Группа компаний «Геодезия и строительство» представляет подробный обзор современного спутникового GNSS-приемника от Spectra Precision – SP80.
Несмотря на то, что за 4 года присутствия на рынке данный приемник, пользуясь устойчивым спросом, обрел немало пользователей, многие потенциальные покупатели о нем даже не слышали… Мол, «Что за аппарат такой?... Вроде не китаец…А цена интересная!».
Более того, сам бренд Spectra Precision очень многим тоже мало известен. В данном обзоре мы постараемся еще раз подробно рассказать об этой интересной модели, с полным правом тяготеющей к самому верхнему сегменту спутникового геодезического оборудования.
Вкратце о самом бренде. Spectra Precision – это признанная марка, давно известная как поставщик качественного и недорогого геодезического оборудования на строительный рынок.
Еще в 40-х годах прошлого столетия шведская Spectra Physics, как она тогда называлась, запатентовала метод измерения расстояний посредством лазерного луча, т. е. создала прототип инструмента, который сейчас известен как лазерный дальномер или лазерная рулетка.
Позже, в 60-х годах, основатель компании Боб Студебейкер (Bob Studebaker) разработал первый в мире лазерный нивелир, который вручную устанавливался в горизонтальной плоскости. В 1973 году Spectra Precision производит первый промышленный ротационный лазерный нивелир, а в 1974 году - первый «самоустанавливающийся» ротационный лазерный нивелир.
С 2000-го года фирма Spectra Precision входит в состав концерна Trimble – ведущего мирового производителя геодезического оборудования.
В настоящее время бренд Spectra Precision предлагает полную линейку профессионального геодезического инструментария, в том числе, приборы для использования Глобальных навигационных спутниковых систем (GNSS), оптические и оптико-электронные тахеометры и нивелиры, строительную измерительную технику, контроллеры, а также полевое и офисное программное обеспечение.
Являясь официальным дистрибьютером брендов Nikon и Spectra Precision в Центральном федеральном округе России ГК «Геодезия и строительство» предлагает вам весь спектр геодезического и строительного измерительного оборудования.
Сжато достоинства приемника можно сформулировать так:
«Встречаем по одёжке!...»
Корпус приемника весьма прочный, так как выполнен из пластика, армированного стекловолокном. Для дополнительной защиты по всей боковой поверхности приемник имеет специальный, довольно толстый, резиновый бампер-амортизатор. Под плотными резиновыми крышками в бампере размещены отсеки. С левой стороны отсек содержит разъем USB, а в правом отсеке спрятаны слоты для карты памяти SD и SIM-карты сотового оператора. Прибор снабжен ярким монохромным дисплеем, который позволяет четко видеть большой объем информации и выполнять настройки. Управление прибором осуществляется с помощью всего трех кнопок на передней панели. К более подробному описанию функций дисплея и кнопок мы вернемся чуть позднее…
Нижняя сторона корпуса приемника содержит два батарейных отсека, отсек для радиомодуля, изначально прикрытый крышкой-заглушкой с установочным резьбовым отверстием 5/8 дюйма, а также 7-пиновый разъем Lemo последовательного порта. Порт предназначен как для передачи данных, так и для подключения внешнего питания приемника.
Приемник SP80 может в любое время быть доукомплектован компактным модулем УКВ-модема. Эта процедура не является сервисной операцией и может выполнятся самим пользователем.
Модуль устанавливается в основании прибора вместо крышки-заглушки с помощью шестигранного ключа, входящего в комплект. Важно правильно, в соответствии со схемой, подключить шлейф внутри отсека.
Снаружи модуль имеет специальную резьбу и разъем для антенны или антенного кабеля типа TNC. В комплект радиомодуля входит специальная фибергласовая веха-переходник.
Входящая в комплект гибкая УКВ-антенна размещается внутри вехи-переходника. Такое техническое решение не только предохраняет антенну и разъем от механических повреждений, но и кардинально улучшает качество связи. На верхнем рисунке представлена асимметричная диаграмма направленности при расположении УКВ-антенны снаружи корпуса.
Обычная металлическая веха является препятствием для сигнала. Нижняя диаграмма соответствует внутреннему расположению антенны. Она симметрична и уровень сигнала не зависит от ориентации приемника относительно установочных конструкций.
