GPS w codziennym języku stał się synonimem nawigacji satelitarnej – a przecież GPS to tylko jeden z kilku systemów, które są zbierane pod wspólnym pojęciem GNSS. Dla robustnych laptopów, tabletów i urządzeń sterujących w terenie ta różnica ma praktyczne znaczenie: to, którego systemu używa urządzenie, ile konstelacji satelitarnych może analizować odbiornik i czy dodatkowo przetwarzane są dane korekcyjne RTK, decyduje o tym, czy ostatecznie osiągnięta zostanie dokładność pozycji rzędu kilku metrów, czy kilku centymetrów. Ten artykuł wyjaśnia różnicę między GPS a GNSS, pokazuje, jakie systemy satelitarne są stosowane w ofercie RobustBook, co dodatkowo daje RTK, jakie warunki są do tego potrzebne – i porządkuje, w których obszarach zastosowań wystarcza dokładność metrowa, a gdzie potrzebna jest dokładność centymetrowa.
Czym różni się GPS od GNSS?
GPS oznacza Global Positioning System i pierwotnie odnosi się wyłącznie do systemu nawigacji satelitarnej obsługiwanego przez USA. Ponieważ GPS był pierwszym dostępnym na całym świecie systemem i przez dekady pozostawał najbardziej znanym, nazwa ta jest w codziennym języku często używana jako zbiorcze określenie nawigacji satelitarnej w ogóle – technicznie nie jest to poprawne. GNSS oznacza Global Navigation Satellite System i jest nadrzędnym pojęciem dla wszystkich systemów nawigacji satelitarnej, które dostarczają dane o pozycji na całym świecie lub regionalnie, a więc GPS i pozostałych systemów opisanych w kolejnym rozdziale.
Ta różnica to więcej niż samo wyjaśnienie terminologii: moduł odbiorczy obsługujący wyłącznie GPS może korzystać tylko z satelitów amerykańskich. Moduł zdolny do GNSS może natomiast dodatkowo korzystać z satelitów innych systemów i dzięki temu liczyć jednocześnie z większą liczbą satelitów – co szczególnie w otoczeniu o ograniczonej widoczności nieba, na przykład między budynkami, pod koronami drzew czy na zboczach, czyni wyznaczanie pozycji bardziej stabilnym. Kilka urządzeń w ofercie RobustBook jest odpowiednio wyposażonych nie w czysty GPS, lecz w moduły GNSS, które analizują kilka konstelacji jednocześnie.
Jakie systemy satelitarne należą do GNSS?
Obok amerykańskiego GPS do GNSS zaliczają się rosyjski GLONASS, europejski Galileo, chiński BeiDou i japoński, regionalnie działający QZSS. Kilka urządzeń RobustBook wyraźnie podaje w swoim wyposażeniu łącznościowym, które z tych systemów są obsługiwane:
- RuggON VIKING II 07A i RuggON SOL 7 są wyposażone w GNSS obejmujący GPS, GLONASS, Galileo i BeiDou.
- RuggON VULCAN 10A podaje GNSS z GPS, Galileo i GLONASS.
- RuggON VULCAN 10X ma opcjonalnie GNSS z GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou i QZSS.
- RuggON VORTEX 07X oferuje opcjonalnie GNSS z GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou i QZSS – uzupełniony o Dead-Reckoning lub RTK jako opcję.
- Fieldbook N101 oferuje GNSS jako opcję gniazda rozszerzeń obok LoRa, AV-IN, CAN i UART – tutaj nawigację satelitarną można domontować modułowo, zamiast montować ją na stałe.
Ile konstelacji może analizować odbiornik, wpływa bezpośrednio na niezawodność wyznaczania pozycji: im więcej satelitów z im większej liczby systemów jest jednocześnie widocznych, tym stabilniej działa obliczanie pozycji także przy częściowo zasłoniętym widoku nieba.
Jak dokładny jest zwykły odbiornik GNSS?
