Gnss модуль что это

6

Введение в ГНСС. Глава 1 — Обзор ГНСС.

“Новые идеи проходят через три периода: 1) Это невозможно. 2) Это возможно, но не стоит этого делать. 3) Я всегда знал, что это хорошая идея! “ Артур Кларк, британский писатель, изобретатель и футуролог.

Большинство из нас теперь знает, что ГНСС «всегда была хорошей идеей» и что сейчас мы находимся в стадии третьей фазы.

Базовые концепции спутникового позиционирования очень легко понять. На самом деле они настолько просты, что дочь одного из наших сотрудников, учащаяся 4 класса, попросила объяснить их ее одноклассникам.

Перед началом занятия этот сотрудник подготовил следующую демонстрацию, свой вариант «теории струн». Он прикрепил картонные фигурки трех спутников к стенам и потолку класса, как показано на рис. 1. К каждому «спутнику» была протянута тонкая веревка (“струна”). Далее, отметил место на полу подвижной меткой, затем потянул веревки вниз и обозначил, где все они достигают этой метки. Веревки теперь представляли расстояния от точки до отдельных спутников. Он зафиксировал расположение метки и снял ее с пола.

Когда ученики вошли в класс, наш коллега попросил их использовать веревки, чтобы определить местоположение убранной метки. Для этого ученики опускали веревки вниз, пока их концы не сошлись в одной точке на полу. Они отметили эту точку подвижной меткой и сравнили ее с ранее отмеченным положением. Результаты были очень близки. Эта простая демонстрация показала, что, если вы знаете положение трех спутников и ваше расстояние до них, то вы можете определить свое местоположение.

В реальных условиях решение этой задачи усложняется несколькими факторами: спутники движутся, сигналы от спутников очень ослаблены к тому времени, когда они достигают поверхности Земли, так как атмосфера мешает прохождению радиосигналов, и зачастую, оборудование пользователя не такое сложное, как оборудование на спутниках.

«Чем больше вы это объясняете, тем больше я этого не понимаю». Марк Твен, американский писатель и юморист.

Мы согласны. Мы предоставим более подробное объяснение решения задачи по определению местоположения в главе 2.

Раздел 1 — ГНСС СИСТЕМЫ

Хотя вы, возможно, уже знакомы с термином «GPS» (Глобальная Система Позиционирования), возможно, вы не слышали термин «ГНСС» (Глобальная Навигационная Спутниковая Система), который используется для описания набора спутниковых систем определения местоположения, которые в настоящее время работают, или запланированы к развертыванию.

GPS (США): GPS была первой системой ГНСС. GPS была развернута в конце 1970-х годов Министерством обороны США. Система обеспечивает глобальное покрытие всего земного шара.

ГЛОНАСС (Россия): ГЛОНАСС находится в ведении правительства России. Созвездие ГЛОНАСС является глобальной спутниковой системой.

Galileo (Европейский Союз): Galileo — гражданская система ГНСС, эксплуатируемая Европейским агентством глобальных навигационных спутниковых систем (GSA). Система обеспечивает глобальное покрытие.

BeiDou (Китай): BeiDou — китайская спутниковая навигационная система. Является глобальной спутниковой системой.

IRNSS (Индия): Индийская региональная навигационная спутниковая система. IRNSS обеспечивает обслуживание Индии и ее окрестностей.

QZSS (Япония): QZSS — региональная навигационная спутниковая система, обслуживающая территории Японии и Азиатского региона, и Океании.

В главе 3 мы предоставим дополнительную информацию об этих системах. По мере добавления созвездий и спутников ГНСС мы сможем более точно рассчитывать местоположение во все большем количестве мест.

ГНСС АРХИТЕКТУРА

«Будущее уже не то, чем было раньше». – Йоги Берра, бывший игрок и менеджер Высшей Бейсбольной Лиги.

Мистер Берра прав. Внедрение спутниковых систем ГНСС действительно изменило ситуацию.

Системы ГНСС состоят из трех основных компонентов или «сегментов»: космического сегмента, сегмента управления и пользовательского сегмента. Это показано на рис. 2.

Космический сегмент

Космический сегмент состоит из спутников ГНСС, находящихся на орбите около 20 000 км над землей. Каждая ГНСС имеет собственное «созвездие» спутников, расположенных на орбитах, чтобы обеспечить желаемое покрытие, как показано на рис. 3.

Каждый спутник в ГНСС созвездии передает сигнал, который идентифицирует его и предоставляет время, орбиту и статус.

В качестве иллюстрации рассмотрим следующее. Вы в центре города и звоните другу. Но Вашего друга нет дома, и поэтому Вы оставляете сообщение:

Это Лори [идентификатор]. Время 13:35. [время]. Я нахожусь на северо-западном углу 1-й авеню и 2-й улицы и направляюсь к Вам [орбите]. Я в порядке, но немного хочу пить [статус].

Ваш друг возвращается через пару минут, слушает Ваше сообщение и «обрабатывает» его, затем перезванивает Вам и предлагает встретиться в другом месте. По сути, Ваш друг произвел Вам «коррекцию орбиты».