Итак… мы имеем прочный, компактный (размером 22 на 19 см) и легкий (чуть более 1 кг) прибор, во всех комплектациях имеющий следующий интерфейс ввода/вывода:
Важно отметить, что снаружи корпуса нет никаких выступающих элементов – все антенны интегрированы на плате или спрятаны. Интерфейс пользователя включает 3 кнопки: питания и кнопки скроллинга, яркий монохромный дисплей с обширным экранным меню. Экранное меню имеет циклическую структуру. В зависимости от контекста кнопки передней панели работают как навигационные по меню или для подтверждения/отмены настроек. Базовым является экран начального состояния, на котором отображается вся основная информация по режимам работы приемника, количество отслеживаемых и рабочих спутников, объем оставшейся памяти, сведения о заряде батарей, а также индикаторы задействования различных каналов связи и диагностические сообщения.
Из экранного меню можно инициировать запись сырых статических измерений, отобразить текущие координаты и электронный уровень, настроить коммуникационные каналы и управлять модемами, распорядиться памятью, записать специальный диагностический файл или, даже, перепрошить приемник.
На канале YouTube ГК «Геодезия и строительство» имеется подробный видеоролик на данную тему. Видеоурок, посвященный экранному меню приемника, содержит описание всей структуры меню и содержимого различных экранов.
Важным коммуникационным компонентом является WiFi. В приемнике SP80 он реализован в двух вариантах: в качестве точки доступа или в качестве «клиента».
В качестве «клиента» мы получаем возможность подключения к сети для получения корректирующей информации от базовых станций. Точку доступа можно организовать с помощью, например, обычного смартфона.
Если реализовать точку доступа WiFi средствами самого приемника, то мы получаем доступ к его WEB-интерфейсу. Это по сути собственный сайт приемника, предоставляющий полный инструментарий по настройкам и управлению приемником. Доступ можно получить, как локально, с того же смартфона, так и удаленно, из любой точки мира по сети Интернет. Подробней о WEB-интерфейсе приемника поговорим в конце обзора…
Еще одна важная и удобная коммуникационная особенность приемника это оповещения и отправка управляющих команд посредством SMS и электронной почты. Как правило это актуально для базового приемника, работающего без присмотра. Сервис позволяет запрашивать состояние приемника в любой момент, получать предупреждения о различных критичных ситуациях или управлять его режимами.
На иллюстрации представлен пример такого предупреждения о низком уровне заряда батареи приемника. Позднее мы рассмотрим работу сервиса на примере уникальной системы защиты от кражи, реализованной в приборах Spectra Precision.
Подробные тактико-технические характеристики приемника SP80 лучше посмотреть в каталоге на нашем сайте или в листе ТТХ. Здесь же мы отметим самые важные:
Точность в режиме кодовой коррекции – приблизительно 2-5 дециметров.
При задействовании же глобального сервиса Trimble CenterPoint RTX уровень точности 4 см в плане и 9 см по высоте может быть достигнут в течении получаса.
В настоящее время очень важным является не столько сами значения точности определения координат сколько их устойчивость и стабильность в различных условиях работы, в том числе и весьма неблагоприятных. К таким условиям относятся плотная застройка или высокая растительность вблизи определяемых точек.
В первую очередь стоит отметить современную плату собственной разработки Spectra Precision, имеющую 240 каналов «на борту». Этого вполне достаточно для приема практически всех действующих и перспективных сигналов GNSS. Приемник SP80 без открытия дополнительных опций принимает сигналы от всех современных глобальных спутниковых систем:
Эксклюзивная технология «Z-Blade GNSS-centric» объединила в себе целый ряд технических решений по обеспечению улучшенного приема и обработки сигналов, о которых речь впереди…
Иллюстрация на слайде отображает весьма характерную картину: приемник отслеживает сигналы от 41 спутника, при этом в текущем решении используются сигналы от 21 спутника! Эта ситуация получена на полностью открытой местности, но с таким арсеналом не страшно оказаться и в сложных условиях наблюдения…
Далее в активе приемника отметим уже упоминавшиеся коммуникационные инструменты: WiFi, Bluetooth и WEB-интерфейс, а также функции защиты прибора от несанкционированных действий и механизмы управления и оповещения через SMS и электронную почту. Функционал приемника позволяет ему работать в качестве сетевого РТК-ровера (т.е. в сетях постоянно действующих базовых станций, в том числе по технологии VRS – виртуальных базовых станций), самому в качестве базового приемника или ровера с использованием канала связи УКВ или голосового канала связи CSD GSM. Доступ в Интернет осуществляется и по протоколу NTRIP, и по прямому IP адресу. Глобальный сервис RTX доступен как через Интернет, так и со спутников-ретрансляторов в L-диапазоне.
