Вплив multipath на RTK і як його мінімізувати в полі

Multipath (багатопроменевість) - це коли супутниковий сигнал доходить до приймача не лише напряму, а ще й відбитим від будівлі, дерева чи корпусу техніки, і RTK через це отримує вже спотворені дані. У кодових вимірах похибка може сягати 2-3 метрів. У фазових вона значно менша, зазвичай до кількох сантиметрів, бо саме по фазі несучої хвилі RTK і рахує позицію. Щоб зменшити цей вплив, антену піднімають вище над кабіною, беруть модель з екрануванням знизу і відсікають супутники, що йдуть під надто низьким кутом до горизонту.

Що таке multipath сигналу в RTK

Супутник передає сигнал по прямій лінії, але частина хвилі відбивається від сусідніх поверхонь і доходить до антени з запізненням, вже спотвореною. Приймач бачить суму цих сигналів і не завжди відділяє один від іншого.

Це явище називають multipath. Воно існує в будь-якому GNSS-приймачі, від смартфона до RTK-станції на комбайні, різниця лише в масштабі впливу на результат.

Як відбитий сигнал впливає на точність RTK

RTK рахує позицію по фазі несучої хвилі, а не по коду, і це головна причина, чому multipath для нього менш руйнівний, ніж для звичайного GPS-навігатора в телефоні.

Довжина хвилі L1 близько 19 сантиметрів, тому похибка від відбитого сигналу в фазових вимірах не може перевищити чверть цієї хвилі, приблизно 4,8 сантиметра, а на практиці буває й менша.

Подвійні різниці, на яких базується RTK, прибирають більшість похибок супутника і атмосфери, але не multipath, бо це шум конкретної точки прийому в конкретний момент.

Причини multipath в польових умовах

На відкритому полі джерела multipath зустрічаються частіше, ніж здається:

• лісосмуги і окремі дерева на межі поля
• будівлі ферм, ангари, силосні башти поруч з ділянкою
• металевий кузов техніки під самою антеною
• лінії електропередач і опори

Найгірше multipath проявляється біля лісосмуги або коли техніка розвертається поруч з ангаром. У центрі великого масиву проблема майже зникає.

Наскільки сильно multipath спотворює координати

Саме тому RTK для агронавігації будують на фазових вимірах, а не на коді. Різниця тут у порядок величини.

Способи мінімізації multipath сигналу RTK

Повністю прибрати multipath неможливо, але його вплив реально звести до мінімуму.

Антена і її розміщення

Chokering-антени мають концентричні металеві кільця, що гасять сигнали з негативних кутів місця, тобто ті, що вже відбилися від землі чи техніки. Просту антену теж варто піднімати максимально високо над кабіною, подалі від металевого кузова.

Елеваційна маска і алгоритми

Приймач можна налаштувати ігнорувати супутники нижче 10-15 градусів над горизонтом, бо саме звідти сигнали найчастіше приходять з відбиттям. Додатково допомагає прийом кількох систем одночасно, GPS, ГЛОНАСС, Galileo, BeiDou: якщо один супутник дає спотворений результат, алгоритм спирається на інші.

Практичні поради для агровиробників у полі

Перед роботою на новій ділянці варто оглянути межі поля і відзначити, де стоять будівлі, лісосмуги чи опори. Біля таких об'єктів точність RTK може просісти навіть при справному обладнанні.

Для крайніх рядків біля лісосмуги невелика похибка часто просто норма. Регулярне оновлення прошивки приймача теж має значення, бо виробники покращують саме алгоритми фільтрації multipath.