Standardowy odbiornik GNSS, wbudowany w tablety i laptopy, oblicza własną pozycję na podstawie różnic czasu propagacji sygnałów kilku satelitów. Bez dodatkowych danych korekcyjnych osiągalna dokładność wynosi typowo kilka metrów – wystarczająco do nawigacji, wyznaczania lokalizacji w terenie, wyznaczania trasy do najbliższego miejsca interwencji lub zgrubnego przypisania zbioru danych do pozycji. Jak dokładne w konkretnym przypadku jest wyznaczanie pozycji, zależy od kilku czynników: liczby widocznych satelitów, ich geometrycznego rozmieszczenia na niebie, zasłonięć przez budynki, roślinność lub teren oraz zakłóceń, takich jak propagacja wielodrogowa, czyli odbicie sygnałów od powierzchni. Dla przeważającej liczby zastosowań w terenie i na budowie – na przykład nawigacji, śledzenia pojazdów lub zespołów mobilnych, czy zgrubnego geoodniesienia zdjęć i dokumentacji – ta dokładność metrowa jest wystarczająca.
Co dodatkowo daje RTK?
RTK oznacza Real Time Kinematic i jest metodą, która poprawia dokładność pozycji odbiornika GNSS z kilku metrów do zakresu centymetrów. Zamiast polegać wyłącznie na sygnałach satelitarnych, odbiornik zdolny do RTK porównuje swój pomiar w czasie rzeczywistym z danymi korekcyjnymi z znanej pozycji referencyjnej. Ponieważ pozycja referencji jest dokładnie znana, można wyeliminować błędy sygnału i atmosfery, które pozostają przy samodzielnym pomiarze satelitarnym. Wynikiem jest znacznie dokładniejsze wyznaczanie pozycji, jakie potrzebne jest na przykład do sterowania systemami bezzałogowymi: RuggON SPARK 7 GSS RTK Android 14 Flight Controller nosi RTK już w nazwie i według opisu producenta służy jako robustna stacja naziemna do precyzyjnego sterowania systemami bezzałogowymi (UAV/UGV), wyposażona w dedykowany GNSS. Także RuggON VORTEX 07X wymienia RTK wyraźnie jako obsługiwaną opcję.
Czego RTK potrzebuje w praktyce?
RTK nie działa wyłącznie z samego odbiornika, lecz wymaga źródła danych korekcyjnych. Istnieją do tego zasadniczo dwie drogi: własna stacja referencyjna lub bazowa, która stoi na dokładnie zmierzonym punkcie i przesyła swoje własne odchylenia w sposób ciągły do ruchomego odbiornika – „rovera" – lub usługa korekcyjna, która udostępnia dane korekcyjne z sieci stacji referencyjnych przez sieć komórkową. W obu przypadkach odbiornik potrzebuje ciągłego połączenia danych, aby otrzymywać dane korekcyjne w czasie rzeczywistym – przy własnej stacji bazowej zwykle przez radio, przy usłudze korekcyjnej przez połączenie komórkowe. Bez tego połączenia urządzenie zdolne do RTK spada do zwykłej dokładności GNSS rzędu metrów. Właśnie dlatego łączność – czy to przez antenę radiową, czy przez sieć komórkową – jest integralną częścią każdej konfiguracji RTK, a nie tylko szczegółem akcesoriów.
Dedykowany GPS lub kombinacja GPS-LTE: opcje łączności w ofercie RobustBook
W przypadku kilku modeli Durabook w ofercie wyposażenie GPS można wybrać podczas konfiguracji – i tutaj jest ważne wykluczenie, które powinni znać zainteresowani. W modelach Durabook R8 (włącznie z wariantem R8-EX) i Durabook R11 oraz Durabook R11L do wyboru są według konfiguratora dwie wzajemnie wykluczające się drogi: albo „Multi-Carrier 4G LTE Mobile Broadband + GPS combo", gdzie łączność komórkowa i GPS działają wspólnie przez jeden moduł, albo „Dedicated GPS", samodzielny moduł odpowiedzialny wyłącznie za GPS. Kto potrzebuje jednocześnie łączności komórkowej i GPS, wybiera w tych modelach opcję kombi; kto potrzebuje wyłącznie GPS bez modułu komórkowego, wybiera wariant dedykowany. Kombinacja obu w tych modelach według konfiguratora nie jest przewidziana.