Сегмент управления и контроля

Сегмент управления включает в себя наземную сеть главных станций управления, станций загрузки данных и станций мониторинга; в случае GPS, две главные станции управления (одна основная и одна резервная), четыре станции загрузки данных и 16 станций мониторинга, расположенных по всему миру.

В каждой системе ГНСС главная станция управления регулирует параметры орбиты спутников и бортовые высокоточные часы, когда это необходимо, для поддержания точности измерений.

Станции мониторинга, обычно устанавливаемые в обширной географической зоне, отслеживают сигналы и состояние спутников и передают эту информацию на главную станцию управления. Главная станция управления анализирует сигналы, затем передает на спутники поправки для орбиты и времени через станции загрузки данных.

Пользовательский сегмент

Пользовательский сегмент состоит из оборудования, которое обрабатывает полученные сигналы от спутников ГНСС и использует их для получения и применения информации о местоположении и времени. Оборудование варьируется от смартфонов и портативных приемников, используемых туристами, до сложных специализированных приемников, используемых для высокоточных измерений и картографических работ.

Раздел 2 — Сигналы ГНСС

Радиосигналы ГНСС довольно сложны. Их частоты составляют около 1,5 ГГц (гигагерц) — 1,5 млрд. циклов в секунду. ГНСС работает на частотах выше диапазона FM-радио, но ниже частот, излучаемых микроволновой печью. К тому времени, когда сигналы ГНСС достигают земли, они становятся очень и очень слабыми. Мы предоставим дополнительную информацию о том, как пользовательский сегмент решает эту проблему, в главе 2.

ГНСС позиционирование

«Я никогда не терялся, но признаю, что был сбит с толку в течение нескольких недель». Дэниел Бун, американский пионер и охотник.

Если у вас есть ГНСС приемник, маловероятно, что вы когда-нибудь снова потеряетесь. ГНСС позиционирование основано на процессе, называемом «трилатерацией». Проще говоря, если вы не знаете свое местоположение, но знаете свое расстояние от трех известных точек, вы можете определить свое местоположение методом линейной засечки.

Допустим, вы находитесь в 3 км от дома человека А. Все, что вам известно, это то, что вы находитесь на круге в 3 км от дома человека А, как показано на рис. 4.

Но если вы также знаете, что находитесь в 4 км от дома человека Б, вы будете иметь гораздо лучшее представление о том, где вы находитесь, поскольку на обоих кругах есть только две точки пересечения (x и y), как показано на рис. 5.

Если вам известно третье расстояние, то вы можете находиться только в одном физическом месте. Если вы находитесь на расстоянии 6 км от дома человека C, вы должны находиться в точке x, поскольку это единственное место, где встречаются все три круга (расстояния) как на рис. 6.

В главе 2 мы покажем вам, как метод трилатерации применяется в ГНСС. По сути, мы просто собираемся расширить приведенный выше пример, заменив дома спутниками. И по причинам, которые мы обозначим, мы заменим три дома на четыре спутника.

Раздел 3 — Применение технологии ГНСС

Первые невоенные применения технологии ГНСС были осуществлены в геодезии и картографии. Сегодня ГНСС используется для коммерческих приложений в сельском хозяйстве, транспорте, беспилотных транспортных средствах, управлении машинами, морской навигации и других отраслях, где эффективность может быть повышена за счет получения точной, постоянно доступной информации о местоположении и времени. ГНСС также используется в широком спектре потребительских приложений, включая автомобильную навигацию, мобильную связь, развлечения и легкую атлетику. По мере того, как технология ГНСС совершенствуется и становится менее дорогой, будет придумано и разработано все больше и больше приложений.

Помимо определения местоположения, ГНСС приемники могут предоставлять пользователям точное время, «синхронизируя» их местные часы с высокоточными часами на борту спутников. Это сделало возможным использование таких технологий и приложений, как синхронизация электрических сетей, сотовых систем, Интернета и финансовых сетей.

Подробнее о приложениях ГНСС мы поговорим в главе 8.

Пользовательское ГНСС оборудование

Основными компонентами пользовательского сегмента ГНСС являются антенны и приемники. Как показано на рис. 7., в зависимости от вариантов использования, ГНСС антенны и приемники могут быть раздельными или объединены в одно устройство.

ГНСС антенны

ГНСС антенны принимают радиосигналы, транслируемые спутниками ГНСС, и передают их приемникам. ГНСС антенны доступны в различных форм-факторах, имеют разные размеры и технические характеристики. Антенна подбирается исходя из решаемых задач. В то время как большая антенна может быть подходящей для базовой станции, легкая низкопрофильная аэродинамическая антенна больше подходит для установки на самолеты или беспилотные летательные аппараты (БПЛА). На рис. 8 представлена подборка ГНСС антенн.

ГНСС приемники

Приемники обрабатывают спутниковые сигналы, полученные антенной, для расчета местоположения и времени. Приемники могут быть разработаны для использования сигналов от одного созвездия ГНСС или от более чем одного созвездия ГНСС. Как показано на рис. 9, приемники доступны во многих форм-факторах и конфигурациях, чтобы соответствовать разнообразным требованиям при использовании ГНСС.

Подробнее о ГНСС -оборудовании мы поговорим в главе 8.

