La risoluzione delle ambiguità nella tecnologia di posizionamento puntuale preciso (PPP) è un metodo che risolve le ambiguità intere nelle misurazioni della fase della portante. L'obiettivo principale è far progredire il PPP da un'accuratezza a livello centimetrico a un'affidabilità a livello millimetrico. Lo sblocco di questi valori interi consente al PPP di migliorare la precisione del posizionamento e di ridurre i tempi di convergenza. L'approccio che combina il PPP con la risoluzione delle ambiguità (AR), spesso chiamato PPP-AR, sfrutta bias di fase e codice accuratamente modellati, nonché prodotti di clock satellitari ad alta fedeltà.
Il processo di risoluzione delle ambiguità serve a ridurre le incertezze e consente allo stimatore di trattare le misurazioni di fase come numeri interi fissi. Questo, a sua volta, ha l'effetto di migliorare l'affidabilità e la precisione. Abbiamo studiato l'interoperabilità e la convalida incrociata dei prodotti di bias di fase generati da più centri di analisi. L'obiettivo di questa analisi è incoraggiare standard coerenti, facilitare la combinazione dei risultati e promuovere l'implementazione in tempo reale.
In pratica, la risoluzione delle ambiguità all'interno del PPP ha dimostrato di accelerare la convergenza, migliorare i tassi di fix e rafforzare l'integrità della posizione, anche in condizioni di segnale difficili. Con l'espansione delle costellazioni GNSS e il miglioramento delle tecniche di modellazione, il PPP con risoluzione delle ambiguità sta emergendo come uno strumento chiave per applicazioni ad alta precisione, che vanno dal rilevamento alla navigazione autonoma.
SBG Systems ha sviluppato una nuova tecnologia chiamata Orbi AR (Ambiguity Resolution), che offre un'accuratezza a livello centimetrico con GNSS senza fare affidamento su stazioni di riferimento locali o infrastrutture terrestri dense.
Perché usare Orbi AR invece di RTK?
In questa sezione esamineremo i fattori critici — tra cui la velocità di implementazione, la resilienza operativa e l'esperienza utente — che stanno spostando l'equilibrio, fornendo una chiara motivazione per scegliere la versatilità e l'accessibilità di Orbi AR rispetto ai vincoli convenzionali dell'RTK nei cantieri moderni e complessi.
RTK – GNSS Differenziale
L'RTK funziona con due ricevitori:
- Un ricevitore della stazione base è configurato in una posizione nota e fissa; calcola gli errori confrontando la sua posizione nota con il segnale GNSS che riceve.
- Un rover (statico/cinematico) che riceve le correzioni degli errori da un ricevitore di una stazione base vicina e le applica al proprio segnale per ottenere una posizione relativa altamente precisa.
La precisione è molto elevata, ma il rover deve essere relativamente vicino alla stazione base (tipicamente da 10 a 30 km a seconda delle condizioni atmosferiche), poiché molti errori (come i ritardi atmosferici) sono locali.
Orbi AR – Posizionamento Puntuale di Precisione
Invece di utilizzare una singola stazione base locale per trovare gli errori relativi, Orbi AR utilizza dati di correzione disponibili a livello globale per calcolare la propria posizione assoluta con elevata precisione, in modo completamente indipendente. La correzione globale include informazioni altamente precise sull'orbita e sul clock dei satelliti, nonché modelli per i ritardi atmosferici.
| Caratteristica | Orbi AR | RTK |
|---|---|---|
| Stazione base locale | Non necessaria | Necessaria |
| Copertura | Globale | Locale (Singola base entro 30 km; VRS entro 80 km) |
| Precisione | Statica 2-5cm in 2 sigma Cinematica 2-3cm in 1 sigma | Centimetro (cm) |
| Configurazione | Semplice (solo un ricevitore) | Complesso (richiede l'installazione di una base locale) |
In termini semplici, si può immaginare la differenza come quella tra due studenti che si preparano per un esame. L'RTK è come uno studente che segue lezioni private, dove un tutor ha già la risposta corretta e usa la sua esperienza per aiutare l'altro a correggere gli errori.
Orbi AR, d'altra parte, è come un singolo studente che lavora da solo ma controlla attentamente le proprie risposte confrontandole con un libro. Sebbene il tutor privato possa essere leggermente più preciso, è molto più difficile da configurare e più costoso. E sebbene entrambi gli approcci portino a risultati accurati, il modo in cui si ottengono le correzioni — tramite un tutor nelle vicinanze (RTK) o una risorsa disponibile a livello globale (PPP) — è ciò che li distingue.
Come funziona Orbi AR?
Un ricevitore GNSS standard è soggetto a diversi errori significativi:
- Errori nell'orbita del satellite: Il satellite non si trova esattamente dove il suo messaggio di trasmissione indica.