W Durabook U11I wyposażenie jest zbudowane inaczej: tutaj dedykowany GPS jest dostępny samodzielnie, ale według konfiguratora można go dodatkowo łączyć z łącznością komórkową 4G LTE lub 5G przez antenę RF Pass-Through – udokumentowanego wykluczenia jak w R8 czy R11 dla U11I nie podano. Podobnie w Durabook S14I: tam dedykowany GPS jest dostępny zarówno samodzielnie, jak i w kombinacji z łącznością komórkową 4G LTE lub 5G plus antena RF Pass-Through. W Durabook Z14I dedykowany GPS należy do listy wyposażenia, uzupełniony o złącze RF Pass-Through dla WWAN, GPS i WLAN. W Durabook S15AB GPS jest według opisu produktu na stałe zintegrowany – opcjonalny moduł 4G LTE można zamówić niezależnie od tego dodatkowo.
Dla praktyki oznacza to: kto przy konfiguracji urządzenia Durabook zamawia GPS, powinien wcześniej wyjaśnić, czy jednocześnie potrzebne jest połączenie komórkowe – ponieważ nie przy każdym modelu możliwa jest każda kombinacja. Pełny przegląd wiersza GPS/LTE dla każdego modelu dostarcza tabela porównawcza laptopów i tabela porównawcza tabletów.
Gdzie wystarcza dokładność metrowa – a gdzie potrzebne są centymetry?
Nie każdy obszar zastosowania wymaga tej samej dokładności. Poniższe trzy przykłady z terenu i budowy pokazują, gdzie wystarcza dokładność metrowa, a gdzie sensowne staje się wsparcie RTK.
Pomiary i obmiar
Do pomiaru działek, budowli lub tras przewodów, a także do obmiaru na budowie standardowa dokładność odbiornika GNSS z reguły nie wystarcza – tutaj liczy się każdy centymetr, ponieważ odchylenia przekładają się bezpośrednio na plany, obliczenia ilości i rozliczenia. Odpowiednio w opisie producenta Durabook R11 wyraźnie mowa jest o „technikach i geodetach", którzy w terenie muszą mieć dostęp do danych w czasie rzeczywistym – uzupełnione o łączność GPS i 4G LTE. Do zadań, w których faktycznie potrzebna jest dokładność centymetrowa, dodatkowo potrzebna jest korekcja RTK z poprzednich rozdziałów, na przykład przez zdolne do RTK urządzenie dodatkowe, takie jak RuggON VORTEX 07X. Na stronie branżowej Budownictwo znajdują się robustne tablety i laptopy, które są konfigurowane do pracy na budowie z opcjonalnym modułem LTE/GPS.
Rolnictwo precyzyjne
W rolnictwie sterowanie wspomagane satelitarnie jest od dawna ustabilizowane: na stronie branżowej Leśnictwo i rolnictwo opisano, że traktory prowadzone przez GPS od lat zyskują na popularności i są realizowalne w terenie za pomocą robustnych tabletów RobustBook. Do prostego automatycznego prowadzenia na polu lub dokumentacji obrobionych powierzchni dokładność metrowa często wystarcza. Jeśli natomiast ślady przejazdu mają dokładnie się do siebie przylegać, aby uniknąć nakładania się lub luk przy siewie, nawożeniu czy żniwach – klasyczne rolnictwo precyzyjne w węższym sensie – potrzebna jest znacznie wyższa dokładność, jaką dają metody korekcji RTK.
Sterowanie dronami i lotem (UAV/UGV)
Najwyraźniej widać zapotrzebowanie na dokładność centymetrową przy sterowaniu systemami bezzałogowymi: RuggON SPARK 7 GSS RTK Android 14 Flight Controller nosi odniesienie do RTK już w nazwie i jest wyraźnie zaprojektowany jako stacja naziemna dla UAV/UGV z dedykowanym GNSS – z dwoma joystickami z efektem Halla i programowalnymi przyciskami do sterowania misją. Uzupełniająco Durabook GC-R8 oferuje robustną stację sterowania naziemnego z joystickiem z efektem Halla, 5-kierunkowym krzyżakiem sterującym i przyciskami chronionymi przez Flip-Guard do obsługi systemów bezzałogowych, zaprojektowaną do integracji z tabletem Durabook R8.
