เมื่อพูดถึงการระบุตำแหน่ง ถือเป็นสิ่งที่เราคุ้นเคยกันดีในยุคข้อมูลข่าวสารนี้ ทุกวันนี้ทุกคนมีสมาร์ทโฟน และเราใช้แอปที่เกี่ยวข้องกับแผนที่และการนำทางทุกวัน แอปเหล่านี้ใช้เทคโนโลยีระบุตำแหน่ง เมื่อพูดถึงเทคโนโลยีระบุตำแหน่ง ผู้คนมักจะนึกถึงคำศัพท์เช่น GPS และ Beidou ซึ่งล้วนเป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวเทียมนำทางทั่วโลก (GNSS) ดาวเทียมเหล่านี้ที่บินอยู่ในอวกาศทำให้สมาร์ทโฟนของเรามีความสามารถในการระบุตำแหน่งและให้บริการนำทางแก่เรา

ข้อมูลข้างต้นเป็นที่รู้จักกันดี ตอนนี้ ผมจะแนะนำแนวคิดที่หลายคนอาจไม่คุ้นเคย แนวคิดนี้เกี่ยวข้องกับดาวเทียมและเป็นเทคโนโลยีการระบุตำแหน่งที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรม ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในการทำงานและชีวิตประจำวันของเราอย่างมาก เรียกว่า RTK แล้ว RTK คืออะไรกันแน่ ทำไมเราถึงต้องใช้ในเมื่อเรามีดาวเทียมอยู่แล้ว มีลักษณะอย่างไร และทำงานอย่างไร ไม่ต้องกังวล ผมจะอธิบายทีละอย่าง

RTK คืออะไร?

RTK ย่อมาจาก Real-Time Kinematic เป็นเทคโนโลยีที่ให้การระบุตำแหน่งแบบไดนามิกแบบเรียลไทม์ ชื่อเต็มคือ Real-Time Kinematic Carrier-Phase Differential Technology แม้ว่าเทคโนโลยีนี้อาจดูเป็นมืออาชีพ แต่หลักการพื้นฐานนั้นไม่ซับซ้อน กล่าวโดยสรุป RTK เป็นเทคนิคที่ช่วยเหลือ GNSS

ทำไมเราจึงต้องช่วยเหลือ GNSS? ก็เพราะว่า GNSS มีข้อจำกัด! การระบุตำแหน่งผ่านดาวเทียมอาจเกิดข้อผิดพลาดได้ ข้อผิดพลาดเหล่านี้เกิดจากปัจจัยภายในและภายนอก ตัวอย่างเช่น ข้อผิดพลาดเกิดขึ้นเมื่อสัญญาณดาวเทียมผ่านชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์และโทรโพสเฟียร์ แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดอื่นๆ ได้แก่ เอฟเฟกต์ดอปเปลอร์ที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของดาวเทียมด้วยความเร็วสูง เอฟเฟกต์หลายเส้นทาง ข้อผิดพลาดของช่องสัญญาณ ข้อผิดพลาดของนาฬิกาดาวเทียม ข้อผิดพลาดของข้อมูลในอากาศ ข้อผิดพลาดของสัญญาณรบกวนภายใน และอื่นๆ ข้อผิดพลาดบางส่วนสามารถกำจัดได้ ในขณะที่ข้อผิดพลาดบางส่วนสามารถกำจัดได้เพียงบางส่วนหรือไม่สามารถกำจัดได้เลย ข้อผิดพลาดเหล่านี้ส่งผลต่อความแม่นยำและความน่าเชื่อถือของระบบ GNSS เพื่อกำจัดข้อผิดพลาดและปรับปรุงความแม่นยำในการระบุตำแหน่งให้ดีขึ้น ผู้เชี่ยวชาญได้พัฒนาเทคโนโลยีการระบุตำแหน่งขั้นสูงที่เรียกว่า RTK

RTK ทำงานอย่างไร?

มาดูหลักการทำงานของ RTK กัน

ตามที่แสดงในแผนภาพด้านบน นี่คือการกำหนดค่ามาตรฐานของเครือข่าย RTK แบบดั้งเดิม นอกจากดาวเทียมแล้ว ระบบ RTK ยังประกอบด้วยส่วนประกอบสำคัญสองส่วน ได้แก่ สถานีฐานและสถานีโรเวอร์

ทั้งสองสถานีติดตั้งเครื่องรับสัญญาณดาวเทียมเพื่อสังเกตและรับข้อมูลจากดาวเทียม ตามชื่อ สถานีฐานทำหน้าที่เป็นสถานีอ้างอิงโดยให้ตำแหน่งอ้างอิงที่ทราบ ในทางกลับกัน สถานีโรเวอร์เป็นสถานีเคลื่อนที่ที่เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง สถานีโรเวอร์เป็นเป้าหมายวัตถุที่วัดพิกัดสามมิติ ซึ่งโดยทั่วไปคือปลายทางของผู้ใช้ คุณมักเห็นผู้คนพกขาตั้งกล้องไว้กลางแจ้งเพื่อวัด บางคนอาจพกสถานีฐาน RTK หรือสถานีโรเวอร์

