK
Благодаря полностью интегрированной системе RTK в мультикоптер Н520, этот дрон также является мощным инструментом геодезистов. Yuneec H520 RTK обеспечивает высокую точность полета, максимально быструю готовность к старту даже в очень плотно застроенных городах. Сегодня, этот БПЛА один из лучших инструментов для картографирования и топосъемки, и в скором времени, полностью заменит такие устаревшие приборы как тахеометр, штатив, нивелир или GNSS оборудование.
Основная область применения Yuneec H520 RTK – это 3D-картирование. Благодаря беспилотнику в комбинации с программным обеспечением Pix4D, топография и геологическая разведка становится максимально точной и быстрой. Дрон с легкостью определяет свое местоположение до сантиметра. Эта функция особенно важна если следует выполнить несколько снимков в одном и том же месте, но в разные дни. Такая опция также критически необходима для документирования работ на строительном участке, осмотра горных ландшафтов с целью предотвращения катастроф, реконструкции места происшествия и т.д. Другими словами, основная цель этого монстра – это повысить эффективность многих рабочих процессов, связанных с измерениями высот, координат, площадей в строительстве, горнорудном деле и т.д.
Как видите, сегодня сфера применения беспилотников многогранна. Это не просто летающая камера, это мощный инструмент, который даже спасает жизни. Дроны с встроенным RTK модулем гарантируют отличную стабильность полета даже в зонах с минимальным уровнем сигнала. Эти беспилотники предоставляют максимально точные данные с воздуха, что говорит о том, что в будущем они заменят классические инструменты картографирования и позволят решать более сложные задачи за максимально короткое время.
Для чего промышленным дронам нужен модуль RTK
С дроном RTK геодезисты и другие пилоты промышленных беспилотников могут рассчитывать на сантиметровую точность позиционирования при каждом полете. RTK представляет собой более точную систему по сравнению со спутниковыми данными и может помочь вам получить точную информацию, необходимую для выполнения работы.
Что такое RTK
С дроном RTK геодезисты и другие пилоты промышленных беспилотников могут рассчитывать на сантиметровую точность позиционирования при каждом полете. RTK представляет собой более точную систему по сравнению со спутниковыми данными и может помочь вам получить точную информацию, необходимую для выполнения работы.
Основные элементы комплекса RTK включают:
Преимущество RTK
Данные RTK намного точнее спутниковых данных, благодаря им можно строить 2D и 3D-карты, ортофотопланы с погрешностью меньше сантиметра. При спутниковой навигации есть множество факторов, которые могут исказить координаты, в том числе погодные условия, высокие здания, горы и другие проблемы. Это называется «тропосферными задержками». Система RTK же заполняет эти пробелы данными в реальном времени с базовой станции и дрона.
Модуль RTK для Mavic 2 Enterprise Advanced
Основные преимущества системы RTK:
Разница между аналогичными дронами с RTK и без него поразительна. В одном недавнем исследовании DJI и DroneDeploy сравнили Phantom 4 RTK и Phantom 4 Pro (потребительская версия, не имеющая встроенного приемника RTK) в более чем 30 различных полетах с системой контрольных точек для обследования здания на крыше. Результаты показали, что дрон с функцией RTK значительно лучше рассчитывает горизонтальную и вертикальную точность измеренных точек, а также точность линейных измерений.
Получите максимальную отдачу от оборудования RTK
Если вы ищете систему RTK, которая будет надежна для каждого полета, вам понадобится промышленный дрон от DJI. Наши системы RTK используют дрон-модуль и высокоточную мобильную станцию GNSS. Независимо от того, решите ли вы полностью полагаться на RTK, использование дрона DJI означает, что вы можете рассчитывать на то, что всегда будете иметь точные данные, независимо от задачи.
