IMU Serisi, 2021 Model eSurvey GNSS Alıcıları ile Tanışmaya Hazır Mısınız?

GNSS endüstrisinde teknolojik gelişmeler hız kesmeden devam ederken, 2019 yılında daha önce adını duyduğumuz ancak GNSS alıcılarına entegre olmayan bir sensör olan IMU adını duymaya başladık. Türkiye ana distribütörü olduğumuz eSurvey GNSS ise IMU konusunda çok radikal bir mühendislik yaklaşımı belirledi ve ürünler arasındaki segment farkını ortadan kaldırdı. Bu yeni mühendislik yaklaşımı ile artık CORS ağları için üretilen E100 modelinden başlayarak, uzun menzil RTK için üretilen E800 modeline kadar tüm ürünlerde kalibrasyon gerektirmeyen IMU sensörü tüm modellerde standart hale geldi. Bu yüzden ürün modellerini E100 IMU, E300 Pro IMU, E600 IMU ve E800 IMU olarak isimlendiriyoruz.

Birçok rakip markada IMU sensörü halen “opsiyon” olarak sunuluyor ve bu fonksiyon için ekstra ücretler talep ediliyor. GNSS alıcısı almadan önce mutlaka IMU sensörünü ve sonradan çıkması muhtemel ücretleri sorunuz.

2021 model, IMU serisi GNSS alıcısı ürün kataloğunu indirmek için tıklayınız.

Giriş

Bilindiği üzere, GNSS endüstrisinde hassas konumlandırma diferansiyel teknikler kullanılarak yapılır ve bu teknikler ile konum doğrulukları cm seviyelerine kadar düşer. Günümüzde bu tekniklerden en popüler olanı, gerçek zamanlı konum hesaplama imkânı veren RTK (Real Time Kinematic) tekniğidir. Bir diğer teknik olan PPK (Post Process Kinematic) ise, özel uygulamalar veya gereksinimler için tercih edilen tekniklerden biridir. 

İnsansız hava araçlarının harita üretiminde kullanımının artması ile birlikte, bu iki konumlama tekniğinin kullanımı İHA’larla birlikte son yıllarda artmıştır. Bu artışla birlikte, kullanıcılar arasında hangi tekniğin daha faydalı olduğu yönünde tartışmalar başlamıştır. Bu blogda her iki konumlama tekniği avantaj-dezavantaj yönünden incelenerek, kullanıcıların ihtiyaçlarına nasıl cevap verdikleri irdelenmiştir.

RTK’lı İHA Nasıl Çalışır?
RTK’lı İHA görev yaparken, RTK düzeltmelerinin İHA’ya kesintisiz bir şekilde ulaştırılması temel koşuldur. Bu sebeple RTK’lı İHA’lar için düzeltmenin kesilmesi istenmeyen durumlarında başında sıralanır.

RTK’lı İHA ile yapılacak bir görev için gereksinimleri sıralayalım;
– RTK kapasitesine sahip bir GNSS alıcısı veya İHA ile birlikte verilen sabit kiti (GNSS alıcısında mutlaka karasal yayın için radyo modem veya GSM modem olmalıdır)
– İHA ile kumanda arasında sürekli veri iletimini sağlayacak bir telemetri sistemi (UHF veya GSM tabanlı servisler kullanılabilir)

Yukarıdaki iki koşul sağlandıktan sonra, yerdeki sabit GNSS alıcısı ve havada görevine devam eden İHA eş zamanlı uydu gözlemleri yaparlar. Bu gözlemler GNSS alıcısından kumandaya veya direkt olarak İHA’ya aktarılır. Bu gereksinimler yerine getirildiğinde fotoğraf orta noktalarının konumları birkaç cm hassasiyetinde hesaplanmış olur.

Araziye bir GNSS alıcısı taşımak istemeyenler için ayrıca NTRIP ağları da RTK gereksinimleri karşılar. Bu durumda, GSM modem desteği olan İHA kumandası direkt olarak TUSAGA-AKTİF gibi bir NTRIP sağlayıcısına bağlanır ve RTK düzeltmelerini İHA’ya iletir.