ตอนนี้เรามาดูกระบวนการกำหนดตำแหน่งกัน

ประการแรก ฐานสถานีซึ่งทำหน้าที่เป็นข้อมูลอ้างอิงการวัด มักจะวางไว้ในพื้นที่เปิดโล่งที่มองเห็นได้ชัดเจน โดยทั่วไปแล้ว ข้อมูลพิกัดสามมิติของฐานสถานีเป็นที่ทราบกันดี

ขั้นตอนที่ 1:สถานีฐานเริ่มต้นด้วยการสังเกตและรับข้อมูลจากดาวเทียม

ขั้นตอนที่ 2:สถานีฐานส่งข้อมูลที่สังเกตได้แบบเรียลไทม์ไปยังสถานียานสำรวจผ่านสถานีวิทยุ (ลิงก์ข้อมูล) ที่อยู่ใกล้เคียง โดยปกติจะมีระยะทางไม่เกิน 20 กม.

ขั้นตอนที่ 3:ในขณะที่รับข้อมูลจากสถานีฐาน สถานีโรเวอร์ยังสังเกตและรับข้อมูลจากดาวเทียมด้วย

สขั้นตอนที่ 4:โดยอาศัยข้อมูลที่ได้รับจากสถานีฐานและข้อมูลของสถานีนั้น สถานีโรเวอร์จะทำการคำนวณเชิงอนุพันธ์แบบเรียลไทม์โดยใช้หลักการกำหนดตำแหน่งสัมพันธ์ กระบวนการนี้ทำให้สถานีโรเวอร์สามารถคำนวณพิกัดสามมิติและความแม่นยำได้ โดยความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งจะอยู่ที่ 1 ซม. ถึง 2 ซม. เมื่อทำการวัดแล้ว ถือว่าเสร็จสมบูรณ์

ดังที่เห็น เทคโนโลยี RTK มีข้อดีหลายประการ เช่น ไม่จำเป็นต้องมีการสื่อสารแบบเส้นตรงระหว่างสถานีสังเกตการณ์ มีความแม่นยำในการระบุตำแหน่งสูง ใช้งานง่าย และใช้งานได้ในทุกสภาพอากาศ นับเป็นเทคโนโลยีการระบุตำแหน่งที่ยอดเยี่ยม

RTK แบบเครือข่ายเทียบกับ RTK แบบดั้งเดิม

ก่อนหน้านี้ เราได้พูดถึงเทคโนโลยี RTK แบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นโมเดลพื้นฐานของ RTK การนำ RTK แบบดั้งเดิมไปใช้นั้นง่ายและคุ้มต้นทุน อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีดังกล่าวมีข้อจำกัดที่สำคัญอยู่ประการหนึ่ง นั่นคือ ข้อจำกัดเรื่องระยะห่างระหว่างสถานีโรเวอร์กับสถานีฐาน

ยิ่งระยะห่างมากขึ้น ความแตกต่างของปัจจัยข้อผิดพลาดก็จะยิ่งมากขึ้น ส่งผลให้ความแม่นยำในการระบุตำแหน่งลดลง นอกจากนี้ หากระยะห่างเกินขอบเขตการสื่อสารของสถานีวิทยุ ก็จะไม่สามารถทำงานได้

เพื่อเอาชนะข้อจำกัดของเทคโนโลยี RTK แบบดั้งเดิม เทคโนโลยี RTK แบบเครือข่ายจึงได้รับการแนะนำในช่วงกลางทศวรรษ 1990 ในเทคโนโลยี RTK แบบเครือข่าย สถานีฐานหลายสถานี (สามสถานีขึ้นไป) กระจายอย่างสม่ำเสมอในพื้นที่ขนาดใหญ่ ก่อให้เกิดเครือข่ายสถานีฐาน

ในกรณีนี้ จำเป็นต้องเปรียบเทียบและคำนวณสถานีโรเวอร์กับสถานีฐานแต่ละแห่งหรือไม่ ไม่ล่ะ จะยุ่งยากเกินไป

