تحديد المواقع الحركية في الوقت الحقيقي

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
يستخدم المساح جهاز استقبال GNSS مع حل RTK لتحديد موقع خط وقوف السيارات بدقة لإجراء مسح طبوغرافي.

تحديد المواقع الحركي في الوقت الحقيقي ( RTK ) هو تطبيق للمسح لتصحيح الأخطاء الشائعة في أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية (GNSS) الحالية. [ 1 ] يعتمد هذا النظام على قياسات طور الموجة الحاملة للإشارة ، بالإضافة إلى محتوى معلومات الإشارة، ويعتمد على محطة مرجعية واحدة أو محطة افتراضية مُستكملة لتوفير تصحيحات في الوقت الحقيقي، مما يوفر دقة تصل إلى مستوى السنتيمتر (انظر DGPS ). [ 2 ] وبالإشارة إلى نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) تحديدًا، يُشار إلى هذا النظام عادةً باسم تحسين طور الموجة الحاملة ، أو CPGPS . [ 3 ] وله تطبيقات في مسح الأراضي ، والمسح الهيدروغرافي ، وفي ملاحة المركبات الجوية غير المأهولة .

خلفية

مفهوم RTK

يمكن حساب المسافة بين جهاز استقبال نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية والقمر الصناعي من خلال الزمن الذي تستغرقه الإشارة للوصول من القمر الصناعي إلى جهاز الاستقبال. لحساب هذا التأخير، يجب على جهاز الاستقبال محاذاة سلسلة ثنائية شبه عشوائية موجودة في الإشارة مع سلسلة ثنائية شبه عشوائية مُولّدة داخليًا. نظرًا لأن إشارة القمر الصناعي تستغرق وقتًا للوصول إلى جهاز الاستقبال، فإن سلسلة القمر الصناعي تتأخر بالنسبة لسلسلة جهاز الاستقبال. من خلال زيادة تأخير سلسلة جهاز الاستقبال تدريجيًا، تتم محاذاة السلسلتين في النهاية.

تعتمد دقة قياس المدى الناتج بشكل أساسي على قدرة إلكترونيات جهاز الاستقبال على معالجة الإشارات الواردة من القمر الصناعي بدقة، بالإضافة إلى مصادر الخطأ الإضافية مثل التأخيرات الأيونوسفيرية والتروبوسفيرية غير المعالجة ، وتعدد المسارات، وأخطاء ساعة القمر الصناعي وجداول المدار . [ 4 ]

تتبع طور الموجة الحاملة

تعتمد تقنية تحديد المواقع في الوقت الحقيقي (RTK) على نفس المفهوم العام، ولكنها تستخدم الموجة الحاملة لإشارة القمر الصناعي كإشارة لها، متجاهلةً المعلومات الموجودة فيها. وتستخدم RTK محطة أساسية ثابتة وجهاز استقبال متنقل لتقليل خطأ تحديد موقع الجهاز المتنقل . ولهذا الغرض، ترسل المحطة الأساسية بيانات تصحيحية إلى الجهاز المتنقل.

كما هو موضح في القسم السابق، تُحسب المسافة إلى القمر الصناعي أساسًا بضرب طول الموجة الحاملة في عدد دورات الموجة الحاملة الكاملة بين القمر الصناعي والمركبة الجوالة، ثم إضافة فرق الطور. يُعدّ تحديد عدد الدورات أمرًا معقدًا، إذ قد تنزاح الإشارات في الطور بمقدار دورة واحدة أو أكثر. ينتج عن ذلك خطأ يساوي الخطأ في عدد الدورات المُقدّر مضروبًا في طول الموجة، وهو 19  سم لإشارة L1. يُتيح حلّ ما يُسمى بمسألة البحث عن الغموض العددي الوصول إلى دقة تصل إلى سنتيمترات. يُمكن تقليل هذا الخطأ باستخدام أساليب إحصائية متطورة تُقارن القياسات من إشارات C/A، وبمقارنة المسافات الناتجة بين عدة أقمار صناعية. إذا قامت محطة قاعدة قريبة بقياس الانحياز للمركبة الجوالة، يُمكن للمركبة الاستغناء عن الحساب الأكثر تعقيدًا.