Дополнение ГНСС

Автономное позиционирование на базе ГНСС осуществляется с точностью до нескольких метров. Точность автономных ГНСС определений и количество доступных спутников могут не соответствовать потребностям некоторых пользователей.

Были разработаны методы и оборудование для повышения точности и доступности информации о местоположении и времени ГНСС. Мы обсудим некоторые из этих методов в главе 4.

Заключение

В главе 1 представлен обзор основных концепций и компонентов ГНСС. Это краткое изложение поможет вам понять принципы ГНСС определений. Более подробное рассмотрение основных концепций ГНСС изложено в главе 2.

GNSS приемники: обзор, виды, назначение

В мире существует несколько навигационных спутниковых систем. Среди наиболее известных следует выделить GPS и Глонасс. Они призваны определить географическое положение объекта. Но определить будет возможно только в том случае, если объект оснащен GNSS приемником. Последний представлен радиоприемным устройством, обладающим небольшими габаритами. Он принимает сигналы от навигационных систем.

Классифицируются GNSS приемники на бытовые и профессиональные. Первые ориентированы на использование в обыденной жизни рядовыми пользователями. Профессиональные GNSS приемники задействованы в картографии, геодезии, а также в военной сфере.

Геодезические GNSS-приемники: обзор производителей

Геодезические приемники GNSS широко применяются при землеустройстве, строительстве, инженерных изысканиях, навигации, мониторинге. Этот прибор определяет координаты объекта на основе информации, полученной от глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). В отличие от оптических приборов, ГНСС-приемник сводит к минимуму ошибки наблюдателя даже в условиях городской застройки и сокращает срок проведения работ, поскольку его работоспособность не зависит от погодных условий и времени суток. Расскажем о том, какие GNSS-приемники есть сейчас на российском рынке и каковы их особенности.

ГНСС-приемник заметно упрощает работу геодезистов, картографов, геологов и других специалистов — устройство позволяет быстро и точно определить местонахождение того или иного объекта, скорость и направление его движения. В некоторых сферах такой прибор является основным рабочим инструментом.

Принцип работы GNSS-приемника

Не вдаваясь в подробности, отметим, что в основе вычисления навигационного решения прибором лежит измерение расстояний от спутников до объекта: расстояние, пройденное радиосигналом от спутника к приемнику, позволяет определить временная задержка, измеряемая устройством.

Комплект приемника ГНСС состоит из четырех элементов:

• основная часть — приемник, который обрабатывает и записывает спутниковые сигналы;
• принимающая часть — антенна;
• управляющее устройство — контроллер;
• передающее устройство — модем.

Различают два метода наблюдений: абсолютный и относительный. Первый характеризуется самостоятельным определением положения приемника, тогда как второй реализуется передачей корректирующей информации с одного приемника на другой для уточнения его координат. Относительный метод наблюдения позволяет определить координаты с высокой точностью — до 2 см.

Съемка с помощью спутникового ГНСС-приемника выполняется двумя способами: статическим и кинематическим.

Статический метод — классика жанра. При таком способе антенны центрируются над пунктами и собирают информацию в течение некоторого времени. Два приемника (база и ровер) одновременно отслеживают не меньше четырех спутников, причем важно, чтобы совпадали несколько параметров: наблюдаемые спутники, период их наблюдения и частота записи данных. Измерения занимают от нескольких минут до нескольких часов.

Кинематический метод характеризуется измерением координат подвижных объектов. Наиболее популярным его проявлением является режим RTK, который позволяет определять местоположение объекта с помощью подвижного приемника в режиме реального времени. При таком способе базовый геодезический приемник передает дифференциальные поправки подвижным приемникам. Метод RTK считается самым быстрым способом съемки, однако не самым точным. Он оптимально подходит для топографической съемки, межевания земель, выноса точек в натуру [1] Беляева С. И. GNSS – оборудование в кадастре на современном этапе. Современная наука и молодые ученые. 2020. URL: https://www.elibrary.ru/ .

Словарь

Вынос точек земельного участка в натуру — ряд инженерно-геодезических работ, которые позволяют установить точки на местности по их координатам.

Разновидности GNSS-приемников

Существует множество разновидностей ГНСС-приемников — они различаются видом принимаемых и обрабатываемых сигналов, классом точности, количеством используемых устройств и каналов.

В зависимости от того, с какими спутниковыми системами может работать GNSS-приемник, различают одно-, двух- и мультисистемные устройства. И если первые могут принимать только сигналы GPS, а вторые — ГЛОНАСС и GPS, то мультисистемные приборы способны работать, помимо популярных навигационных систем, еще и с китайской BeiDou и европейской Galileo. Спутники всех этих систем передают сигналы на трех частотах. При этом приемники бывают одно-, двух- и многочастотными. Для корректной работы мультисистемного многочастотного геодезического ГНСС-приемника достаточно 200 каналов. Производители современных приборов выпускают устройства с большим запасом каналов (около 1000) на случай возможного увеличения количества спутников и их частот.