Ну и, само собой, обеспечивается запись сырых данных для режима постобработки.
Приемник SP80 имеет и дополнительные, практически уникальные, функциональные возможности: резервный канал РТК (Backup RTK) и РТК-мост (RTK Bridge), к описанию которых мы еще вернемся ниже…
Имеется возможность на базовом приемнике организовать одновременно два потока корректирующей информации по двум независимым каналам связи – УКВ и голосовому каналу GSM.
Spectra Precision имеет и собственный облачный сервис Central Cloud Corrections, на котором также остановимся подробней чуть позже.
Как говорилось ранее, в приемниках SP80 реализована технология защиты от кражи. На практике это выглядит следующим образом. Если приемник, оставленный без присмотра, был не санкционированно перемещен на расстояние, больше допустимого, настроенного владельцем, он автоматически блокируется и персоналу, отвечающему за приемник, каждую минуту будут отправляться оповещения по SMS или электронной почте о текущих координатах местоположения приемника. Для злоумышленника приемник превращается в бесполезную «болванку». Инструмент не заработает пока в него не будет введен специальный код активации, известный только владельцу прибора.
Так же можно заблокировать приемник на время во избежание его использования посторонними или назначить период его разрешенного использования. Это удобно, например, при передаче инструмента в аренду.
На иллюстрациях представлены примеры сообщений от системы защиты на экране прибора в виде SMS-сообщения и письма на электронную почту.
В заключение, о конструктивных особенностях приемника, отметим наличие датчика наклона оси прибора или как его называют в народе – электронного уровня. Его наличие стало привычным в спутниковых приемниках верхнего сегмента. Будучи активированным, электронный уровень участвует в процессе съемки, предупреждая о достоверности измерений. Допуск на остаточную невертикальность инструмента можно настроить в специальном разделе меню для датчика наклона.
На слайде изображены вид уровня на экране приемника и окно съемки полевой программы с участием уровня в процессе работы. Имеется два способа начальной калибровки уровня:
Подробное описание процедуры калибровки электронного уровня приемника SP80 можно посмотреть в видеоуроке на канале YouTube ГК «Геодезия и строительство».
Эксклюзивная технология Spectra Precision «Z-Blade», а полное ее название «Z-Blade GNSS-centric» - это целый комплекс программно-аппаратных технических решений, призванный кардинально улучшить качество и стабильность приема сигналов GNSS. Также технология включает усовершенствование алгоритмов обработки сигналов с целью повышения точности и надежности решения задачи позиционирования.
В приемниках многих производителей для получения координатного решения необходимо наличие хотя бы одного спутника, входящего в американскую группировку GPS. Суть GNSS-ориентированного подхода Spectra Precision заключается в отсутствии приоритетов какой-либо системы. Решение может быть получено по спутникам любой из этих систем или их комбинаций. Например, только по спутникам ГЛОНАСС или совместно с китайскими BeiDou. Рисунок демонстрирует такое успешное решение на примере трех спутников GPS и двух ГЛОНАСС.
Кроме GNSS-ориентированного подхода технология «Z-Blade» предоставляет пользователям:
Еще одна составляющая общей технологии «Z-Blade» - это «Flying RTK», которая позволяет получать плавающее RTK-решение на расстояниях вплоть до тысячи километров. При этом обеспечивается весьма быстрая сходимость к дециметровому решению.
Все вышеизложенные возможности приемника неоднократно подвергались проверке как техническими специалистами поставщиков оборудования, так и пользователями приемников SP80 на реальных объектах работ.
На нашем канале можно посмотреть видеоролик о тестировании прибора на линии более 100 километров.
Первое фото иллюстрирует устойчивую работу под кронами деревьев. Фиксированное решение получалось в 98 процентах случаев при времени инициализации от секунд до единиц минут.
На изображении посередине еще один пример неудачных условий измерений – вблизи зданий, в так называемых «каменных джунглях».
Результат съемки, выгруженный в офисный программный пакет демонстрирует корректные вектора, что означает надежное фиксированное решение для всех точек съемки.
Теперь рассмотрим отдельные функциональные возможности SP80-го, некоторые из которых практически уникальны. Организация двух независимых потоков передачи поправок – это возможность, предусмотренная для режима работы приемника в качестве базового. Штатная полевая программа Spectra Precision Survey Pro позволяет настроить данный режим при наличии в приемнике УКВ-модуля или при использовании внешнего УКВ-модема. На картинке, в нижней части экрана приемника мы можем наблюдать два индикатора – слева уровень сигнала встроенного GSM-модема, а справа изображение модема УКВ с антеннкой и стрелкой.