GPS, GNSS i RTK w ofercie RobustBook – przegląd
Podsumowując, w ofercie znajdują się trzy poziomy wyposażenia: czysty lub dedykowany GPS jako samodzielny moduł, moduły GNSS z kilkoma konstelacjami satelitarnymi dla bardziej stabilnego wyznaczania pozycji, oraz – przy wybranych stacjach naziemnych i urządzeniach panelowych – dodatkowo wsparcie RTK dla dokładności centymetrowej. Jakie wyposażenie nosi dany model, zależy od klasy urządzenia: przy tabletach i laptopach Durabook na pierwszy plan wysuwa się zwykle wybór między dedykowanym GPS a kombinacją GPS-LTE, podczas gdy stacje naziemne i komputery panelowe RuggON są zaprojektowane z kilkoma systemami satelitarnymi i opcjonalnym wsparciem RTK do sterowania systemami bezzałogowymi. Kto chce skonfigurować konkretne urządzenie, znajdzie pełną, sprawdzoną listę wyposażenia na odpowiedniej stronie produktu oraz w tabeli porównawczej tabletów.
Często zadawane pytania
Czy GPS to to samo co GNSS?
Nie. GPS to amerykański system satelitarny i tym samym tylko jeden z kilku. GNSS jest nadrzędnym pojęciem zbiorczym dla wszystkich systemów nawigacji satelitarnej, w tym GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou i QZSS.
Czy zwykły odbiornik GPS wystarcza do pomiarów?
Z reguły nie. Standardowy odbiornik osiąga bez danych korekcyjnych typowo dokładność rzędu metrów. Do pomiarów i obmiarów, gdzie potrzebna jest dokładność centymetrowa, dodatkowo potrzebne są dane korekcyjne RTK.
Co konkretnie jest potrzebne do RTK?
Odbiornik zdolny do RTK oraz ciągłe źródło danych korekcyjnych – albo własna stacja bazowa z połączeniem radiowym do rovera, albo usługa korekcyjna, która udostępnia dane przez sieć komórkową.
Czy przy każdym urządzeniu RobustBook mogę zamówić jednocześnie GPS i LTE?
Nie przy każdym modelu. W Durabook R8, R8-EX, R11 i R11L „Dedicated GPS" i „4G LTE + GPS combo" według konfiguratora wzajemnie się wykluczają. W Durabook U11I i S14I dedykowany GPS i łączność komórkową można natomiast łączyć.
Które urządzenia w ofercie obsługują RTK?
RuggON SPARK 7 GSS RTK Android 14 Flight Controller nosi RTK już w nazwie produktu i jest zaprojektowany jako stacja naziemna dla UAV/UGV. RuggON VORTEX 07X wymienia RTK wyraźnie jako obsługiwaną opcję.
Kiedy wystarcza GPS, a kiedy potrzebne jest RTK
GPS to pojedynczy system satelitarny, GNSS to zbiorcze pojęcie dla wszystkich porównywalnych systemów na świecie – GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou i QZSS. Zwykły odbiornik GNSS osiąga bez dodatkowych danych korekcyjnych typowo dokładność rzędu metrów, wystarczającą do nawigacji, śledzenia i zgrubnego geoodniesienia. RTK poprawia tę dokładność do zakresu centymetrów, ale wymaga do tego ciągłego połączenia ze stacją bazową lub usługą korekcyjną. W ofercie RobustBook zakres sięga od dedykowanego GPS przez wielosystemowe moduły GNSS po zdolne do RTK stacje naziemne, takie jak RuggON SPARK 7 GSS RTK Android 14 Flight Controller – jakie wyposażenie pasuje, zależy od danego obszaru zastosowania, od prostego wyznaczania lokalizacji w terenie po sterowanie systemami bezzałogowymi z dokładnością centymetrową.
W razie pytań dotyczących odpowiedniego wyposażenia GPS, GNSS lub RTK dla Państwa konkretnego obszaru zastosowania zespół RobustBook chętnie pomoże w wyborze odpowiedniego modelu.