Геодезические ГНСС-приемники могут быть представлены в форме моноблока или раздельного оборудования. Моноблоки представляют собой прибор, в корпус которого помещены и приемник, и антенна, и устройство связи. Это универсальный вариант для геодезических и кадастровых работ, такие ГНСС-приемники работают как база или ровер. Раздельная версия приемника устанавливается на сельскохозяйственной технике, автомобилях, речных и морских судах. Она включает комплекс приборов, в котором приемник, антенна и модем — это отдельные устройства, сопряженные между собой по беспроводной связи или через кабель.

На заметку

По результатам ряда исследований, работа приемника в совмещенном режиме (ГЛОНАСС + GPS) повышает точность определения местоположения на 40% по сравнению с использованием только ГЛОНАСС и на 18% — при использовании GPS [2] Скрыпник О. Н. Оценка характеристик погрешностей позиционирования комбинированных ГЛОНАСС/GPS приемников. Современные наукоемкие технологии. 2019. URL: https://www.elibrary.ru/ .

Какой геодезический GNSS-приемник купить: рейтинг лучших от редакции * * Рейтинг составлен на основании мнения редакции

С 2022 года ситуация на рынке геодезических приборов несколько изменилась. В марте американский производитель GNSS-приемников Trimble прекратил продажу оборудования и лицензионную поддержку устройств на территории России и Белоруссии [3] Официальный сайт Trimble. URL: https://www.trimble.com/ . С аналогичным заявлением выступила швейцарская Leica [4] Официальный сайт Hexagon. URL: https://hexagon.com/ . Что представляет собой рынок ГНСС-приемников после 2022 года?

Часть зарубежных GNSS-приемников продолжает реализовываться через небольших дилеров, с присущими «параллельному импорту» рисками в виде сложности техподдержки, ремонта, запрета на использование сервисов передачи корректирующей информации. При этом стоимость устройств зависит уже не от продавца, а от курса валют и сложностей, возникающих при ввозе иностранного геодезического оборудования. На фоне запрета на импорт технологий российские производители предлагают свои разработки.

Расскажем об оборудовании разных компаний, которые представлены на рынке России.

Китайские производители GNSS-приемников

Китайские производители представлены несколькими брендами.

Hi-Target (EFT)

GNSS-приемники китайской компании Hi-Target в Россию поставляются под брендом EFT. Недорогое, но достаточно функциональное оборудование используют геодезисты и кадастровые инженеры. Производитель предлагает универсальные моноблоки серии М и многофункциональные раздельные устройства. Стоимость приемников начинается от 150 000 рублей.

ГНСС-приемники от EFT поддерживают:

• работу по 366–1408 каналам (в зависимости от модели);
• отслеживание частот созвездий ГЛОНАСС, GPS, BEIDOU, Galileo, QZSS (опционально — IRNSS, SBAS, MSS L-Band);
• беспроводное подключение по Wi-Fi, Bluetooth, NFC;
• пыле- и влагозащиту класса IP68;
• устойчивую эксплуатацию в любом регионе при температуре от –45 до +65 °C;
• несколько режимов работы (статический, PPK, RTK, DGNSS).

Особенность геодезических приемников EFT — защита от кражи. Реализуется это следующим образом: пользователь ограничивает время работы устройства определенной датой. С ее наступлением функционал прибора отключается, что делает хищение приемника нецелесообразным [5] Официальный сайт EFT-GNSS. URL: https://www.eft-gnss.ru/ .

CHC Nav (PrinCe)

Китайский производитель геодезического оборудования CHC Nav на российском рынке представлен GNSS-приемниками PrinCe. Покупателям доступны мобильные приемники i-серии и стационарные базовые станции модели Р — альтернатива устаревшему западному оборудованию стоимостью от 190 000 до 700 000 рублей.

Геодезические приемники PrinCe характеризуются:

• поддержкой сигналов от всех спутниковых систем;
• емкостными аккумуляторами с возможностью «горячей» замены;
• наличием беспроводных модулей связи: 4G, УКВ, Bluetooth, Wi-Fi и NFC;
• надежным корпусом из магниевого сплава, который выдерживает падение с высоты 2 м, кратковременное погружение в воду и влажность 100%.

Мобильные ГНСС-приемники от китайского бренда легкие и компактные, весом от 0,7 до 1,5 кг [6] Официальный сайт АО «Прин». URL: https://www.prin.ru/ . При этом не стоит категорично отказываться от стационарных базовых станций серии Р. Эти приборы собраны на основе OEM-платы Trimble BD992, настраиваются и управляются через встроенный веб-интерфейс [7] Официальный сайт АО «Прин». URL: https://www.prin.ru/ .

South

ГНСС-приемники South на российском рынке представлены устройствами серий G и S. Их цена варьируется в пределах 220 000–700 000 рублей. При небольшой стоимости оборудование китайского производителя может конкурировать с премиальными европейскими моделями: каждый пользователь комплектует GNSS-приемник South Galaxy в соответствии со своими задачами. Основой прибора становится один из чипсетов:

• фирменный 965-канальный;
• прогрессивный Mosaic X5;
• высокотехнологичный Trimble BD970 или BD990.

Топовые GNSS-приемники бренда оснащены:

• модулями Bluetooth и Wi-Fi;
• сменными аккумуляторами;
• датчиками температуры;
• защитой от сторонних помех;
• монохромными или цветными сенсорными дисплеями;
• высокоскоростным модемом 5G [8] Официальный сайт дилера «Русгеоком». URL: https://www.rusgeocom.ru/ .