قد يكون التحسن الممكن باستخدام هذه التقنية كبيرًا جدًا إذا استمر افتراض  دقة 1% في تحديد الموقع. على سبيل المثال، في نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، يتغير طور رمز الاستحواذ التقريبي (C/A)، الذي يُبث في إشارة L1، عند 1.023  ميجاهرتز، بينما يبلغ تردد حامل L1 نفسه 1575.42  ميجاهرتز، والذي يتغير طوره أكثر من ألف مرة. وبالتالي، فإن خطأ ±1%  في قياس طور حامل L1 يُقابله  خطأ ±1.9 مم في تقدير خط الأساس. [ 5 ]

الاعتبارات العملية

إعداد RTK

تستخدم أنظمة تحديد المواقع في الوقت الحقيقي (RTK) عمليًا جهاز استقبال واحد في محطة أساسية وعددًا من الوحدات المتنقلة. تعيد المحطة الأساسية بث طور الموجة الحاملة التي ترصدها، وتقارن الوحدات المتنقلة قياسات الطور الخاصة بها مع القياسات الواردة من المحطة الأساسية. توجد عدة طرق لإرسال إشارة تصحيح من المحطة الأساسية إلى الوحدات المتنقلة. الطريقة الأكثر شيوعًا لتحقيق نقل إشارة فوري ومنخفض التكلفة هي استخدام مودم لاسلكي ، عادةً في نطاق الترددات العالية جدًا (UHF ). في معظم البلدان، تُخصص ترددات معينة لأغراض RTK. تحتوي معظم معدات مسح الأراضي على مودم لاسلكي مدمج في نطاق UHF كخيار قياسي. يوفر RTK تحسينات في الدقة تصل إلى حوالي 20  كيلومترًا من المحطة الأساسية. [ 6 ]

يُمكّن هذا الأجهزة من حساب موقعها النسبي بدقة تصل إلى ملليمترات، مع العلم أن دقة موقعها المطلق لا تتجاوز دقة الموقع المحسوب للمحطة الأساسية. في نظام تحديد المواقع في الوقت الحقيقي (RTK) مع محطة أساسية واحدة، يمكن تحقيق دقة أفقية تبلغ 8 مم ± 1 جزء في المليون، ودقة رأسية تبلغ 15 مم ± 1 جزء في المليون بالنسبة للمحطة الأساسية، وذلك حسب الجهاز. [ 7 ]  على سبيل المثال، مع محطة أساسية  تبعد 16 كم (أقل بقليل من 10 أميال)، سيكون الخطأ الأفقي النسبي 8 مم + 16 مم = 24 مم (أقل بقليل من بوصة واحدة).

على الرغم من أن هذه المعايير تحدّ من فائدة تقنية تحديد المواقع في الوقت الحقيقي (RTK) للملاحة العامة، إلا أنها تُعدّ مثاليةً لأعمال المسح. في هذه الحالة، تقع المحطة الأساسية في موقع معروف تم مسحه، وغالبًا ما يكون نقطة مرجعية ، ويمكن للوحدات المتنقلة حينها إنتاج خريطة عالية الدقة من خلال تحديد المواقع بالنسبة لتلك النقطة. كما وجدت تقنية RTK استخدامات في أنظمة القيادة الآلية/الطيار الآلي، والزراعة الدقيقة ، وأنظمة التحكم الآلي، وغيرها من التطبيقات المماثلة.

