טכנולוגיית RTPK, Real-Time Post-processed Kinematic, עיבוד קואורדינטות בזמן אמת על בסיס הנתונים שנאגרו במהלך המדידה, פותחה בשנת 2020 על ידי מייסד JAVAD GNSS, ומשנת 2021 מוגנת בפטנט עולמי.

  

התכונות העיקריות של RTPK:

•  שימוש בנתונים שנמדדו במצב RTK;

•  עיבוד מאוחר,PP, מבוצע על ידי מקלט GNSS;

•  מייצר פתרון נוסף ואמין בתחנה הניידת;

​

לעיבוד מאוחר עם RTPK נדרשות מדידות לווייניות בתחנת הבסיס, שידור בפורמט RTCM 3, ושמירת הנתונים כקובץ במקלט הנייד.

כל מקלטי JAVAD GNSS מאפשרים פתרון זה.

​

החישובים מבוצעים על ידי מעבד RISC, אשר בו זמנית מעבד את אותות לוויינים, שומר על תקשורת עם תחנת הבסיס ופועל במצב RTK.

אלגוריתם העיבוד דומה לשירות המקוון של JAVAD לעיבוד נתונים DPOS (Data Processing online Service), אשר הוכיח את עצמו בארצות הברית במהלך 7 שנות פעילותו האחרונות. שירות DPOS מעבד למעלה מ-100,000 בקשות בחודש.

שיטת ה-RTPK החדשה כבר זכתה להכרה רבה מאלפי מודדים אמריקאים ומרחבי העולם שמשתמשים בה בצורה שוטפת בשטח.

​

הבעיות הנוכחיות ב-  RTK

הבעיה העיקרית ב-RTK היא אימות פתרונות ה- FIX. מערכות ניווט לווייני גלובליות חדשות מאפשרות להתגבר על בעיה זו.

לפני זמן לא רב, כאשר רק אותות מלוויני ה GPS ו-GLONASS היו זמינים, הפתרונות היו ברמת אמינות טובה.

המצב השתנה באופן מהותי עם הופעתן של מערכות לוויין חדשות כמו גלילאו, ביידו ו- QZSS. עם האפשרות לביצוע תצפיות במקביל

אל מספר רב של לוויינים המשדרים אותות בשלוש רוחבי פס שונים, ההסתברות לבחירה אקראית של פתרונות לא נכונים גדלה באופן קריטי. בפועל, מדידה בודדת ב- RTK אינה מבטיחה פתרון באמינות גבוהה. ניתן לקבוע במדויק את הקואורדינטות רק כאשר מבוצעות מדידות פאזה והמספר השלם של אורכי הגל נפתר בצורה טובה ומהימנה. אבל שר"ב נמוך של הפתרון או PDOP טוב אינם מהווים מדד לקביעת מהימנות הפתרון של מהמספר השלם של אורכי הגל. ברוב המקרים, המודד נאלץ למדוד את אותה נקודה פעמיים לפחות בגבהי אנטנה שונים דבר אשר מגדיל את הזמן המושקע בכל נקודה.

אילו פתרונות נוספים יכולים יצרני ציוד GNSS לספק? אחת האפשרויות הפופולריות ביותר היא לעבד את אותות ה- GNSS בנפרד ובשילובים אקראיים. הפתרונות הבלתי תלויים מושווים לפי ערכי הקואורדינטות עם אומדני הדיוק של כל פתרון. כאשר יש התאמה בין הפתרונות השונים מחושב פתרון סופי כממוצע משוקלל של הפתרונות הבודדים. גישה זו מפחיתה את עומס החישוב, ומאפשרת לבצע אותו על מעבדים הזקוקים לפחות אנרגיה. במקביל, אמינות הפתרון עולה.

לעיבוד הנתונים בנפרד יש חסרונות משמעותיים. ראשית, לא ברור באילו קריטריונים יש להשתמש כדי לשלב אותות ממערכות GNSS שונות כדוגמת GPS + GLONASS, Galileo + Beidou וכדומה. הרלוונטיות של שילובים עשויה להשתנות באופן משמעותי עקב התפתחות המתמדת של מערכות GNSS. חיסרון נוסף, חשוב עוד יותר הוא הוא פגיעה ב "פתרון הצף" (floating solution) עקב ירידת בטיב פרוס הלוויינים.

הפתרון הקבוע (fixed solution) מחושב על סמך הפתרון הצף, וכולל את חישוב הקואורדינטות והמספר השלם של אורכי הגל. עם זאת, הקואורדינטות אינן המטרה של הפתרון הצף כי אם חישוב מטריצת השונות ופתרון ראשוני של מספר אורכי הגל השלמים.

ובכל זאת, מכיוון שיש קורלציה בין הפרמטרים, אפשרויות החיפוש יהיו תלויות גם בדיוק הקואורדינטות המתקבלות מהפתרון הצף. דיוק הקואורדינטות שצוין, תלוי במספר הלוויינים המשתתפים בפתרון ובגיאומטריה שלהם, במילים אחרות, בפרוס הגיאומטרי (PDOP) שלהם.