Особенность приемников South — возможность их настройки через веб-интерфейс с помощью компьютера или смартфона [9] Официальный сайт дилера «Русгеоком». URL: https://www.rusgeocom.ru/ .

Comnav

Компания Comnav реализует на российском рынке геодезические GPS/GNSS-приемники двух модификаций: SinoGNSS T300 и T300 Plus. Эти устройства принимают и обрабатывают сигналы всех существующих спутниковых систем по 965 каналам.

Особенности приемников Comnav:

• небольшой вес (около 1 кг);
• непрерывная работа до 10 часов;
• «горячая» замена батарей для увеличения времени работы;
• устойчивость к перепадам температуры от –40 до +70 °C (степень пыле- и влагозащиты IP67);
• беспроводные модули связи, УКВ-модем, модуль 4G, Bluetooth.

Технология QUANTUM Generation III обеспечивает точное позиционирование координат в том числе при сложных условиях окружающей среды [10] Официальный сайт Orient Systems. URL: https://orsyst.ru/ .

SinoGNSS T300 — это компактный ГНСС-приемник, оснащенный навигационной платой последнего поколения и бесплатным полевым ПО на русском языке.

Японские производители GNSS-приемников

Topcon

Японские устройства представлены одним из лидеров в производстве геодезических GNSS-приемников — Topcon. Компания предлагает комплекты оборудования, которые формируются под выполнение конкретных задач, исходя из условий работы и пожеланий покупателя. В числе этих приемников — модели GR-5 и серии Hiper. Дилеры реализуют моноблоки и отдельные приемники по цене от 630 000 рублей. Полноценный комплект из двух ГНСС-приемников с контроллером и GSM-модемом обойдется в 3 млн рублей.

Геодезические приемники Topcon характеризуются:

• работоспособностью при температуре от –40 до +70 °C;
• пыле- и влагозащитой по стандартам IP66 и IP67;
• бесперебойной работой в течение девяти часов;
• опцией «горячей» замены элемента питания;
• встроенной памятью 8 Гб и поддержкой съемных карт памяти до 32 Гб.

Функция Quartz Locked Look, предусмотренная в спутниковых геодезических многочастотных GNSS-приемниках Topcon, облегчает отслеживание сигналов в условиях высоких вибраций. Некоторые модели оснащены ЖК-дисплеем и клавиатурой для быстрой регулировки в сложных полевых условиях [11] Официальный сайт дилера Topcon. URL: https://topcon.pro/ .

На заметку

В 2008 году компания Topcon выкупила акции фирмы Sokkia со 100-летней историей. Однако оборудование и приборы для промышленных измерений продолжают выпускать под старым брендом.

Sokkia

Линейка ГНСС-приемников под брендом Sokkia менее разнообразна, чем у Topcon. Но среди них есть достойные модели, которые подойдут для использования в геодезии или строительстве. Двухчастотные устройства серий GRX и GCX собраны на основе 226-канальной платы. Спутниковые геодезические GNSS-приемники, выпускающиеся под этим брендом, поддерживают:

• прием сигналов GPS, ГЛОНАСС, SBAS, QZSS, Galileo, Beidou;
• работу в режиме RTK в качестве ровера или базы;
• передачу информации по Bluetooth;
• 12-часовой рабочий режим до полной разрядки.

В моноблоки Sokkia встроены высокоточная антенна и приемник. На корпусе расположились светодиодные индикаторы, меняющаяся информация поступает пользователю в голосовых сообщениях. За точность измерений отвечает технология РАС [12] Официальный сайт дилера «Русгеоком». URL: https://www.rusgeocom.ru/ . Моноблок Sokkia обойдется покупателю в 1 млн рублей.

Европейские производители GNSS-приемников

Среди европейских производителей можно выделить несколько известных брендов.

Leica

Цена GNSS-приемника Leica — от 300 000 до 3 млн рублей. Но переплачивать за ненужные функции необязательно — можно приобрести бюджетную модель и модернизировать ее.

GNSS-приемники от швейцарского бренда принимают сигналы от всех спутниковых систем. Спутниковые геодезические приемники Leica создает в двух вариантах: моноблоки (серия GS) и отдельные приборы (серия GR). Пользователь любой серии получает:

• прием сигналов от всех спутниковых систем;
• многочастотный режим работы;
• высокую степень защиты от атмосферного воздействия;
• съемку в режиме RTK.

В топовых версиях приемников Leica (GS18 I) работает алгоритм SmartCheck, который тестирует качество RTK-поправок. Еще одна интересная технология от швейцарского бренда — адаптивная выборка источников данных RTKplus, которая повышает скорость работы в условиях леса и плотной застройки. Особенность геодезических GPS/GNSS-приемников Leica — встроенная цифровая камера, которая открывает дополнительные возможности для постобработки сведений [13] Официальный сайт дилера «Стройэнерготехника». URL: https://www.geo-spektr.ru/ .

