Испытания приемника EFT M1 GNSS

22.06.2015

На современном этапе применения GNSS-технологий для точного определения координат точек режим RTK даёт надёжные решения на уровне первых сантиметров, при условии, что наблюдения ведутся при благоприятных условиях. При этом расстояния между базой и подвижным приёмником могут достигать 100 км (см. статью «Новые горизонты технологии GSM RTK» в Геопрофи № 3 от 2010 г.). Существует вполне закономерное желание пользователей получать надёжные результаты с требуемой точностью и в плохих условиях. К таким условиям можно отнести застроенные, залесённые территории (как пример, съёмка в сложных городских условиях или вынос в натуру точек, определяющих границы лесных угодий и пр.). Также следует отметить, что часто пользователям требуется получить координаты не только с максимальной точностью, но и с точностью, которая не ниже требуемой. Например, пользователю требуется определить положение точек с точностью 10-30 см. В этом случае геодезисту приходится тратить дополнительное время на точке для получения фиксированного решения с точностью 2-4 см, хотя его удовлетворила бы точность 10 – 20 см с меньшими временными затратами.
Надо заметить, что вышесказанное подразумевает использование в RTK двухчастотной аппаратуры GPS+ГЛОНАСС с каналами связи, задержка передачи поправок в которых не превышает 1-2 секунд.
Для определения возможностей аппаратуры, поставляемой компанией ООО «Эффективные технологии», удовлетворять вышеперечисленным требованиям, были проведены полевые испытания GNSS-приёмников Trimble R10, Trimble R8-3 GNSS, EFT M1 GNSS в условиях залесённости, в районе останкинского парка г. Москва в режиме RTK. При этом для некоторых измеряемых точек условия наблюдений дополнительно ухудшались наличием высоких строений и монорельсовой дороги. Условия наблюдений представлены на фотографиях 1-3. Высотная компонента в GNSS-наблюдениях практически всегда определяется с точностью меньшей, чем плановая, тем более в плохих условиях. В частности в нашем тестировании основное внимание было обращено как раз на точность и достоверность определения высотной компоненты. Поправки передавались по GPRS-каналу от Базовой GPS/ГЛОНАСС-станции (Trimble Net R9), расположенной на расстоянии около 15 км. Выбор данной аппаратуры был обусловлен следующими моментами:
• Trimble R10 – самый современный GNSS-приемник Trimble геодезического класса. В этом приёмнике применена новая запатентованная технология Trimble HD. В данной технологии уже не используются такие понятия как фиксированное или плавающее RTK решение. Пользователь указывает необходимую точность, и программное обеспечение приёмника сообщает, когда достигнута требуемая точность, после чего точку можно записать в полевой контроллер.
• Trimble R8-3 GNSS был выбран в качестве проверенного и доказавшего свою эффективность и высокую надежность приемника, некогда являвшегося «флагманом» Trimble. В данном тесте это в первую очередь прибор, который выдаёт фиксированное решение, действительно являющееся достоверным решением. В плохих условиях наблюдений, если достоверность полученного решения низкая, то ПО приёмника «честно» сообщает об этом, не стараясь «подогнать» результат в рамки фиксированного решения.
• EFT M1 GNSS - новый прибор на российском рынке, недавно прошедший испытания и утверждённый как средство измерения. На фоне представленных приёмников Trimble стояла задача провести сравнительное тестирование. Основа приёмника - это плата Trimble BD970. Соответственно и все вычислительные основы – это математика Trimble. Однако окончательный результат формируют многие факторы, такие как: чувствительность GNSS-антенны, качество GSM\GPRS-модема и др.
Фото 1. Условия наблюдений на точке №12- листва
Условия наблюдений на точке №12- листва

Фото 2. Условия наблюдений на точке №8 - листва и высотное здание
Условия наблюдений на точке №8 - листва и высотное здание
Фото 3. Условия наблюдений на точке №11- густая листва
Условия наблюдений на точке №11- густая листва
В данном эксперименте мы не старались воспроизвести тесты, которые обычно проводятся фирмами производителями по получению огромного набора статистических данных для одной точки в одинаковых условиях наблюдений. В нашем случае были проведены реальные полевые испытания: измерения по точкам выполнялись поочередно различными приборами, при получении фиксированного решения (соответствующей индикации) данные записывались в рабочий проект. Если фиксированного решения не удавалось получить на протяжении более 3-5 мин, точка записывалась с плавающим решением, а соответствующие высоты в дальнейших вычислениях не принимались во внимание. Для приёмника Trimble R10 был установлен допуск СКО для высоты равный 10 см (половина длины волны для частоты L1).
За эталонные приняты превышения между точками, определенные с помощью оптического нивелира EFT DSZ 33. Наблюдения проводились по 18 точкам. Все данные приведены в Таблицах 1-3. Отдельно выделены максимальные отклонения в результатах. Данные с плавающим решением не брались в обработку, поэтому в соответствующих ячейках в таблицах 2 и 3 данные отсутствуют. Внизу каждой таблицы приведены значения среднеквадратической ошибки СКО. Для Trimble R10 представлены 2 величины СКО. В первом случае учитывались все измерения, во втором исключены измерения, проведённые в плохих условия (где ни R8, ни М1 не могли получить фиксированное решение).
Таблица 1. Превышения между парами точек и разница превышений нивелир - приёмник Trimble R10.