Некоторые из лучших дронов с функцией RTK от DJI включают в себя:
Здесь вы найдете идеальный дрон-геодезист для локальных задач. Благодаря модулю RTK этот беспилотник обеспечивает точность горизонтального позиционирования 1 см + 1 ppm, точность вертикального позиционирования 1,5 см + 1 ppm и абсолютную горизонтальную точность фотометрических моделей в пределах 5 см. Дрон также хранит данные спутниковых наблюдений, которые будут использоваться для PPK с сервисом DJI Cloud PPK.
Коммерческая полетная платформа Matrice 300 РТК подчеркивает усовершенствованную систему позиционирования RTK с расширенными возможностями искусственного интеллекта. Добавьте к этому максимальное время полета 55 минут, заменяемые в «горячем» режиме батареи и широкий диапазон рабочих температур, и вы получите дрон, готовый к любой работе и задачам.
Этот компактный складной дрон оснащен встроенным двойным сенсором на 48 МП с тепловым разрешением 640×512 пикселей. Его присоединяемый модуль RTK позволяет этому дрону выполнять точные и повторяемые инспекционные миссии. Это мощное портативное решение с временем полета до 31 минуты.
DJI Phantom 4 RTK — картография нового поколения
Наконец, уже проверенный и зарекомендовавший себя как надежный и неприхотливый дрон — DJI Phantom 4 Pro перешел по истине в профессиональную лигу. Если ранее этот коптер был скорее инструментом любителей или полупрофессионалов, то теперь получив поддержку RTK — DJI Phantom 4 Pro небольшие организации получили мощный, но одновременно компактный и недорогой инструмент для проведения высокоточной картографической съемки. На сегодняшний день — это самый компактный и точный дрон для картографии и геодезии.
Теперь, как и старшая модель DJI Matrice 210 RTK и DJI Phantom 4 RTK способен осуществлять навигацию и позиционирование с точностью до сантиметра, а также обладает мощной системой обработки изображений. Все это в сумме делает процесс картографирования проще, эффективнее и дешевле.
«Phantom 4 RTK был разработан для специалистов, использующих дроны DJI в области геодезии, картографии и инспекций, – отметил директор отдела по работе с предприятиями в Европе DJI Санни Ляо (Sunny Liao). – Мы провели опрос среди пользователей дронов в этой области и пришли к выводу, что Phantom 4 RTK является инновационным решением для различных отраслей промышленности, которые, по нашему мнению, обладают спросом и потенциалом роста».
Позиционирование с точностью до сантиметра
Улучшенный Phantom 4 Pro получил модуль RTK, который обеспечивает несравнимо более высокую точность позиционирования с минимальной абсолютной погрешностью метаданных изображения.
Ранее для было необходимо задавать до 40 точек маршрута на квадратный километр, в итоге съемка могла занять несколько часов, но новый DJI Phantom 4 RTK наделен встроенной системой навигации и позиционирования с точностью до сантиметра, а также мощной системой обработки изображений.
Модуль позиционирования RTK (включает в себя GPS L1 L2, GLONASS L1 L2, Galileo E1 E5a и BeiDou B1 B2) позволяет минимизировать количество точек, а следовательно экономит как минимум 75% времени, затрачиваемого на настройку параметров. Под приемником RTK расположен модуль спутниковых систем позиционирования (GNSS), обеспечивающий стабильность полета в местности со слабым сигналом, например, в крупных городах.
Совмещение этих двух модулей DJI Phantom 4 RTK способствует безопасности полета и получению точных данных для геодезии, картографии и инспекций.
Точность позиционирования RTK модуля в горизонтальной плоскости: 1 см+1 мд; точность позиционирования в вертикальной плоскости: 1,5 см+1 мд.
Phantom 4 RTK можно легко внедрить в любой процесс, подсоединив систему позиционирования к мобильной станции D-RTK 2 при помощи модема 4G или WiFi, используя протокол NTRIP (сетевая передача RTCM через интернет).
