MAKALE
02-08-2015
 

HD-GNSS Tekniği Nedir?

Geleneksel GNSS ölçülerinde referans ve gezici alıcıların her ikisi de, gezici ve izlediği uydular arasındaki tam dalga boyu adetlerini fikslenebilmek için kullanırlar. Bu işlem alıcı işlemcisinde normal olarak iki farklı adımda gerçekleşir:

  1. Hem PRN kodu hem de taşıyıcı dalga gözlemleri kullanılarak bir “ float” çözümü oluşturulur.
  2. Tam dalga belirsizliğini çözmek için bir arama gerçekleştirilir. Başarılı bir işlemin sonucunda çözüm “fixlenir”

Float çözümünün hassasiyeti öncelikle PRN kodu gürültüsü (Noise)  tarafından olumsuz etkilenir, yani çözüm hassasiyeti oldukça düşüktür. Tipik float hassasiyetleri birkaç desimetre civarında olup, birçok harita çalışmalarında yetersiz kalır. Zor çevre şartlarında, ya da baz uzunluğunun fazla olduğu durumlarda, float çözümü oldukça uzun süreli olarak korunur ve anlık olarak fix çözümüne geçilir. Ancak float’dan fix durumuna yakınsama oldukça polarizedir.

Tamsayı belirsizliği çözümü float/fix yaklaşımının birçok dezavantajı bulunmaktadır. Örneğin float’dan fix çözümüne geçene kadar kullanılabilen birçok hassas konum olmasına rağmen, kullanıcı bunları değerlendiremez. Bunun yanı sıra işlemci, yanlış tamsayı belirsizlik setini seçerek de yanlış çözüm yapabilmektedir. Bu durumda, yeni set seçilene kadar elde edilen fix çözümünün konum değerleri de, yanlış olacaktır. RTK çalışmasında fix çözümü görünmesine rağmen arada birçok saniyelik verilerde kötü sonuçlar alınabilmesinin nedeni budur. Bu tür sonuçları gezici alıcıların otomatik olarak elimine edebilmesi için, integrity check fonksiyonlarının uyarlanmış ve gelişmiş olması gereklidir. Bu fonksiyonlar ise ilgili alıcının kalitesini belirler. Aşağıdaki grafik, bu tür hassasiyetlerin dağılımını hata elipsleri şeklinde göstermektedir.

Trimble HD-GNSS teknolojisi tamsayı belirsizliği çözümünde yeni bir teknoloji buluşudur ve birçok faktöre bağlı olarak gelişmiştir.

  1. İlk algoritmaların geliştiği zamandan bu yana GNSS alıcısı donanımlarında ciddi gelişmeler ve farklılıklar oluşmuştur. En önemlisi, alıcılar artan miktarda uydu ve sinyal çeşitlerini izleyecek şekilde evrilmişlerdir. İlk harita esaslı alıcılar, sadece GPS L1 ve L2 sinyallerini izleyebiliyorlardı.

    Trimble’ın en son R10 alıcısı ise 440 kanal kapasitesi ile 16 adet GNSS taşıyıcı sinyali  izleyebilmektedir.

     

  2. Modern GNSS alıcı antenleri, yansıma sinyallerini elimine etmek açısından çok daha gelişmişlerdir. Sayısal olarak örneklendiği anda, özel dahili yazılımlar (Firmware)  ile yansıma (multipath) sinyalleri daha da azaltılabilmektedir.
  3. GNSS alıcılarındaki, işlemci hızları ve güçlerinin artması nedeniyle, alıcılarda çok daha özel ve detaylı RTK proses teknikleri kullanılabilir olmuştur. Örneğin Trimble R10 içerisinde çok çekirdekli işlemciler bulunmaktadır ve RTK hesapları cihazın içinde gerçekleşmektedir. (Maxwell-6)

Trimble R10 HD-GNSS yönteminde artık tamsayı belirsizliği çok daha gerçekçi hassasiyetler veren ve süratle yakınsayan hassas çözümlerle giderilmektedir. Artık Float, fix arasındaki kesinti (devamsızlık) ortadan kalkmıştır. Bunun yerine kullanıcılar elde edilen ve gerçek zamanlı izlenebilen hassasiyetlere konsantre olmakta ve istedikleri hassasiyette ölçü yapabilmektedirler. Sistem her zaman fix çözümündedir ve hassasiyetler yakınsamaktadır.

Trimble HD-GNSS teknolojisi ortak 5 uydudan gelen sinyaller ve sadece 2 epok veri ile hızla istenilen yüksek hassasiyete yakınsayabilmektedir. Yeni izleme bölgesine giren uydular ve geçici sinyal kayıplarının tekrardan alınması esnasında, sistem işlemi sürekli olarak yapmakta olup, zamana bağlı hassasiyet yakınsaması sürekli ve hızlı bir şekilde gerçekleşmektedir. Bu da çok daha güvenilir hassasiyetlere neden olmaktadır.

Ağaç altları, uzun baz kenarları gibi zorlu şartlarda dahi, float/fix çözümünde gözardı edilen, yakınsama esnasında hassasiyet bakımından kullanılabilir birçok konum oluşmaktadır. Bunun etkisi son derece hızlı yakınsama ile cm hassasiyetinin hızlı bir şekilde elde edilmesi olarak ortaya çıkmaktadır.

Aşağıdaki grafik, Trimble HDS-GNSS çözümü ile klasik float/fix çözümünün zamana bağlı bir karşılaştırmasını vermektedir.

Klasik yöntemde float çözümünden fix çözümüne geçiş, float durumundaki yakınsama beklenerek olmaktadır ki, fix çözümü oluştuğu anda, float çözümü halen istenilen yakınsamaya (hassasiyete) ulaşmamış olmaktadır. Yani istenilen cm hassasiyetine ulaşmak için fix çözümünde de daha fazla yakınsama süresi beklenmelidir. Buna karşılık HD-GNSS tekniği klasik yönteme göre fixlenme düzeyindeki hassasiyete birkaç saniye içerisinde ulaşmaktadır. Aşağıdaki grafik ayrıca klasik yöntemde yüksek konumlama hatasına sahip düzensiz fixlenme ye de açık olunduğunu göstermektedir. Bu bakımdan ele alındığında da HD-GNSS yönteminin çok daha güvenilir olduğu sonucuna kolayca varılabilmektedir.

Sonuç olarak yeni bir teknik olan HD-GNSS ile hızlı yakınsama tekniği ile sonuçların float/fixed kavramına göre irdelenmesinin yerine, doğrudan her ölçünün yapıldığı ana ait yatay ve düşey hassasiyetlerin irdelemeye girmesi daha gerçekçi güvenilir ve sayısal bir sonuçtur.