Stonex

Итальянский концерн Stonex — еще один европейский производитель геодезических устройств для точных измерений. Стоимость мобильных GPS/GNSS-приемников серии S начинается с 200 000 рублей и доходит до 420 000 рублей. Базовая ГНСС-станция обойдется покупателю в 650 000 рублей.

Мобильные версии приемников Stonex имеют:

• антенну и GSM/GPRS модем;
• внутреннюю память объемом до 32 Гб;
• модули Bluetooth и Wi-Fi;
• УВЧ-радиомодем.

В целом GNSS-приемники Stonex:

• работают по 700–800 каналам;
• подключаются ко всем спутниковым системам;
• работают в режиме статики, кинематики, RTK.

Устройства характеризуются физической надежностью: им нестрашны температурные минимумы и максимумы — приемники защищены от пыли и влаги, выдерживают охлаждение до –45 °C и нагрев до +80 °C [14] Официальный сайт дистрибьютера Stonex. URL: https://stonex.pro/ .

Spectra Precision («Руснавгеосеть»)

Геодезический спутниковый приемник Spectra Precision — многофункциональное решение для точного определения координат. В России производитель реализует серию SP, некоторые модели представлены под брендом «Руснавгеосеть» [15] Официальный сайт АО «Прин». URL: https://www.prin.ru/ .

Спутниковые геодезические GPS/GNSS-приемники Spectra Precision при цене от 470 000 рублей характеризуются:

• возможностью подключения ко всем спутниковым и корректирующим системам;
• современным чипсетом, который работает по 600 каналам;
• наличием модема, модулей Wi-Fi и Bluetooth;
• непрерывной работой через «горячую» замену батареи.

В сложных городских условиях или в лесу полезна фирменная технология Z-blade — с ее помощью GNSS-сигналы оптимизируются, а спутниковые созвездия комбинируются автоматически или по выбору пользователя.

На заметку

Беспокоиться за сохранность приемника в людных местах не стоит — прибор защищен от кражи и привязан к геолокации. Если оборудование покинет рабочую зону, пользователь получит уведомление, а все функции автоматически заблокируются [16] Официальный сайт дилера «Стройэнерготехника». URL: https://www.geo-spektr.ru/ .

Американские и канадские производители GNSS-приемников

Американские приборы входят в число лучших устройств на рынке ГНСС-приемников.

Trimble

GNSS-приемники Trimble — лидеры по количеству уникальных технологий и внедренных алгоритмов. Многоканальные ГНСС-приемники фиксируют координаты с высокой точностью и имеют следующие характеристики:

• мощный процессор для работы со всеми известными навигационными системами;
• сниженное энергопотребление — заряда аккумулятора хватает на день;
• цифровая обработка поступающих сигналов;
• обмен данными по сотовой сети, Bluetooth и Wi-Fi;
• встроенная память 6 Гб.

Режим работы геодезического приемника Trimble определяет пользователь: статический, кинематический, постобработка, RTK — доступны все варианты. Алгоритм Trimble 360 обеспечивает связь со спутниками даже в условиях сложного рельефа местности. Представленные технологии упрощают работу специалиста и увеличивают ее эффективность: скачивать данные и настраивать приемник можно со смартфона или ПК.

Стоимость приборов высока — начинается с 330 000 рублей за устройство модели R с 220 каналами и доходит до 2,1 млн рублей за комплект оборудования. Расходы на покупку в некоторой степени компенсируются долгим сроком эксплуатации геодезического GPS-приемника: обновление устройства не требуется в течение нескольких лет [17] Официальный сайт авторизованного партнера «Технокауф». URL: https://www.trimblegnss.ru/ .

Javad

GNSS-приемники Javad отличаются функциональностью и точностью. Стоимость многофункционального прибора серии TRIUMPH начинается с 250 000 рублей. Характеристики такого устройства не поражают излишествами:

• 216 каналов;
• подключение к ГЛОНАСС и GPS;
• встроенная антенна;
• соединение по Bluetooth и Wi-Fi;
• объем внутренней памяти 2 Гб.

Более функциональные GNSS-приемники в формате моноблока стоят около 900 000 рублей. Они имеют:

• соединение с 800 каналами;
• подключение к GPS, ГЛОНАСС, BeiDou, Galileo;
• встроенный радиомодем;
• объем памяти до 16 Гб.

Эти устройства работают в режиме RTK до 25 часов при максимальной яркости экрана и при активности модема. Зарядка занимает всего два часа.

GNSS-приемник Javad функционирует как база или ровер [18] Официальный сайт дилера «Русгеоком». URL: https://www.rusgeocom.ru/ . Особенностью геодезических устройств Javad является то, что конфигурации каждого из них может быть расширено под запросы покупателя. Соответственно, для полноценной работы можно купить ГНСС-приемник Javad Triumph в минимальной комплектации, а затем оснастить его необходимыми функциями. Все изменения вносятся через файл конфигурации опций.

NovAtel

Оборудование канадского производителя NovAtel чаще используется в речной и морской навигации. Российский пользователь может собрать персональный ГНСС-приемник на базе платы NovAtel (серия OEM), которая:

• имеет 555 каналов;
• подключается к сигналам GPS, ГЛОНАСС, Galileo, BeiDou, QZSS, IRNSS;
• поддерживает точность измерений до 1 см;
• позиционирует в режиме RTK.

