Jak działa Trimble HD-GNSS i czemu to takie ważne?

Opublikował w Porady i wskazówki

(Poniższy wpis stanowi transkrypcję filmu, który znajdziesz  na dole strony oraz na naszym kanale YouTube. Jeśli chcesz, możesz od razu przejść do jego obejrzenia 🙂 ) 

Witaj, drogi czytelniku.

Dzisiaj będzie wyłącznie merytorycznie, bez wątpliwej jakości żartów z mojej strony.

W jednym z ostatnich wpisów (tym  dotyczącym odbiornika Leica GS18T) popełniłem takie zdanie:

„HD-GNSS, bo o nim mowa, zamiata konkurencję. Tutaj nie mam żadnych wątpliwości.”

Po czasie przyszła refleksja. „Co w sytuacji, gdy czytelnik nie do końca wie, jak ten cały HD-GNSS działa?”. Spieszę z wyjaśnieniami.

Precyzja czy dokładność?

Zacznijmy od przypomnienia, czym są precyzja i dokładność. Posłużę się grafiką, bowiem w tym przypadku wyrazi ona zdecydowanie więcej, niż 1000 słów.

Precyzja vs dokładność na przykładzie strzałów do tarczy.

Nas, geodetów, najbardziej interesuje sytuacja przedstawiona na tarczy w prawym dolnym rogu – precyzyjnie i dokładnie. W niektórych przypadkach akceptowalna będzie również lewa, dolna tarcza, czyli dokładnie, choć nieprecyzyjnie.

Sama precyzja, bez dokładności, niewiele nam daje (prawy, górny róg). Cóż z tego, że pomiar jest powtarzalny, skoro obarczony błędem?

Rozwiązanie fix/float vs HD-GNSS

Spójrzmy teraz jak prezentują się schematyczne wykresy prezentujące błąd wyznaczania pozycji w czasie dla rozwiązań fix/float oraz HD-GNSS.

Poprawne rozwiązanie fix

Błąd pozycji w czasie dla poprawnego rozwiązania fix

W chwili uruchomienia odbiornika mamy do czynienia z rozwiązaniem float. Błąd pozycji sukcesywnie spada, aż do osiągnięcia poziomu, który algorytm uzna za wystarczająco niski, aby przejść na rozwiązanie fix.

Utrzymuje się ono do momentu, gdy błąd gwałtownie wzrośnie. Wówczas algorytm ponownie przełączy nas na rozwiązanie float.

Błędne rozwiązanie fix

Błąd pozycji w czasie dla błędnego rozwiązania fix

Zdarza się, że algorytm „wybierze” zły moment przejścia z rozwiązania float na fix. Mamy wtedy do czynienia z sytuacją, w której – pomimo wyświetlania wysokich parametrów dokładności – odbiornik mierzy z dużym błędem. Co gorsza – nie mamy o tym pojęcia w momencie pomiaru.

W przypadku odbiorników czołowych producentów taka sytuacja jest na szczęście praktycznie niespotykana.

Rozwiązanie float

Błąd pozycji w czasie dla utrzymującego się rozwiązania float

Gdy teren jest trudny i algorytm nie jest „pewny”, cały czas – pomimo wyświetlania dokładności w pełni akceptowalnych przez użytkownika – utrzymuje rozwiązanie float uniemożliwiając w ten sposób wykonywanie rzetelnych pomiarów.

Rozwiązanie HD-GNSS

Błąd pozycji w czasie dla rozwiązania HD-GNSS

W rozwiązaniu HD-GNSS nie ma przejścia pomiędzy fix i float. Odbiornik chwilę po uruchomieniu wskazuje aktualną dokładność, z jaką jest w stanie mierzyć. W lepszych warunkach dokładność ta jest większa, w gorszych – mniejsza. To do użytkownika należy decyzja, czy jest ona wystarczająca.

„No dobrze, ale co z tego wynika?”

Cieszę się, że pytasz. Nie bez przyczyny bowiem zacząłem niniejszy wywód od przypomnienia, czym są precyzja i dokładność.

Spójrzmy raz jeszcze na powyższe wykresy i zastanówmy się kiedy – z punktu widzenia geodety – możemy wykonywać rzetelne pomiary.

W przypadku prawidłowego rozwiązania float, odbiornik zaraz po uruchomieniu mierzy nieprecyzyjnie i niedokładnie. Z biegiem czasu precyzja wzrasta, ale dopóki jesteśmy w rozwiązaniu float – brakuje dokładności. Po przejściu na fix mierzymy precyzyjnie i dokładnie. Gdy warunki się pogorszą, ponownie przechodzimy na niedokładne i nieprecyzyjne rozwiązanie float.

W przypadku błędnego rozwiązania fix zaczynamy analogicznie. Po uruchomieniu mierzymy niedokładnie i nieprecyzyjnie. Po czasie wzrasta precyzja, ale ciągle brakuje dokładności. Po przejściu na błędne rozwiązanie fix – mimo przekonania, że mierzymy dokładnie i precyzyjnie – sytuacja jest niezmienna – pomiary są precyzyjne, ale niedokładne. Pogorszenie warunków oznacza powrót do punktu wyjścia – przejście na float i pomiar niedokładny oraz nieprecyzyjny.

W sytuacji, gdy odbiornik utrzymuje się w rozwiązaniu float nie ma możliwości wykonywania dokładnych pomiarów. W dobrych warunkach zyskamy na precyzji, jednak nigdy nie będą to pomiary dokładne.

HD-GNSS zmienia zasady gry. Przez krótką chwilę – zaraz po uruchomieniu odbiornika – mamy do czynienia z pomiarem niedokładnym i nieprecyzyjnym. Błyskawicznie jednak przechodzimy do pomiaru dokładnego i precyzyjnego. W gorszych warunkach spada precyzja jednak to my decydujemy, czy wskazywana dokładność jest wystarczająca. Możemy mierzyć bez obaw o to, że faktyczny błąd okaże się większy.

Korzyści płynące z rozwiązania HD-GNSS

Już wiesz, jak – co do zasady – działa HD-GNSS. Widzisz płynące z tego rozwiązania korzyści? Podsumuję je dla Ciebie:

  1. HD-GNSS szybciej osiąga wymaganą przez użytkownika precyzję i dokładność.
  2. To użytkownik, a nie algorytm, decyduje, czy aktualna dokładność jest wystarczająca.
  3. Brak przejścia pomiędzy fix i float wyklucza błędne rozwiązanie fix, czyli nieświadome wykonywanie błędnego pomiaru.
  4. W trudnych warunkach terenowych, w przeciwieństwie do wskazań w rozwiązaniu float, widzimy poprawne wskazania wartości błędów.

Teraz rozumiesz, na czym polega fenomen HD-GNSS?

Wojciech Czechowski, Geotronics Dystrybucja