Aşağıdaki şekilde RTK’lı bir İHA’nın temel çalışma prensibi ve veri iletişim yolları anlatılmıştır.

Şekil 1 – RTK’lı İHA’nın Çalışma Prensibi

PPK’lı İHA Nasıl Çalışır?
PPK’lı bir İHA’nın çalışması için gerçek zamanlı veri iletişimine ihtiyaç duyulmaz. PPK tekniğinde, RTK tekniğinde olduğu gibi GNSS düzeltme verilerinin iletimi söz konusu değildir. Bu yüzden, uçuş görevi esnasında veri kesintisi gibi durumlarla kullanıcılar karşılaşmaz.

PPK’lı İHA ile yapılacak bir görev için gereksinimler sıralayalım;
– Statik veri kayıt kapasitesine sahip bir GNSS alıcısı (minimum 1 saniye aralığından statik veri kaydı yapabilmeli)
Yukarıdaki koşul sağlandıktan sonra, yerdeki GNSS alıcısı ve havada görevine devam eden İHA eş zamanlı yaptıkları uydu gözlem verilerini kaydederler. Bu gözlemler GNSS alıcısı ve PPK modülü içerisine kayıt edilir. Bu gereksinimler yerine getirildiğinde ve veriler sonradan ofiste işlendiğinde fotoğraf orta noktalarının konumları cm veya altında bir hassasiyette hesaplanmış olur.

Yine RTK’da olduğu gibi, araziye bir GNSS alıcısı taşımak istemeyenler için TUSAGA-AKTİF sisteminin sabit istasyonları tarafından toplanan 1 sn’lik statik veriler kullanılabilir. Ancak GNSS veri çözümünde mesafeye bağlı hata olan PPM’in sonuçlara etkisi göz ardı edilmemelidir.

Aşağıdaki şekilde PPK’lı bir İHA’nın temel çalışma prensibi ve veri iletişim yolları anlatılmıştır.

Şekil 2 – PPK’lı İHA’nın Çalışma Prensibi

PPK’lı bir İHA sisteminde kumanda veya görev yapan İHA ile gerçek zamanlı bir iletişim kurulmadığından PPK yöntemi RTK’ile kıyaslandığında daha güvenilir ve baz mesafesine bağlı olarak daha hassas sonuçlar üretir. RTK’lı İHA’larda veri kesintisi sık sık karşılaşılan durumların başında gelir ve GNSS çipi Fix konumu kaybettiğinde, yeniden çözümleme için belirli bir zaman gerekir. Böyle bir durumda İHA göreve devam ettiği için fotoğraf konumları hassas hesaplanamaz.

Yukarıdaki açıklamalara göre, RTK ve PPK tekniklerinin artılarını ve eksilerini özetleyelim.

RTK’nın Artıları
+ Fotoğraf orta noktasının koordinatları uçuş anında hesaplanır
+ Arazide bir GNSS alıcısı olmasa bile, TUSAGA-AKTİF gibi gerçek zamanlı RTK düzeltme ağlarından veri alabilir

RTK’nın Eksileri
– RTK’nın başarılı olması için gereksinim fazladır. Telemetri sisteminin kesintisiz çalışması, GSM şebesinin uçuş alanında var olması gibi gereksinimler vardır. Bu gereksinimlerden dolayı sistem veri kaybına açıktır.
– Uçuş sonrası verilerin yeniden hesaplanma imkanı ya hiç olmadığından ya da sınırlı olduğundan veri kayıpları mümkün olabilmektedir.
– Sabit istasyonun anlık veya kullanıcıdan kaynaklanan konum hatası uçuş sonuçlarını olumsuz anlamda etkiler.