Плата без сбора в полноценный GNSS-приемник стоит от 200 000 рублей.

Особенность геодезического оборудования от Novatel — уникальные алгоритмы сглаживания GLIDE и непрерывного отслеживания SPAN [19] Официальный сайт «Геодетика». URL: https://geodetika.ru/ .

Российские производители GNSS-приемников

4GNSS

4GNSS — бренд разработчика, производителя и поставщика высокоточного ГНСС-оборудования в России и за рубежом. ГК «Ориент Системс» спроектировала универсальный спутниковый геодезический GNSS-приемник DEKART. Бюджетное российское устройство оптимально подходит для кадастровых и геодезических работ — прибор способен определить координаты объекта с сантиметровым уровнем точности.

Компания выпускает две модификации спутникового геодезического приемника: двухчастотный DEKART и многочастотный DEKART S.

Геодезический приемник от 4GNSS имеет свои особенности:

• применяется как база или ровер в режиме RTK;
• работает почти с 1000 каналов;
• управляется с помощью веб-интерфейса или любого полевого ПО с поддержкой NMEA-сообщений;
• стабильно принимает и передает поправки через встроенный 2SIM GSM-модем и 2Вт УКВ-модем;
• поддерживает «горячую» замену батарей.

ГНСС-приемник DEKART разработан с применением практического опыта и вполне способен составить конкуренцию зарубежным аналогам. Большое преимущество устройства в условиях нынешних санкций заключается в том, что при необходимости его навигационный модуль можно заменить на устройство любого производителя [20] Официальный сайт «Ориент Системс». URL: https://orsyst.ru/ .

«РИРВ» — один из российских производителей аппаратуры для геологоразведки, строительства и мониторинга земной поверхности.

Спутниковые геодезические многочастотные GNSS-приемники от «РИРВ» отличаются:

• связью с 36 каналами ГЛОНАСС/GPS;
• непрерывной работой без подзарядки до восьми часов;
• устойчивостью к перепадам температуры от –30 до +50 °C;
• возможностью подключения к внешним устройствам по Bluetooth и VGA.

Аппаратура «Изыскание» устанавливает координаты в режиме реального времени. Данные корректируются с помощью сигналов, которые передаются от контрольно-корректирующих станций по каналу GSM или УКВ [21] Официальный сайт АО «РИРВ». URL: https://rirt.ru/ . Спутниковый геодезический приемник «РИРВ» можно купить только в раздельной комплектации: основное устройство, запасные и монтажные части, программное обеспечение, антенны.

При наличии средств на российском рынке не проблема купить геодезический приемник — выбор устройств широк. При этом важно грамотно подойти к выбору, не переплачивая за интересные, но ненужные функции.

* Рейтинг составлен на основании мнения редакции.

GNSS-оборудование: виды и режимы работы

Системы GPS слежения

В конце 20 века началась разработка спутниковых систем слежения. Сначала GNSS-оборудование создавалось для военных целей. В гражданскую сферу комплексы внедрялись постепенно с 2000 года. Сейчас приемники, сопрягаемые с сателлитами, активно используются для решения общих и специальных задач, погрешность не превышает 2–3 м.

Что такое GNSS

Приборы Global Navigation Satellite Systems представляют собой улавливатели импульсов от спутников, включая ГЛОНАСС, GPS, Beidu, QZZ, SBASS. Размещены указанные комплексы на разных орбитах вокруг Земли (либо над отдельными участками). Наземные трекеры, принимающие сигналы от нескольких сателлитов, называются многочастотными.

Предназначение ГНСС-приемников, согласно инструкции – определение заданных координат на поверхности и в околоземном пространстве. Они показывают не только местонахождение объектов, но и определяют направление движения, скорость. Рабочая техническая схема – вычисление дистанции между спутником и принимаемой антенной трекера.

Применение

Геодезические приборы с GNSS используются на начальных стадиях возведения строительных объектов, дорог и прочих инженерных коммуникаций. С их помощью точно формируют топографические карты, схемы расположения пунктов.

GNSS-оборудование

Прочие сферы применения:

• мониторинг сейсмически активных зон, учет подвижек пластов земной коры;
• поиск полезных ископаемых и ресурсов;
• осуществление кадастровых работ, межевание земель;
• картография, географическая информатика.

НА ЗАМЕТКУ. ГНСС-оборудование увеличивает качество исследований, точность выполняемых операций. Комплексы спутникового позиционирования позволяют получить информацию при сокращении затрат.

Принцип работы

Рассматриваемый прибор действует посредством приема импульса с одного или нескольких спутников, с последующим вычислением дистанции до заданного объекта на планетарной орбите. Для определения координат нужной точки на земной поверхности применяют несколько приемников типа GNSS.

Определение координат происходит с учетом скорости радиоволнового распространения. От сателлита импульс отражается за конкретный период. Прибор учитывает время и частотность отзеркаливания сигнала. На основе полученной информации приемник «ГНСС» анализирует расстояние от спутника до антенны. Обработка данных с нескольких приборов позволяет вычислить точную географическую локацию объекта в пространстве.

К сведению. Во многих приемниках есть функция блокировки для предотвращения несанкционированного использования. При включении приборов нужно вводить код.