محطات القاعدة

محطة مرجعية تعمل باستمرار هي محطة تبث تصحيحات بشكل متواصل، عادةً عبر اتصال بالإنترنت. يتكون نظام CORS النموذجي من محطة مرجعية واحدة تُرسل منها البيانات الأولية (أو التصحيحات) إلى جهاز الاستقبال المتنقل (أي المستخدم). يقوم المستخدم بعد ذلك بحساب فروق طور الموجة الحاملة (أو تصحيح بياناته الأولية) ويُجري معالجة البيانات باستخدام التصحيحات التفاضلية.

التواصل

تُوسّع تقنية RTK الشبكية نطاق استخدام RTK ليشمل منطقة أوسع تضم شبكة من المحطات المرجعية. [ 8 ] وتعتمد موثوقية التشغيل ودقته على كثافة شبكة المحطات المرجعية وقدراتها. مع تقنية RTK الشبكية، يُمكن تحقيق دقة أفقية تبلغ 8 مم ± 0.5 جزء في المليون، ودقة رأسية تبلغ 15 مم ± 0.5 جزء في المليون، وذلك بالنسبة لأقرب محطة، حسب الجهاز المستخدم. [ 7 ] على سبيل المثال، مع محطة أساسية  تبعد 16 كم (أقل بقليل من 10 أميال)، سيكون الخطأ الأفقي النسبي 8 مم + 8 مم = 16 مم (حوالي 5/8 من البوصة).

شبكة CORS هي شبكة من محطات CORS. تزداد الدقة في شبكة CORS، لأن وجود أكثر من محطة يساعد على ضمان تحديد الموقع الصحيح ويحمي من التهيئة الخاطئة لمحطة أساسية واحدة. [ 9 ]

افتراضي

محطة مرجعية افتراضية (VRS) هي محطة مرجعية مُحاكاة، تُنشأ عادةً من دمج عدة محطات قريبة في نفس الشبكة لتقدير التصحيحات المطلوبة بالقرب من موقع المستخدم، [ 10 ] مما يقلل من طول خط الأساس الظاهري. يُساعد استخدام محطة مرجعية افتراضية على تحسين الدقة عندما تكون أقرب محطة مرجعية بعيدة جدًا (مثلًا > 50  كم) بحيث يتعذر حل الغموض بنجاح باستخدام تقنية تحديد المواقع في الوقت الحقيقي (RTK) القياسية. [ 11 ]