PPK’nın Artıları
+ GNSS alıcısı ile İHA’nın kumandasının veya İHA’nın kendisinin bir bağlantı kurmasına gerek yoktur.
+ Arazide bir GNSS alıcısı olmasa bile, TUSAGA-AKTİF istasyonlarının 1 sn’lik Rinex verileri referans verisi olarak kullanılabilir.
+ Uçuş öncesi kurulum ve hazırlık süresi çok kısadır.
+ PPK veri çözümü, RTK’ya göre daha güvenli kabul edilmektedir.

PPK’nın Eksileri
– Hesaplama işlemi uçuş sonrası yapılır.

Yukarıdaki karşılaştırmalara göre RTK tekniği zamandan tasarruf ediyor gibi görünse de telemetri ve iletişim zorunluluklarından dolayı veri kayıplarına açık bir sistemdir. PPK sisteminde telemetri olmadığından arazide kullanım daha basit ve sadedir. PPK verilerinin yeniden hesaplanabilme özelliği verileri daha kullanılır kılmaktadır.

Blogun .pdf versiyonu için tıklayınız.

Bu blogda Hemisphere™ GNSS tarafından geliştirilen Atlas aRTK™ destekleme algoritması anlatılmıştır.

Atlas aRTK™
Uydu Tabanlı RTK Destekleme Motoru

Giriş
Bu doküman Hemisphere™ GNSS tarafından geliştirilmiş ve patent altına alınmış Atlas aRTK™ RTK destekleme algoritmasına kısa bir bakış sunar.

aRTK™ Nedir?
GNSS endüstrisinde kullanılan en popüler konumlandırma tekniklerinden biri Real Time Kinematic (RTK) tekniğidir. RTK tekniğini kullanan kullanıcılar, gerçek zamanlı olarak yakınlarında bulunan başka bir GNSS alıcısından veya bir GNSS ağından düzeltme veris i alırlar. Bu düzeltme verileri genellikle radyo modemler veya internet üzerinden GSM modemler kullanılarak iletilir. Yeni nesil GNSS alıcıların birçoğunda GSM modemler bulunduğundan, internet son zamanlarda daha çok kullanılan bir veri iletme yöntemidir.

RTK tekniği popüler bir yöntem olmasına karşın kesintisiz veri ihtiyacından dolayı bu tekniğinde çeşitli sınırlamaları vardır. Beklenen hassasiyet değerlerinin korunabilmesi için, GNSS alıcısı neredeyse kesintisiz düzeltme verileri almalıdır. GNSS pazarındaki birçok GNSS alıcısı verinin kesilmesi durumunda kullanıcıya on veya yirmi saniyelik bir zaman tanır.

aRTK, Hemisphere GNSS tarafından geliştirilen ve radyo veya GSM tabanlı sistemlerin veri iletme istikrarsızlığını büyük ölçüde azaltan yenilikçi bir çözümdür. Atlas L-Band teknolojisi üzerine kurulu bir teknoloji, destekleyici ve tamamlayıcı bir yedek veri kaynağıdır.

Şekil 1 – Geneneksel RTK ile Atlas aRTK Karşılaştırması

Nasıl Çalışır?
aRTK’nın çalışma mantığı çok basittir. GNSS alıcısı, L-Band tabanlı destekleme verilerini alırken aynı zamanda radyo veya internet üzerinden düzeltme verilerini de alır. Böylece GNSS alıcısı arazide çalışırken ikincil bir düzeltme kaynağından veri alır. GNSS alıcı sının kurulumu yapıldıktan kısa bir süre sonra aRTK devreye girer ve radyo veya internet tabanlı veri kaynağı kesilse bile konum hesaplamaya devam eder.

Şekil 2 – Atlas aRTK İş Akışı

Aşağıdaki tablo aRTK teknolojisi ile ilgili bazı performans özelliklerini göstermektedir.