- Errori nell'orologio del satellite: L'orologio atomico del satellite presenta errori di temporizzazione minimi, ma significativi.
- Ritardi atmosferici: La ionosfera e la troposfera rallentano e deviano i segnali GNSS.
Questi errori di trasmissione e di temporizzazione si combinano per produrre imprecisioni nella posizione calcolata dal ricevitore. Per ulteriori spiegazioni, consultare i GNSS e le loro fonti di errore e l'effetto degli errori atmosferici sull'elaborazione RTK e PPK.
Il principio fondamentale di Orbi AR è quello di raffinare gli errori sopra menzionati utilizzando dati di correzione precisi:
- L'International GNSS Service-IGS calcola l'orbita esatta e l'errore esatto dell'orologio per ogni satellite con estrema precisione.
- Una Rete Globale di Stazioni di Riferimento è operativa in tutte le regioni e applica algoritmi complessi per la determinazione dell'orbita e la stima del bias di fase del satellite.
- Una volta generato il bias di fase, una fase di verifica dedicata viene operata presso diverse stazioni di controllo, controllando ogni misurazione satellitare utilizzata con il set di correzioni.
- Utilizza osservazioni GNSS a doppia frequenza per mitigare il ritardo ionosferico, ottenere misurazioni prive di ionosfera senza fare affidamento a modelli ionosferici esterni
- Modellazione avanzata viene applicata per stimare e risolvere matematicamente il ritardo dovuto alla troposfera.
Vantaggi chiave di Orbi AR
Orbi AR rappresenta un progresso fondamentale nel modo in cui i dati geospaziali precisi vengono raccolti, visualizzati e utilizzati sul campo, andando ben oltre i vincoli tradizionali del posizionamento solo satellitare. Di seguito sono elencati i principali vantaggi di Orbi AR:
- Copertura globale: raggiungimento di un'elevata precisione in mezzo all'oceano, in un deserto o in qualsiasi località remota senza la necessità di una stazione base locale.
- Elevata precisione: fornitura di un posizionamento a livello centimetrico [Rapporto di prova in arrivo]
- Coerenza tra le regioni: fornire una precisione uniforme a livello mondiale.
- Tempo di convergenza rapido: la tecnica moderna riduce il tempo necessario per raggiungere una precisione a livello centimetrico
- Scalabilità: ideale per applicazioni di massa e globali poiché non sono richieste stazioni di riferimento locali.
- Convenienza economica: riduzione della dipendenza da reti di correzione terrestri dense, abbassando i costi dell'infrastruttura.
Orbi AR nel software Qinertia
Qinertia, il software di Post-Elaborazione, porta Orbi AR a un livello superiore combinandolo con il Geodesy Engine e le tecnologie di elaborazione di Qinertia.
Geodesy Engine: Trasformare la precisione di Orbi AR in contesto locale
Mentre le soluzioni Orbi AR forniscono posizioni altamente precise, una sfida significativa rimane per gli utenti finali: tradurre questi risultati da ITRF 2020 in un datum locale per il confronto con punti di riferimento noti. Questo passaggio cruciale spesso richiede complesse trasformazioni geodetiche, comportando un alto rischio di errore per i non esperti.
Qinertia affronta direttamente questa sfida con il suo motore geodetico integrato. Questo motore dispone di un database completo di trasformazioni pubbliche, consentendo una conversione delle coordinate fluida e precisa. Gestendo internamente tutte le trasformazioni di datum, il motore di Qinertia elimina una delle principali fonti di potenziale errore. Garantisce che le posizioni derivate da PPP siano espresse automaticamente e correttamente nel sistema di coordinate desiderato dall'utente, rendendo l'intero flusso di lavoro, dai dati grezzi ai risultati utilizzabili e localizzati, più semplice e affidabile.
Tecnologia di elaborazione: Fusione di Orbi AR con IMU per un'affidabilità senza pari
Il core di elaborazione di Qinertia è progettato per massimizzare l'affidabilità di Orbi AR, impiegando la tecnologia forward, backward e merge, che migliora il tempo di convergenza, riduce il rumore e rafforza l'affidabilità.
Inoltre, la modalità di elaborazione PPP ad accoppiamento stretto fonde le misurazioni grezze dal ricevitore GNSS e le combina con una IMU a un livello fondamentale per una soluzione di navigazione più robusta e continua. L'accoppiamento stretto con una IMU fornisce vincoli aggiuntivi, contribuendo a ridurre i tempi di convergenza e accelerando significativamente la riconvergenza dopo la perdita di segnale.
Orbi AR nel Qinertia Cloud
Qinertia Cloud una piattaforma web avanzata basata su cloud GNSS , sviluppata da Qinertia. Sfruttando la tecnologia Orbi AR all'avanguardia, Qinertia Cloud i GNSS grezzi in risultati ad alta precisione direttamente nel browser web.
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