Сбор точных данных с TimeSync
Для наиболее эффективного использования модулей позиционирования Phantom 4 RTK была создана система TimeSync. Она обеспечивает постоянную связь между полетным контроллером, камерой и модулем RTK. Система TimeSync позволяет DJI Phantom 4 RTK учитывать заводские настройки объектива в сочетании с данными местоположения, высоты и т.д. для каждого снимка, отправляя данные в центр матрицы CMOS и оптимизируя результаты фотограмметрии.
Точная система обработки изображений
Благодаря большой матрице с диагональю 1″ с разрешением 20Мп и механическому затвору стало возможно получать четкие изображения даже в движении для идеального выполнения любой задачи, будь то картографирование или сбор данных. Такое высокое разрешение матрицы позволяет получать наземное разрешение 2.74 см с высоты 100м.
С целью достижения максимальной точности, объектив каждого летательного аппарата Phantom 4 RTK проходит процесс калибровки с измерением радиальной и тангенциальной дисторсии. Параметры искажения сохраняются в метаданных каждого изображения, что позволяет применить индивидуальный подход в каждом отдельном случае при обработке снимков.
Безопасный, интеллектуальный и стабильный полет
Система передачи видео OcuSync Phantom 4 RTK обеспечивает стабильное соединение дрона с пультом дистанционного управления и является помехоустойчивой. Передача видео 720p осуществляется на расстоянии до 7 км, что идеально для картографирования больших площадей. 30 минут полетного времени позволяет пилоту выполнять длительные задачи без необходимости посадки дрона для заряда аккумуляторов. Даже если задачу невозможно завершить на одном аккумуляторе — в приложении GS RTK доступна функция продолжения съемки (Operation Resumption), которая позволяет продолжить работу с того же места после замены аккумулятора.
Поддержка Mobile SDK
Phantom 4 RTK совместим с пакетом для разработчиков мобильных приложений от DJI (Mobile SDK) для легкой автоматизации и оптимизации летательного аппарата при помощи мобильного устройства.
Приложение для составления маршрутов
Приложение GS RTK позволяет пилотам управлять Phantom 4 RTK в двух режимах: «Фотограмметрия» и «Полет по точкам». В них можно составить маршрут и одновременно регулировать степень наложения кадров, скорость, параметры камеры и т.д. в процессе картографирования или инспекции. Составленный маршрут легко повторить, поэтому специалисты могут получать данные в разные периоды времени для отслеживания прогресса и изменений.
Режим приоритета выдержки автоматически контролирует экспозицию на протяжении всей миссии. В случае возникновения неблагоприятных условий, например, сильного ветра, пилот получит предупреждение в приложении.
Совместимость с мобильной станцией D-RTK 2
Мобильная станция D-RTK 2 передает дифференциальный сигнал в Phantom 4 RTK в режиме реального времени, что позволяет получить точные данные при картографировании. Благодаря прочной конструкции мобильной станции и системе передачи данных OcuSync пользователи Phantom 4 RTK получают данные с точностью до сантиметра даже в сложных условиях.
Phantom 4 RTK в действии
DJI сотрудничает с крупной европейской строительной компанией Strabag SE, которая специализируется на объектах транспортной инфраструктуры. С 2010 г. компания Strabag использует дроны для картографии и анализирует, как использование данных аэросъемки для 3D-моделирования способно снизить затраты и увеличить эффективность производства. Теперь Strabag использует дроны DJI Phantom 4 RTK.
«Использование дронов для картографирования в строительстве имеет множество преимуществ. Они значительно упрощают рабочий процесс, – утверждает глава отдела цифровой картографии и БПЛА компании Strabag SE Д-р Томас Грёнингер (Dr. Thomas Groeninger). 3D-моделирование возможно и при традиционных методах картографирования, но получаемые при помощи дрона цифровые модели рельефа обеспечивают более высокую плотность точек, а следовательно и более детальное изображение».
Также пульт управления был доработан с учетом требований профессиональной эксплуатации. Теперь стики защищены резиновой мембраной, защищающей от попадания пыли и капель воды в «полевых» условиях.