PPP-RTK

يُعدّ نظام PPP-RTK، المعروف أيضًا باسم SSR-RTK، مزيجًا من تقنية RTK وتقنيات تحديد المواقع الدقيقة (PPP). فبدلًا من تلقي تصحيحات المدى الزائف المحلية (مساحة الرصد) من محطات القاعدة القريبة، يستخدم نظام PPP تصحيحات عالمية قابلة للتطبيق حول مدار القمر الصناعي وساعته (مساحة الحالة)، ويعتمد على رصد طويل الأمد لحلّ الغموض العددي. ويُضيف نوعٌ مُعدّل يُسمى PPP-AR بيانات الانحياز لحلّ الغموض بشكل أسرع. يجمع نظام PPP-RTK/SSR-RTK بين التصحيحات العالمية القابلة للتطبيق من نظام PPP-AR والمعلومات المُعتمدة على الموقع (تصحيحات الغلاف الأيوني والتروبوسفيري) من محطة القاعدة. ونتيجةً لذلك، يُحقق النظام تحديدات الموقع بسرعة نظام RTK عند الاقتراب من محطة القاعدة. أما عند الابتعاد عن محطة القاعدة، فيعمل كنسخة أسرع وأكثر دقة من نظام PPP. [ 12 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بوكيه، غيليم؛ فيلاخوسانا، خافي؛ مارتينيز، بورخا (2024). "جدوى توفير بيانات تصحيح نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية عالية الدقة من خلال الشبكات غير الأرضية" . معاملات IEEE في مجال الأجهزة والقياس . 73 : 1-15 . doi : 10.1109/TIM.2024.3453319 . hdl : 10609/151231 . ISSN 0018-9456 . 
  2. ↑ وانينجر، لامبرت. "مقدمة إلى تقنية تحديد المواقع في الوقت الحقيقي عبر الشبكة" . www.wasoft.de . مجموعة عمل IAG 4.5.1 . تاريخ الاسترجاع: 14 فبراير 2018 .
  3. ↑ مانينغز، روبن (2008). التموضع في كل مكان . دار أرتيك هاوس. ص 102. ISBN  978-1596931046.
  4. ↑ وايفنباخ، جي سي (31 ديسمبر 1967)، "تأثيرات انتشار الموجات في طبقتي التروبوسفير والأيونوسفير على الجيوديسيا الراديوية دوبلر عبر الأقمار الصناعية"، قياس المسافة الكهرومغناطيسية ، مطبعة جامعة تورنتو، ص 339-352 ، doi : 10.3138/9781442631823-030 ، ISBN  9781442631823
  5. ↑ "تحديد الموقع الجغرافي، ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ونظام تحديد المواقع التفاضلي العالمي (DGPS)، ودقة تحديد الموقع" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 22 نوفمبر 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يونيو 2006 .
  6. ↑ ريتدورف، أنيت؛ داوب، كريستوفر؛ لوف، بيتر (2006). "تحديد المواقع بدقة في الوقت الحقيقي باستخدام أقمار الملاحة والاتصالات". وقائع ورشة العمل الثالثة حول تحديد المواقع والملاحة والاتصالات . CiteSeerX 10.1.1.581.2400 . 
  7. 1 2 شركة تريمبل (أكتوبر 2020). "ورقة بيانات - نظام تريمبل R12 GNSS - الإنجليزية (الولايات المتحدة)" (ملف PDF) . تريمبل . تم الاطلاع عليه في 3 مارس 2024 .
  8. ↑ جروب، كيفن (28-11-2025). " مقارنة أنظمة تحديد المواقع في الوقت الحقيقي عبر الشبكة: أي نظام هو الأفضل أداءً؟" . www.rtkdata.com
  9. ↑ وزارة التجارة الأمريكية، الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)؛ وزارة التجارة الأمريكية، الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA). "الصفحة الرئيسية لهيئة المسح الجيوديسي الوطنية - نظام CORS" . www.ngs.noaa.gov . تاريخ الوصول: 11 ديسمبر 2018 .
  10. ↑ "VRS - محطة مرجعية افتراضية" . أنظمة SBG .
  11. ^ سعيداني، م. ساري، ب. جينامارد، أ.؛ مايا، د. جاليجو (28 أكتوبر 2020). "خوارزمية المحطة الأساسية الافتراضية وتقييم الأداء" (PDF) : 2696-2709 . دوى : 10.33012/2020.17533 .{{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  12. ↑ لي، بوفينغ؛ تشانغ، زيتاو؛ مياو، ويكاي (2025). "SSR-RTK: RTK مع تصحيحات SSR". تحديد المواقع الحركية في الوقت الحقيقي باستخدام GNSS . المجلد 17. الصفحات 295-313 . doi : 10.1007/978-981-96-9116-6_14 . ISBN   978-981-96-9116-6.
  • مفاهيم RTK التفصيلية: مفاهيم GNSS وRTK وتحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية بالتفصيل.
  • خريطة CORS: الشبكة العالمية لمحطات المرجعية العاملة باستمرار.
  • خريطة GBAS : تغطية الخريطة العالمية لمنارات مرجعية لتعزيز البيانات الأرضية (GBAS).
  • إرشادات المستخدم لتحديد المواقع عبر نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) في الوقت الحقيقي (NOAA)
  • دليل دمج أجهزة استقبال RTK في الطائرات بدون طيار والروبوتات
  • تاريخ تقنية تحديد المواقع في الوقت الحقيقي (RTK ): مقال بقلم أشخاص شاركوا في بدايات هذه التقنية.