Превышения между точками Нивелир EFT DSZ 33 Δh , м TRIMBLE R10 Δh, м Разность, м
2-1 -0,899 -0,903 0,004 
3-2 1,064 1,056 0,008
4-3 1,089 1,138 -0,049
5-4 -0,801 -0,857 0,056
6-5 -1,755 -1,750 -0,005
7-6 -0,747 -0,787 0,040
8-7 0,008 0,075 -0,067
9-8 0,922 0,951 -0,029
10-9 2,001 1,939 0,062
11-10 0,378 0,727 -0,349
12-11 0,828 0,673 0,155
13-12 -1,064 -1,140 0,076
14-13 -1,773 -1,839 0,066
15-14 -0,665 -0,712 0,047
16-15 0,511 0,501 0,010
17-16 0,655 0,735 -0,080
18-17 0,097 0,008 0,089
1-18 0,151 0,185 -0,034
СКО = 0,106 м (при учёте всех измерений)
СКО = 0.054 (при исключении измерений в самых плохих условиях на точке11)
Таблица 2. Превышения между парами точек и разница превышений нивелир - приёмник Trimble R8-3 GNSS.
Превышения между точками Нивелир EFT DSZ 33
Δh , м
TRIMBLE R8-3 GNSS
Δh, м
Разность, м
2-1 -0,899 -0,902 0,003 
3-2 1,064 1,082 0,018
4-3 1,089 1,122 -0,033
5-4 -0,801 -0,814 0,013
6-5 -1,755 -1,786 0,031
7-6 -0,747 -0,765 0,018
8-7 0,008 0,055 -0,047
9-8 0,922 нет решения fixed нет решения fixed
10-9 2,001 нет решения fixed нет решения fixed
11-10 0,378 нет решения fixed нет решения fixed
12-11 0,828 0,787 0,041
13-12 -1,064 -1,084 0,020
14-13 -1,773 -1,954 0,181
15-14 -0,665 -0,564 -0,101
16-15 0,511 0,542 -0,031
17-16 0,655 0,684 -0,029
18-17 0,097 0,049 0,048
1-18 0,151 0,150 0,001
СКО = 0,062 м
Таблица 3. Превышения между парами точек и разница превышений нивелир - приёмник EFT M1 GNSS.
Превышения между точками Нивелир EFT DSZ 33
Δh , м
EFT M1 GNSS
Δh, м
Разность, м
2-1 -0,899 -0,882 -0,017 
3-2 1,064 1,063 0,001
4-3 1,089 1,105 -0,016
5-4 -0,801 -0,845 0,044
6-5 -1,755 -1,745 -0,010
7-6 -0,747 -0,660 -0,087
8-7 0,008 нет решения fixed нет решения fixed
9-8 0,922 нет решения fixed нет решения fixed
10-9 2,001 1,943 0,058
11-10 0,378 0,433 -0,055
12-11 0,828 0,843 -0,015
13-12 -1,064 -1,103 0,039
14-13 -1,773 -1,885 0,112
15-14 -0,665 -0,643 -0,022
16-15 0,511 0,574 -0,063
17-16 0,655 0,641 -0,014
18-17 0,097 0,064 0,033
1-18 0,151 0,146 0,005
СКО = 0,049 м
Из приведённых таблиц видно, что приёмники Trimble R8-3 GNSS и EFT M1 GNSS показали одинаковые результаты. Небольшие расхождения в СКО и получение плавающих решений можно объяснить тем, что условия наблюдений (конфигурация созвездия спутников GPS+ГЛОНАСС, многолучёвость, влияние растительности) в некоторой степени были разными. Несколько худшие результаты Trimble R10 объясняются тем, что фильтр получения решения был установлен равным 10 см. Соответственно, запись данных происходила только при достижении заданной точности.
В дальнейшем мы планируем более подробно провести исследования технологии Trimble HD, с различными настройками фильтров точности.
К основным результатам, полученным нами в данном тестировании, можно отнести следующее:
• возможности, заявленные для новой технологии HD, реализованной в Trimble R10 были подтверждены в ходе тестирования;
• Trimble R8 GNSS ещё раз подтвердил свои отличные характеристики в неблагоприятных условиях наблюдений, в плане достоверности и точности результатов. Если приёмник не может получить фиксированное решение, выдается соответствующее сообщение;
• EFT M1 GNSS проявил себя как не менее надежное оборудование и не уступает признанному лидеру ни по производительности, ни по надежности и точности.