כידוע, אלגוריתמי ה-RTK מבוססים על סינון נתונים פשוט. כל מדידה יכולה להוות את הבסיס לקביעת מספר השלם של אורכי הגל ושיפור פתרון המיקום. הקריטריון לקבלת פתרון קבוע מבוסס בעיקרו על ערך הניגודיות, המחושב על פני פרק זמן מוגבלת. הודות לגישה זו, אלגוריתם RTK יכול לאתחל מדידות פאזה בפרקי זמן קצרים בהתבסס על מדידות טובות, לשמור על הפתרון הקבוע (fixed), ואז לשפר אותו עם כל מדידה חדשה גם במקרה של מדידות פאזה באיכות נמוכה. באופן מסורתי, בעיבוד מאוחר לא נוקטים בגישה זו. ניתוח של מערכה של מדידות דורש מספר איטרציות כדי לזהות ולהסיר מדידות חריגות פעולה שלוקחת לא מעט זמן. לכן, עיבוד מאוחר לרוב אינו יעיל, ו-RTK הייתה השיטה המועדפת לסביבות מאתגרות.

באלגוריתמי הסינון מעורבים פרמטרים אמפיריים רבים המהווים בסיס להגדרות עיבוד – משקל מדידות הקוד ומדידות הפאזה, גורם הזמן להפחתת המשקל של מדידות ישנות, הערכת הרעש האקראי במערכת, מישקול המדידות כתלות בזווית הגובה ואזימוט וכו'. על ידי התאמת פרמטרים אלו, אותו מנוע המשמש במדידות RTK יכול להשיג תוצאות טובות משמעותית בעיבוד מאוחר מאשר בזמן אמת.

​

יתרונות שיטת RTPK

RTPK עושה שימוש ביתרונות שיטת החישוב של עיבוד מאוחר ושל RTK. אלגוריתם הפתרון הדו-כיווני מאפשר לאתחל את מדידות הפאזה, כלומר, להשיג פתרון קבוע, ולהגדיל את מספר המדידות המשמשות לחישוב קואורדינטות.

כל אותות ה-GNSS הזמינים מעובדים יחד כדי למקסם את ה-PDOP.

עם RTPK, אין צורך לבצע העמדות חוזרות ונשנות באותה נקודה. הפרמטרים בהם עושים שימוש נקבעים בעזרת מבחני השערה סטטיסטיים העושים שימוש בכל סט התצפיות שבוצעו. אימות הפתרון של מספר אורכי הגל השלמים מתבצע בתוך אלגוריתם החיפוש המקורי על ידי השוואת הפתרונות החלקיים בשלב עיבוד מטריצת השונות. הדיוק של הקואורדינטות המחושבות יהיה טוב יותר מאשר שימוש בשיטת RTK.

זמן העיבוד המאוחר במקלטים השונים של JAVAD הוא חלקי שניה מזמן התצפית. זמן המדידה המומלץ מתחת לצמרות עצים הוא 6 דקות. בסביבה פתוחה 1-10 שניות מספיקות. לפיכך, ניתן לומר ש-RTPK היא שיטת כמו שיטת ה RTK, כי עיבוד הנתונים, ברוב המקרים, לוקח בערך שנייה אחת.

אם הקשר בין המקלט הנייד למקלט הקבוע אובד, אפשר להוריד את קובץ המדידות שהתקבל בתחנת הבסיס למקלט הנייד ולקבל פתרון ישירות בשטח. זה יכול מאוד לעזור במקרים רבים.

השימוש בטבלת כיול אנטנה מלאה, המתחשבת בתלות בזווית הגובה של הלוויין ובאזימוט, מגדילה משמעותית את הדיוק בחישוב הרכיב האנכי של הפתרון. ההבדל בין פתרונות במרחקים של עד 15 ק"מ בתנאים רגילים הוא 1-3 מ"מ בכל שלוש הממדים.

​

דוגמה להשוואת RTK ו-RTPK בתנאים קשים

במהלך בדיקה זו הוצב מקלט TRIUMPH-LS ליד קיר לבנים של בית המוקף בעצים ישנים. בשל החזרים משניים (multipath) חזקים תנאי המדידה במקום גרועים בכל קנה מידה. המקלט קולט אותות מ-GPS, GLONASS, Galileo, Beidou ו-QZSS. פתרונות המיקום ב- RTK ו-RTPK תועדו אוטומטית כל 2 דקות.

ניתוח התוצאות מראה ש-RTK הניב 45 פתרונות fixed ו-RTPK הניב 93 פתרונות.

ה-TRIUMPH-3 יכול לבצע השוואה אוטומטית בין הפתרונות, ואם הם תואמים, לרשום את התוצאה. הבדיקות הראו שגישה זו מספקת מהימנות גבוהה של הפתרון הקבוע (מעל 99.99%).

​

עיבוד בסיס ארוך

מידול מתקדם של אפקט הטרופוספירה, זמין במנועים הפועלים במצב עיבוד זמן בלתי מוגבל, מאפשר מיקום אמין במרחקים גדולים מתחנת הבסיס. לעומת זאת, RTK קונבנציונלי אינו מומלץ למרחקים של יותר מ-40 ק"מ מתחנת הבסיס.