ในเครือข่าย RTK จะใช้แบบจำลองข้อผิดพลาดเครือข่าย GNSS ในภูมิภาคแทนแบบจำลองข้อผิดพลาด GNSS จุดเดียว เครือข่ายสถานีฐานจะส่งข้อมูลไปยังเซิร์ฟเวอร์ส่วนกลาง จากนั้นเซิร์ฟเวอร์กลางจะจำลอง "สถานีฐานเสมือน" ตามข้อมูล (ดังนั้น RTK เครือข่ายจึงเรียกอีกอย่างว่า "เทคโนโลยีสถานีฐานเสมือน" หรือ "เทคโนโลยีสถานีอ้างอิงเสมือน") สถานีโรเวอร์จะ "มองเห็น" "สถานีฐานเสมือน" นี้เท่านั้น โดยอิงจากข้อมูลที่ "สถานีฐานเสมือน" ส่งมา สถานีโรเวอร์จะทำการคำนวณการวัดขั้นสุดท้ายให้เสร็จสมบูรณ์

ข้อดีของเครือข่าย RTK นั้นชัดเจน ดังที่คุณอาจสังเกตเห็น สถานีฐานการสื่อสารเคลื่อนที่ที่เรามักเห็นนั้นสามารถทำหน้าที่เป็น "สถานีฐาน" ได้เช่นกัน สถานีฐานมีอยู่ทุกที่รอบตัวเรา ซึ่งหมายความว่าเครือข่าย RTK จะสามารถครอบคลุมพื้นที่ได้อย่างไร้รอยต่อ

การสื่อสารระหว่างสถานีโรเวอร์และเซิร์ฟเวอร์ส่วนกลางสามารถทำได้โดยใช้โมดูลการสื่อสารไร้สายในตัวที่สถานีโรเวอร์ (เทอร์มินัล) โมดูลการระบุตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูงเหล่านี้ผสานรวมเทคโนโลยี RTK และทำหน้าที่เป็นโมดูลการสื่อสารเคลื่อนที่ ทำให้สามารถใช้ฟังก์ชันต่างๆ ดังกล่าวข้างต้นได้

ยิ่งไปกว่านั้น ผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องจัดตั้งสถานีฐานอีกต่อไป ซึ่งจะช่วยประหยัดต้นทุนได้มาก (เพียงเสียค่าธรรมเนียมการสื่อสารบางส่วนเท่านั้น)

สุดท้าย RTK ของเครือข่ายมีความแม่นยำและความน่าเชื่อถือสูงกว่า แม้ว่าจะมีสถานีฐานหนึ่งหรือสองแห่งที่ทำงานผิดพลาด ผลกระทบที่เกิดขึ้นก็น้อยมาก

ควรกล่าวถึงว่าในโมเดล RTK ของเครือข่าย ความเสถียรของเครือข่ายมีผลกระทบอย่างมากต่อความแม่นยำในการระบุตำแหน่ง สิ่งสำคัญคือต้องทำให้การสื่อสารเครือข่ายมีเสถียรภาพเพื่อรับประกันการส่งข้อมูลเชิงอนุพันธ์ที่เสถียร ซึ่งจะทำให้ได้ความแม่นยำในการระบุตำแหน่งที่สูงเป็นพิเศษ

บทสรุป

หลังจากสะสมมาหลายปี เทคโนโลยี RTK ก็ได้พัฒนาก้าวหน้าขึ้นเรื่อยๆ ลักษณะของเทคโนโลยี RTK ที่มีความแม่นยำสูง ความเร็วสูง และความเสถียรสูง ทำให้เทคโนโลยีนี้ถูกนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆ เช่น การสำรวจและการทำแผนที่ ยานบินไร้คนขับ ระบบนำทางรถยนต์ และความปลอดภัย Geosun Navigationเครื่องสแกน LiDAR แบบพกพา GS-100Gผสมผสานเทคโนโลยี SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการระบุตำแหน่งและการทำแผนที่แบบเรียลไทม์เข้ากับ RTK (Real-Time Kinematic) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการระบุตำแหน่งแบบแยกส่วนจากดาวเทียมในระดับเซนติเมตร เพื่อการสแกนและทำแผนที่ในสภาพแวดล้อมที่ไม่คุ้นเคย เช่น พื้นที่ในร่มและกลางแจ้ง โดยไม่ต้องพึ่งพา GPS หรือการระบุตำแหน่ง GNSS อื่นๆ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งแบบเปิดได้ด้วยความช่วยเหลือของระบบการระบุตำแหน่งแบบแยกส่วนเพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดสะสมโดยตรง ทำให้ระบบทั้งหมดสามารถรับข้อมูลคลาวด์จุดที่มีความแม่นยำสูงขึ้นในกระบวนการรับข้อมูลกลางแจ้งที่หลากหลายโดยไม่จำเป็นต้องปิดลูป

ในอนาคต เทคโนโลยี RTK จะพัฒนาต่อไปเพื่อให้มีระยะทางที่ไกลขึ้น แม่นยำขึ้น มีความสามารถในการทำงานหลายความถี่และหลายโหมด และมีเสถียรภาพมากขึ้น เรามารอดูกัน!