NovAtel RT-20 -satelliittipaikannin tarjoaa tarkkaa peltopaikannusta

Kuva: Johannes Tiusanen

Perus-GPS mittaa vain koodibitin kääntymisen hetkeä ja pystyy noin 3 metrin tarkkuuteen. Kaksitaajuus-RTK mittaa L1-taajuuden (sininen) lisäksi L2-taajuutta (vihreä), jonka aallonpituus on lyhyempi. RTK ratkaisee oikean aallon vertaamalla kahden aallon vaihe-eroa tukiaseman havaitsemaan vaihe-eroon, ja kytkeytyy heti oikeaan kohtaan tätä aaltoa. RT-20 mittaa vain satelliitin L1-taajuutta, mutta tunnistaa myös aallon vaiheen. Laskenta-algoritmi ratkaisee oikean kohdan vertaamalla aallon vaihetta tukiaseman vaiheeseen. Juuri oikea aalto löytyy, kun satelliitteja on seurattu noin 30 minuuttia. Kuva: Johannes Tiusanen

RT-20 tarkentuu nopeasti 30 minuutissa ja saavuttaa lopullisen RTK-tarkkuuden noin 45 minuutissa. Viereisessä kuvaajassa 2,5 tunnin kohdalla korjaussignaalin tiedonsiirto katkaistiin tarkoituksella 90 sekunniksi, minkä seurauksena RT-20 joutui aloittamaan oikeiden aaltojen tunnistamisen alusta. Kuva: Johannes Tiusanen

Tukiaseman vaikutus: Etäisyys tukiasemasta vaikuttaa RT-20-tekniikalla toteutettavan kelluvan L1 RTK Float -korjauksen tarkkuuteen samalla tavalla kuin perinteisellä L1+L2 RTK -tekniikallakin. Vielä 3 kilometrin päässä tukiasemasta paikannus pysyy ±10 sentin ympyrän sisällä, mutta 16 kilometrin päässä hetkelliset romahdukset eksyvät jo 15 sentin päähän todellisuudesta. Jos etäisyys tukiasemasta muodostuu ongelmaksi, voi RT-20-tekniikkaa käyttää tavallisen, maksullisen RTK VRS -palvelun avulla, jolloin tarkkuus pysyy samana koko maassa. Touko-kesäkuussa avattava Geodeettisen laitoksen ilmainen Verkko-RTK-palvelu tulee olemaan myös GPS+Glonass-vaihekorjauksia käyttäville laitteille yhteensopiva. Kuva: Johannes Tiusanen

Tietoliikennesatelliittien lähettämä ilmainen Egnos-signaali korjaa pahimmat epätarkkuudet ja tuottaa vakaamman sijainnin noin 2 metrin tarkkuudella. Vielä tarkemman sijainnin saa syöttämällä ajo-opastimelle puhelimella tai modeemilla Internetistä ladattavaa maksullista DGPS-korjausta, jolloin tarkkuus on käsin traktoria ohjaavalle riittävä ±30 cm. Myös maksuttomia korjaussignaaleja on tarjolla, kuten Geodeettisen laitoksen FinnRef-verkko.

Jos paikannuksen avulla halutaan automaattisesti ohjata esimerkiksi puimuria tai haran piikkiä, on hankittava kaksitaajuus-RTK-paikannin. Käytännössä tämä tarkoittaa tuhansia euroja maksavaa L1+L2-vastaanotinta ja noin 1 000 euroa vuodessa maksavaa korjaussignaalia.

Siinä missä GPS tunnistaa satelliittisignaalin koodibittien sijainnit ±3 m tarkkuudella, vastaanottaa senttimetritarkkuuteen kykenevä L1+L2 RTK -vastaanotin satelliitilta kahta eri taajuutta ja vertailee näiden aaltojen vaihe-eroa. Vaihe-eroa mitataan samanaikaisesti myös liikkumattoman tukiaseman vastaanottimella. Tukiasematietojen perusteella paikannin osaa laskea täsmällisesti, kuinka monta 19 sentin aaltoa signaali on kulkenut avaruudesta traktorille ja pystyy sijoittamaan itsensä oikeaan kohtaan tälle aallolle.

Kanadalainen NovAtel valmistaa ns. älyantenneja, joissa on sisäänrakennettuna sekä antenni että itse paikannin. Paikannuksen formaatti on helposti ohjelmoitavaa sarjamuotoista NMEA:ta. Nov-Atelit ovat yhteensopivia kaikkienyleisten laitteiden kanssa, lukuun ottamatta muista valmistajista eristäytynyttä Trimbleä. NovAtel Smart-AG on maatalouskäyttöön tarkoitettujen paikantimien tuoteperhe, johon saa lisäoptioina bluetooth-piirin, kallistusanturin ja myös RTK-paikannusta jäljittelevän RT-20 teknologian.

RT-20 eli kelluva L1 RTK Float on varsinainen laskentaopin taidonnäyte. Paikantimen yksitaajuusvastaanotin (GPS+Glonass) kykenee mittaamaan signaalin kantoaallon vaiheen. Vertaamalla sitä tukiaseman vaiheeseen, RT-20 tunnistaa täsmällisesti, missä kohdassa aaltoa se itse sijaitsee. Se ei kuitenkaan tiedä, kuinka mones aalto satelliitilta laskettuna on kyseessä. On kuitenkin ratkaisevasti eri asia, mittaako paikannin etäisyytensä ±3 m tarkkuudella tietämättä, mikä kohta haarukan sisällä on oikea vai pystyykö se valitsemaan 5–10 tarkkaa vaihtoehtoa tämän haarukan sisältä.

Järjestelmä vertaa etäisyyttään eri satelliitteihin ja valitsee siten vaihtoehtoisista pisteistä ne, jotka sopivat parhaiten muihin havaintoihin ja alkaa seurata näitä pisteitä. Sitä mukaa kuin havaintoja kertyy RT-20 vaihtaa valitsemiaan pisteitä vähitellen aina kohti todennäköisempää vaihtoehtoa, kunnes noin 30–40 minuutin kuluttua se on onnistunut valitsemaan jokaiselta satelliitilta juuri oikean aallon ja saavuttaa RTK-tasoisen ± 2 sentin tarkkuuden.

Tässä piileekin edullisen hinnan kääntöpuoli. RT-20 paikannin maksaa vain noin 2 500 euroa ja pystyy L1+L2 RTK -tasoiseen tarkkuuteen, mutta aina käynnistettäessä tai matkapuhelinverkon katketessa yli 90 sekunniksi tarkkuus romahtaa ja pisteiden seuranta alkaa alusta.

Toki lähtötilanteessakin tarkkuus on hyvää 25–30 sentin luokkaa ja tarkentuu nopeasti. Ilman omaa 1 500 euroa maksavaa tukiasemaa RT-20-paikanninta voi käyttää myös kaupallisen RTKkorjauspalvelun avulla. Venäläisen Glonass-järjestelmän hyödyntäminen ei tee paikannuksesta tarkempaa, mutta ylläpitää paikannuksen luotettavuutta metsien reunoissa ja rakennusten välissä. Testeissämme paikannin pystyi käyttämään jatkuvasti jopa 16–18 satelliittia.

NovAtelin jatkuva kehitystyö tulee tämän vuoden aikana esittelemään PPP-tekniikan (Precise Point Positioning), joka ei perustu vain maan pinnalla tehtäviin havaintoihin, vaan niiden perusteella laadittavaan matemaattiseen ilmakehämalliin. Mallin parametrit välitetään paikantimelle harvakseltaan, jolloin paikannin itse laskee omat korjauksensa mallin avulla.