Yukarıdaki tablodan da görüleceği gibi Atlas L-Band desteğine sahip bir GNSS alıcısı klasik RTK motoru ile çalışan GNSS alıcısı ile karşılaştırıldığında daha donanımlı bir üründür. Radyo veya internet tabanlı RTK düzeltme verileri herhangi bir sebeple kesintiye uğradığında aRTK motoru otomatik olarak devreye girerek, kullanıcıya iki dakika boyunca cm hassasiyetinde konum üretmeye devam ediyor. Eğer bir Atlas aboneliğiniz var ise süre sınırı olmaksızın, yok ise maksimum yirmi dakika boyunca konumlama desteği devam ediyor. Aşağıdaki grafik, Atlas aboneliği olduğunda ve olmadığındaki nominal performans farkını göstermektedir.

Şekil 3 – Atlas aRTK Performans Grafiği

Özet
aRTK™, Hemisphere™ GNSS tarafından geliştirilen ve klasik RTK’nın limitlerini ortadan kaldıran, benzersiz bir destekleme motorudur. Sistem karasal tekniklerle taşınan RTK düzeltme verilerinin kesilmesi halinde, herhangi bir Atlas aboneliği olmadan GNSS kullanıcısına iki dakika boyunca jeodezik hassasiyette konumlama imkânı verir.

Blogun .pdf versiyonu için tıklayınız.

Kaynakça
Hemisphere GNSS. (2018). Atlas® aRTK™ Satellite-Based RTK Augmentation. Hemisphere GNSS: https://hemispheregnss.com/wp- content/uploads/2018/11/hemispheregnss_artk_overviewpaper_20181119.pdf adresinden alındı

Hemisphere GNSS. (2020). Hemisphere GNSS. Atlas® GNSS Global Correction Service: https://www.hemispheregnss.com/product/atlas-gnss-global-correction-service/ adresinden alındı

Bu blogda Hemisphere™ GNSS tarafından geliştirilen Athena™ RTK algoritması anlatılmıştır.

Athena™ RTK Algoritması
Yeni nesil RTK GNSS çözümü.

Giriş
Bu doküman Hemisphere™ GNSS tarafından geliştirilmiş ve patent altına alınmış Athena™ RTK GNSS algoritmasına kısa bir bakış sunar.

Athena™ Nedir?
Athena RTK çözüm algoritması Hemisphere™ GNSS tarafından sunulan ve tüm küresel konumlama sistemleri ile çalışan bir RTK çözüm algoritmasıdır. Küresel konumlama sistemlerinin yeni nesil sinyalleri bu algoritmada desteklenir ve Athena algoritması konum belirlemede esneklik ve güvenilirliği bir arada sunar. Algoritma yeni nesil GNSS alıcılarının pazar rekabetini arttırırken tüm küresel konumlama formatları ile birlikte uyumlu bir şekilde çalışır.

RTK (Real Time Kinematic) GNSS endüstrisinin en popüler konumlama tekniğidir ve bu teknik temel olarak referans olarak kullanılan GNSS alıcılarının verilerine dayalı çalışır. GNSS alıcıları, düzeltme verilerini genellikle radyo modemler veya internet üzerinden diğer alıcılara aktarır.

Bir GNSS alıcısının RTK başarısı genellikle iki olgu ile değerlendirilir; çözüm süresi ve doğruluğu. Birçok GNSS alıcısı ideal koşullar altında saniyeler içerisinde santimetre seviyelerinde konum hassasiyetlerine ulaşırlar. Ancak kullanıcılar değişken ortamlar da GNSS alıcısından benzer davranışlar beklerler. İşte gelişmiş bir RTK algoritmasını diğerlerinden ayıran özellik zorlaşan şartlar altındaki performansıdır.

Nasıl Çalışır?
RTK’nın temel mantığı göreceli konumlandırmadır. Birbirine yakın mesafede çalışan sabit ve gezici GNSS alıcı için temel hata kaynakları neredeyse aynıdır ve bu hata kaynaklarının doğru bir biçimde tespit edilmesi çok önemlidir. Doğru tespit edilen ve modellenen bu hata kaynakları temel olarak RTK çözümünün ilk adımıdır ve yöntemi güvenli hale getiren ilk aşamadır.