Режим позволяет совместить на одном базовом приемнике различные технологии передачи данных, пригодные для различных расстояний до роверов и способов связи. Кроме УКВ канала задействован голосовой GSM канал (CSD).
Резервный канал РТК – это уникальная возможность для подвижного приемника повысить надежность решения в реальном времени. В зависимости от целого ряда факторов, в том числе, количество спутников, удаленность от базы, оценка текущей точности и других, программное обеспечение использует в решении тот или иной канал для коррекции. Например, могут быть задействованы GPRS-доступ к сети базовых станций через Интернет и УКВ-канал от локальной базы.
Переключение происходит как автоматически, так и по воле оператора.
Еще одна интересная уникальная функция – РТК мост. Подвижный приемник, снабженный УКВ-модулем может работать в качестве ретранслятора корректирующей информации. Сам он получает данные из сети Интернет, а переизлучает сигнал в УКВ-диапазоне. Все УКВ-роверы в зоне досягаемости модемов также могут получать поправки. Примером объекта, где может пригодиться такой режим, может служить карьер. Наверху выход в сеть стабилен, а внизу с этим, как правило, проблемы!
Важно отметить, что ровер-ретранслятор не статичен и может спокойно выполнять свою собственную работу.
Достаточно экзотичным режимом является возможность организовать на объекте работ целую РТК-сеть. Это потребует весьма большого количества приемников с УКВ-модемами, но позволит значительно расширить зону обслуживания РТК-сервисом.
Суть технологии заключается в том, что на протяженных или площадных объектах работ приемники размещаются тройками и настраиваются на вещание с определенной задержкой по времени. В роверных приемниках активируется специальный режим многобазового РТК, а полевое программное обеспечение контроллеров синхронизирует работу всего этого «сводного оркестра».
И, наконец, необходимо отметить два глобальных сервиса, доступных пользователям приемников SP80. Это доступ к сервису Trimble RTX по каналам Интернет или с использованием L-диапазона спутников-ретрансляторов и облачный сервис Spectra Precision Central или Central Cloud Corrections (ССС).
Первый известен уже давно и в особом представлении не нуждается. Он платный, но позволяет в течении нескольких десятков минут инициализировать субдециметровую точность позиционирования без использования собственного базового приемника. Поправки поступают от глобальной сети базовых станций.
Второй сервис позволяет, используя выход в Интернет, с контроллера настроить учетную запись в так называемой облачной службе SP Central (можно назвать это удаленным сервером) и организовать передачу данных от базового приемника в эту службу. А от нее, в свою очередь, получать данные на подвижный приемник. Сервис работает только при действующей поддержке вашего полевого ПО Survey Pro!
Теперь рассмотрим такой важный современный инструмент для приемника как WEB-интерфейс. Это, по сути, собственный встроенный сайт приемника, предоставляющий самый полный доступ к сведениям о приборе, его режимам и настройкам. Если каким-либо способом организовать подключение приемника к сети Интернет, то из любой точки мира можно подключиться к нему хоть с офисного компьютера, хоть с обычного смартфона.
На рисунке мы видим начальный экран WEB-интерфейса приемника SP80 с идентификационными данными и сведениями об установленных опциях. Важно отметить, что можно выбрать для WEB-интерфейса русский язык.
Владелец приемника в качестве администратора может регламентировать уровень доступа к приемнику для различных пользователей от самого полного до ограниченного просмотра отдельных разделов.
WEB-интерфейс содержит множество вкладок, каждая из которых отвечает за свою группу настроек, сведений и режимов. Можно увидеть общие сведения об аппарате, версиях прошивки и функций, состав активированных опций и функций, а также устанавливать новые опции или даже полностью «перепрошить» приемник.
Отдельный раздел позволяет просмотреть содержимое памяти приемника или дистанционно скачать с него данные измерений. Вкладка «Спутники» посвящена отображению сведений об отслеживаемых сигналах от спутников всех глобальных систем. Информация может быть представлена в графическом или табличном виде. Здесь можно настроить различные комбинации спутниковых систем и сочетание сигналов.
