Hogyan lehet akár 3cm pontos a GPS nyomkövetés?

A legtöbben úgy ismerik a GPS-t, mint egy kényelmes, de nem túl pontos technológiát. Autóval navigálva ez fel sem tűnik: ha pár métert téved, az teljesen belefér. Amikor viszont centiméteres pontosságra van szükség, például mezőgazdaságban, drónos felmérésnél, földmérésnél vagy automatizált gépeknél, a hagyományos GPS már kevés.

A GPS modulok sokkal többre képesek, mint azt elsőre gondolnád. Írásunkban utánajárunk, hogy milyen módszerekkel lehet a GPS-t egy tűpontos technológiává tenni. Ha olvastad előző, a témában írt cikkünket, akkor tudhatod, hogy már a 30-50 méteres pontosság is óriási csoda az űrből nézve. Ám két lábbal a földön állva már soknak érződik. Ezért az elmúlt évtizedekben sokan kezdtek el töprengeni rajta, hogy milyen módszerekkel lehetne ezt pontosítani. Kevesen tudják, hogy ennek eredményeként ma már a megfelelő technológiával a GPS nem méterekben, hanem centiméterekben mér.

Miért pontatlan a hagyományos GPS?

Egy átlagos GPS-vevő a műholdaktól érkező jelek alapján számolja ki a saját helyzetét. Ez elméletben egyszerű, a gyakorlatban azonban számos hibaforrás jelenik meg:

• a műholdak órái minimálisan eltérnek egymástól

• a GPS-jel torzul a légkör különböző rétegeiben

• a jel visszaverődik épületekről, tereptárgyakról

• maga a vevő elektronikai zajt visz a mérésbe

Ezek a hatások összeadódnak, és könnyen több tíz méteres eltérést okoznak. Navigációhoz ez bőven elég, de precíz munkához már nem.

Hol van szükség centiméteres pontosságra a mindennapokban?

Centiméteres pozícionálás nélkül ma már nehéz elképzelni például:

• precíziós mezőgazdaságot
  (sorcsatlakozás, átfedésmentes művelés)

• drónos térképezést és felmérést

• önvezető és félautomata járműveket

• ipari és mezőgazdasági robotokat

• földmérést, építőipart

Itt már nem az a kérdés, hogy „nagyjából hol vagyok”, hanem az, hogy centiméterre pontosan ugyanott vagyok-e, mint tegnap.

A legjobban elterjedt megoldás, az RTK

Az RTK (Realtime Kinematic) lényege, hogy a GPS-vevő nem egyedül próbálja kitalálni, hol van. Ehelyett egy olyan referenciapontra támaszkodik, amelynek a pozíciója nagyon pontosan ismert. Ezeket hívjuk bázisállomásoknak. A bázisállomás egy fix helyen áll, és folyamatosan figyeli a GPS-műholdak jeleit.

Mivel a saját koordinátája pontosan ismert, azonnal látja, hogy a műholdak által számolt pozíció mennyit tér el a valóságtól. Ezt az eltérést nevezzük korrekciónak. A bázisállomás ezeket a korrekciós adatokat valós időben továbbítja a mozgó vevőnek, amely ezek segítségével kijavítja a saját számításait.

Miért kulcsszereplő a bázisállomás?

A bázisállomás nem „erősebb GPS”, hanem referenciapont. Az ő szerepe az, hogy ugyanazokat a műholdakat figyelje, mint a mozgó eszköz. Emiatt rá is ugyanazok a hibák hatnak, de egy fix, ismert pozícióból. Így a rendszer képes kiszűrni azokat a hibákat, amelyek mindkét vevőt ugyanúgy érintik.

Minél közelebb van a rover a bázisállomáshoz, annál jobban „egyeznek” ezek a hibák, és annál pontosabb lesz a korrekció. Ezért jellemzően egy saját bázisállomás 10–20 km-es körzetben működik optimálisan.

Miért lesz ettől centiméteres pontosság?

A hagyományos GPS a jel érkezési idejéből számol távolságot. Az RTK ennél jóval finomabb módszert alkalmaz: a műholdjel hordozóhullámának fázisát elemzi.

Ez olyan különbség, mintha nem csak azt néznénk, mikor érkezik meg egy vonat, hanem azt is, hogy pontosan hol áll meg a peronon, centiméterre. A fázisinformáció önmagában bonyolult lenne, de a bázisállomás által küldött korrekciókkal együtt a rendszer képes a közös hibák kiszűrésére és a maradék eltérés extrém pontos meghatározására.

Az eredmény 2–3 cm vízszintes pontosság stabil, ismételhető pozíció akár napokkal később is ugyanarra a pontra való visszatérés.

Saját bázisállomás vagy korrekciós jel szolgáltatás?

Sokan azt gondolják, hogy RTK csak akkor működik, ha saját bázisállomást telepítenek. Ez valóban egy gyakori megoldás, de nem az egyetlen. Saját állomást telepíteni egyáltalán nem olcsó mulatság, és csak annak 10-20 km-es körzetében vehetjük hasznát. Erre a nehézségre jöttek létre országos, vagy még nagyobb területeket lefedő szolgáltatók, akik több bázisállomás adatait egyesítve alkotnak meg egy globális "pontosítási" térképet. Ezek a korrekciós jelszolgáltatások általában havidíjas szolgáltatások, a pontosításhoz szükséges adatot pedig mobilinterneten keresztül küldik el az eszközökhöz.

Városokban alkalmazhatunk egy másik trükköt is

A GPS nyomkövető modulok, ahogy már említettük, rendkívül sokoldalú jószágok. Ezért a Vadalarm Trackerek esetében is tudunk alkalmazni egy apró trükköt, az úgynevezett LBS-t (Location Based Service). Ennek lényege, hogy a modul antennájával letapogathatjuk a környező telefontornyokat, mobilinternet átjátszó állomásokat, de még a házakból kiszivárgó WiFi-ket is. Ezek a különböző rádiójelek támpontot adhatnak akár csak nevőkkel, azonosítójukkal, vagy a sugárzott információkkal arról, hogy hol is vannak. A jelerősség segítségével pedig épületekben, vagy magas házak közötti utcákban gyakran pontosabb adatot tudunk így nyerni, mintha a tényleges GPS modult használnánk. Ezért ha városi vagy közúti területre keresel GPS megoldást, akkor válaszd bátran a Vadalarm Trackert, mert az ezt is tudja!

Összefoglalás

A GPS messze nem csak egy pár méteres pontosságú technológia. Az RTK segítségével a pontosság centiméteres szintre javul a helymeghatározás ipari, professzionális minőséget ér el. Persze az általános GPS alapúny nyomkövetéshez autós felhasználásra az LBS alapú korrekció is bőségesen elegendő, ráadásul még olcsóbb is az RTK-nál.

Így ha neked nincs szükséged centiméter pontos megoldásra, akkor számodra tökéletes az LBS korrekciókkal kibővített Vadalarm Tracker. Kattints ide, és válaszd ki a neked való csomagot, akár már havi 1000 Forintért!