Şekil 1 – Hata Kaynakları ve RTK Metodunun Açıklaması

RTK’nın ikinci önemli yönü ise taşıyıcı faz ölçümleridir. Taşıyıcı faz ölçülerini kullanabilmek için alıcı ile uydu arasındaki zaman döngü hesabının çok iyi şekilde yapılması gerekir. Bu süreç ile birlikte tam sayı bilinmeyeni başarılı bir şekilde hesaplanır ve ultra hassas ölçümler yapılır.

Athena™ RTK algoritması gelişmiş hata azaltma teknikleri ve gelişmiş tam sayı bilinmeyeninin çözümü üzerine kurulu bir teknolojidir. Bu teknoloji zorlu hale gelen ortamlarda GNSS alıcısının performansını yavaşlatmadan Fix ve Float çözümler arasında daha yumuşak geçişler ile konum hassasiyetini üst seviyede tutar.

Performans
GNSS endüstrisinde başlatma süresi, RTK sisteminin kullanılabilir hale gelmesi için geçen süredir.

Şekil 2 – RTK Başlatma Süresi Grafiği

Yukarıdaki grafikte GNSS endüstrisinde söz sahibi olan üç farklı markanın GNSS performansları gösterilmiştir. Yaklaşık 20 KM’lik biz baz uzunluğunda üç farklı markanın RTK başlatma performansları dikkate alındığında Athena™ RTK motoru diğer rakiplere göre son derece kararlı ve rekabetçi bir görünüm sergilemektedir ve neredeyse 15 saniyede, %99,9 güven düzeyi ile RTK başlatması gerçekleşmektedir.

Günümüzde GNSS kullanıcıları, kullandıkları ekipmanları aşağıda gösterilen ortamlar gibi zorlu koşullarda iyi performans göstermesini beklemektedir. Athena™ RTK algoritması küresel konumlama sistemlerinin üçüncü frekanslarını da kullanabildiğinden zorlu ortamlarda RTK çözümünü daha performanslı hale getirir.Şekil 3 – Ormanlık Alan Örneği

Şekil 4’te Athena™ RTK algoritmasının ağaçlık alanlarda diğer markaların performansı ile kıyaslanması gösterilmektedir. Çok sayıda veri seti ile yapılan testlere göre Athena™ RTK algoritması endüstri liderine göre %30 daha iyi bir performans sergilemektedir. 

Bu tür bir performans ile kullanıcılar zamandan, dolayısıyla paradan tasarruf etmiş olurlar.

Şekil 4 – Ormanlık Alan Performans Grafiği

Aşağıdaki tablo Athena™ RTK algoritmasının tüm özelliklerini ve sistemin beklenen performans parametrelerini özetlemektedir.

Özet
Athena™, Hemisphere™ GNSS tarafından geliştirilen ve günümüzün küresel konumlama sistemlerini eksiksiz destekleyen yeni nesil bir RTK algoritmasıdır. Gelişmiş hata modelleme, kalite kontrol ve belirsizlik çözüm algoritması ile kullanıcıların güvenilir ve hassas veri ihtiyaçları için sağlam çözümler sunar.

Blogun .pdf versiyonu için tıklayınız.

Kaynakça
Hemisphere GNSS. (2018). Athena™ GNSS Engine. Hemisphere GNSS: https://hemispheregnss.com/wp-content/uploads/2018/11/hemispheregnss_athena_overviewpaper_20181119.pdf adresinden alındı
Hemisphere GNSS. (2019). Hemisphere GNSS. Our Technology: https://www.hemispheregnss.com/technology/ adresinden alındı

Pin Teknik olarak dünyanın en büyük GPS üreticilerinden biri olan eSurvey ile iş birliği yapmanın haklı gururunu yaşıyoruz.

eSurvey ürünlerine yakından bakmak için tıklayınız.