Раздел Ввода/Вывода содержит полную сводку по задействованию портов приемника. Данный раздел предоставляет доступ к настройкам всех коммуникационных ресурсов, а также к управлению потоками и форматами данных. Можно настроить приемник на передачу корректирующей информации в качестве базовой станции, управлять съемкой в режиме ровера или организовать выдачу на порты данных в формате NMEA.
Наконец, WEB-интерфейс предоставляет возможность управлять приемником SP80 с помощью специальных PUSH-команд, определенного формата.
В полевых условиях герой нашего обзора может взаимодействовать с целым семейством полевых компьютеров – контроллеров. Соответственно на контроллеры может быть установлено различное полевое ПО.
Линейка контроллеров Spectra Precision, стандартно комплектующаяся с приемником SP80 включает следующие модели:
Все контроллеры соединяются с приемником посредством Bluetooth.
Основным профессиональным полевым ПО от Spectra Precision является Survey Pro! Оно стандартно устанавливается на контроллеры Ranger3, Nomad и Т41. Богатый функционал программы обеспечивает практически все виды геодезических работ и максимально раскрывает возможности приемника SP80. Вид главного меню программы Survey Pro представлен на рисунке слева.
Справа на рисунке представлено главное меню программы Spectra Precision Survey Mobile, устанавливаемое на контроллер под управлением Android. Программа относится к бюджетному сегменту, менее насыщена возможностями, но основные виды работ с приемником поддерживает.
Начиная с версии 2017.00 поддержка приемника SP80 появилась и в известном полевом ПО Trimble Access, что обеспечило еще большую интеграцию брендов Trimble и Spectra Precision.
Наконец, стоит отметить уже довольно старую полевую программу Spectra Precision Fast Survey, хорошо знакомую пользователям предыдущих поколений оборудования Spectra Precision. Она корнями происходит из ПО SurvCE от компании Carlson и сохранила поддержку приемника SP80.
В стандартный комплект поставки одного приемника SP80 входит:
Обзор спутникового приемника будет неполным если не упомянуть важную неотъемлемую составляющую работ, использующих технологии GNSS. Это офисное программное обеспечение. Оно обеспечивает первичную постобработку «сырых» спутниковых измерений, выполняет преобразования координат точек, графически отображает результаты съемок и экспортирует результаты в самые различные форматы для дальнейшего использования. Имеется такое ПО и под брендом Spectra Precision. Это пакет SPSO – Spectra Precision Survey Office. Долгое время этот программный продукт находился в роли младшего брата мощного офисного ПО Trimble Business Center, от версии к версии догоняя его по функциональным возможностям, которые вовсе не уступают возможностям ТВС!
И вот, в октябре 2017 года вышла новая версия SPSO 4.00, которая практически полностью сравнялась с одноименной версией ТВС, как по составу, так и по функционалу. Программа предлагается в четырех редакциях и имеет целый ряд дополнительных тематических модулей.
Версия «Viewer» не требует лицензионного ключа и позволяет открывать существующие проекты, загружать новые данные для просмотра, да и, вообще, осваиваться в обстановке…
Редакция «Base» (ранее она называлась «Basic») уже требует лицензионный USB-ключ и обеспечивает одночастотную обработку спутниковых данных с возможностью контроля качества измерений, основные графические возможности и экспорт полевых данных.
Редакция «Intermediate» (до этого версия «Complete») – это полноценная GNSS постобработка, уравнивание ходов и сетей, калибровка участков и работа с поверхностями.
И наконец редакция «Advanced» (ранее это была «Complete with Roads») включает в себя модуль Trimble Vision, автоматическое создание набора чертежей, подготовка кадастровых планов, содержит полный CAD-пакет с поддержкой вывода на плоттер и работу с коридорами.
Более подробно с функционалом каждой редакции можно ознакомиться по специальной таблице на сайте компании «Геодезия и строительство».
Уважаемые коллеги. Наш обзор завершен. В заключение хочется еще раз отметить, что флагман спутниковой линейки оборудования Spectra Precision в форм-факторе моноблок, GNSS-приемник SP80 не сдает свои позиции, а только наращивает качество и функционал. Он образует максимально эффективный тандем с новинкой выставки Интергео-2017 от Spectra Precision – интегрированным GNSS приемником модульной конструкции SP90m, подробный обзор которого представлен нами в специальном видеоотчете.
ГК «Геодезия и строительство» благодарит вас за внимание и традиционно предлагает обращаться к нашим специалистам по всем вопросам приобретения и профессионального использования геодезического оборудования и технологий.