Основные компоненты

GNSS-приемники отличаются дизайном, дополнительными возможностями и даже гарантийным сроком. Элементы комплекта приведены в таблице.

Виды GNSS-оборудования

Комплексы спутникового позиционирования делятся на бытовые и профессиональные варианты. Первые версии предназначены для применения обычными пользователями для решения повседневных задач. Профессиональная аппаратура сложнее, эффективнее, задействуется в военной отрасли, геодезии, картографии.

South Galaxy G1 Plus

Популярные системы приведены в таблице.

Приемник

EFT и другие системы GNSS включают в комплекс принимающее устройство. Оно получает импульсы от орбитальных спутников, анализирует их, определяет расположение объекта. Приборы подразделяются на мультисистемы, роверы GPS, ГЛОНАСС, M4 и другие. Принцип работы и конструкция у большинства трекеров схожи, не считая комплектации, дополнительных функций.

К примеру, приемник Trimble R8 GNSS способен выдавать точные сведения при нечетких сигналах. Подобными характеристиками также обладает GPS Leica.

PrinCe i50

Контроллер

КПК служат для визуализации действий ГНСС-приемников в режиме RTK. Контроллер также необходим при настройке сопряжения между компонентами комплекса. КПК отличаются по двум критериям:

1. Программное обеспечение. Лучшим полевым ПО считается Windows (Carlson, Field). На втором месте – «Андроид».
2. Формирующие факторы. К ним относятся общий функционал, размер монитора, блок управления, объем памяти, емкость аккумулятора.

Спутниковая антенна

Современные антенны для станций ГНСС отслеживают орбиты с углом отклонения 3°, при этом точность центра фазы не превышает 2 мм, что минимизирует погрешности в измерениях. Дубляж любого типа принимающих элементов – до 1 мм.

КСТАТИ! Высокоточные показатели достигаются за счет многоточечного подключения, что сводит вероятность потери импульса к нулю. Антенны производительны в плане позиционирования, совместимы с большинством типов GNSS-приемников, эффективны весь срок эксплуатации.

Радиомодем

Этот компонент нужен, чтобы правильно настраивать наземную систему. Прибор представляет собой высокоточное устройство, отвечающее за создание надежного беспроводного канала связи. Он служит для трансляции данных съемок в режиме реального времени. В радиомодем входят ровер и база ГНСС. Монтируют аппарат на штативе, подсоединяют посредством кабеля, сопрягают с наружной антенной.

Примером данного устройства является приемник Прин ГНСС.

Режимы работы GNSS-оборудования

По частотности трекеры можно разделить на три группы:

1. Однонаправленные GPS-трекеры, которые работают на базовой фазе. Скорость медленнее, чем у аналогов, подходят для создания геодезической основы.
2. Двухчастотные приборы. Усовершенствованные версии L1, они точнее, более скоростные.
3. Роверы с поддержкой RTK. Самые современные версии, позволяющие вести топографическую съемку местности.

Static

Метод, позволяющий получить миллиметровую точность. Применяется для передачи координат от известных пунктов к обнаруживаемым объектам. Работа осуществляется с 2 приемниками (базой и ровером). После обработки данных на компьютере выводится расположение определяемых точек. При этом сотрудники профильных компаний могут проводить измерения в разное время, с нескольких трекеров, объединив сведения в единую сеть с последующим расчетом показателей.

Stop & Go

Отличие от «Статики» — посадка ровера над каждой точкой на 3 минуты с дальнейшим перемещением. В русифицированных приемниках L1 такая программа позволяет снимать открытые пространства. Расстояние баз – не более 20 км, время стоянки – около 180 секунд.

Основной современный режим ГНСС-системы. Подходит для топографических процессов. База зависает над известными локациями, передавая правки роверу. Трекер принимает импульсы, выдает свои координаты с максимальной точностью. Погрешность – не более 10 мм.

От чего зависит точность GNSS-приемника

Точность приемника зависит от наличия на пути сигнала деревьев, зданий. Для корректной работы трекера достаточно 4 общих сателлитов. Также негативно сказывается на характеристиках оборудования увеличенное электромагнитное поле, которое создают военные объекты, промышленные комплексы, ЛЭП. Функционирование навигатора ухудшается на большой скорости транспорта.

Где купить GNSS-оборудование

Купить комплексные системы спутникового слежения можно в специализированных магазинах или через официального дилера на торговой онлайн-площадке. Необходимо обращать внимание на бренд, отзывы пользователей, предоставление гарантий. В магазинах могут действовать скидки. Цена приспособлений зависит от комплектации, функционала, категории оборудования. Стоимость бытовых моделей – от 260 000 рублей. Цены на прокат оборудования значительно ниже.

К примеру, цена приемника EFT M1 GNSS варьирует от 179 000 до 250 000 рублей. Стоимость моделей EFT M2 GNSS и EFT M3 GNSS начинается от 300 000 рублей.

GNSS-оборудование используется во многих сферах, обеспечивая ряд важных функций. Пользоваться услугой определения координат можно с ПК или мобильного устройства. Нужно скачать с сайта производителя подходящее приложение на «Виндовс» или Android, запустить, настроить его.