Q&A on the world’s Fastest GNSS RTK Rover: Leica GS18T

Dr. Xiaoguang Luo, Stefan Schaufler和Bernhard Richter讨论GNSS和惯性测量单元（IMU）中传感器融合领域的最新发展。新的Leica GS18 T GNSS RTK Rover结合了GNSS和IMU，以自动从Plumb中调节极点倾斜。发现这如何提高生产率，扩展RTK的适用性并减少人体错误。

常规RTK测量的当前挑战是什么？
这need of manually levelling the pole with a circular bubble and the phase centre position being reduced to the pole tip (by considering the antenna phase centre offset and the length of the pole), result in a number of disadvantages for the user:

在生产率方面，平整杆需要时间，尤其是在需要迭代重复的出现中。
关于准确性，垂直握住杆子会受到人体错误和工具性缺陷的影响，例如疾病的气泡。
关于适用性，并非总是有可能在测量建筑物角时垂直将杆固定在目标点上。

在解决用户的问题方面：Leica GS18 T的主要优势是什么？
新漫游者有几个好处：

没有现场校准
免疫磁性干扰
Applicable at large tilt angles
Heading-aided 3D visualisation

新的Leica GS18 T GNSS RTK Rover结合了GNSS和IMU，从Plumb自动调整Pole tilt，从而提高了生产率，可扩展RTK的适用性并减少人体错误。它可以提高整体用户体验。

Figure 1 - Leica GS18 T GNSS RTK rover with Leica CS20 field controller.

Leica GS18 T Rover如何回答对速度现场的不断增长的需求？
作为“世界上最快的GNSS RTK Rover”的定义是基于三个支柱的：IMU-based倾斜补偿技术结合瞬时RTK。这使生产率最高（准确性和可靠性 - 尤其是在地形调查中），并提供了与手动平衡杆进行测量相似的准确性。由于倾斜的补偿，无需将POL级别升级，这使生产率平均比常规GNSS RTK测量实践提高了20％。此外，GS18 T利用MEMS IMU的高速加速度和角速度实时确定极点的态度。由于这些IMU测量值不受磁场的影响，因此GS18 T不受磁干扰的影响，并且不需要任何耗时的现场校准。它开箱即用，比基于磁力计的系统更快。

Figure 2 - Leica GS18 T as the fastest GNSS RTK rover with the IMU-based tilt compensation.

总是有一个问题的问题，例如建立角落和障碍物？
With the GS18 T this is not considered a challenge anymore. Due to the IMU-based tilt compensation, the targets that were previously not accessible with GNSS, can now directly be measured with RTK, even at large tilt angles of more than 30 degrees. With the benefits ofadvanced signal tracking，GS18 T特别适合RTK应用，例如，在叶子下或在城市峡谷中，在靠近树线附近运行的天空。通过应用IMU-based tilt compensation在GS18 t中，只要跟踪足够数量的GNSS卫星即可提供高精度RTK溶液，最大倾斜角就没有限制。大倾斜角are a problem of the past. The GS18 T is applicable to hidden point measurements (for instance hidden corners or points partly blocked by parked cars).

然后，这会直接影响在潜在危险的调查环境中测量的安全方面吗？
确切地说 - 不必专注于平整杆子，用户可以更多地关注自己的安全。通过车辆和操作机的风险大大降低了。此外，态度信息用于通过自动更新周围环境的3D可视化（取决于传感器方向）来帮助用户在现场中定位自己。

图3-使用Leica GS18 t测量建筑物的拐角和阻塞点，这些点以前在传统的RTK测量中使用垂直极是无法测量的。

看来您已经成功整合了两个导航资源，GNSS和INS？
Integrated GNSS/INS navigation systems which have long existed in the aerospace industry are now available in surveying applications. This sums up the successful integration:

图4- Leica GS18 T中实现的GNSS/INS集成的示意图和简化的例证。

不断进行GNSS和INS之间的一致性检查，以实现可以应对极端动力学（例如硬冲击）的强大系统。由于倾斜度计算位置的计算无磁力计测量值，因此GS18 T不受磁干扰的影响。

直接比较常规RTK与倾斜补偿RTK时 - 您是否执行了测试以证明实际优势？
为了证明使用倾斜补偿的好处，GS18 T针对在开放天空和强大的多路径条件下对Rover A进行了基准测试。在开放式测试（图12）中，在瞬时模式下交替测量了两个已知点P1和P2，持续10分钟。使用漫游者A，需要在进行瞬时测量之前精确地平整杆，这对于由于倾斜补偿而导致的GS18 T是不需要的。在10分钟内测量点的数量代表了生产力的简单指标。

Figure 5 - RTK performance benchmarking under open sky by measuring two points alternately in the instantaneous mode for 10 minutes (Rover A vs. GS18 T, pole length: 1.800 m).

图6-在强大的多径环境（极长：1.800 m）中的RTK定位测试（a）带有金属立面建筑物附近的测量标记，（b）用Leica GS18 T的倾斜补偿RTK测量。

表1总结了开放基测试的生产率和准确性的结果：

表1-比较10分钟内测量点的数量以及GS18 T和ROVER A之间的RMS误差（开放天空，极长：1.800 m，瞬时测量）。

GS18 t无需平整杆，可显着减少在测量上花费的时间，从而在10分钟内将测量点的数量从57增加到57％。在倾斜补偿案例中，尽管态度确定有其他错误，但与Rover A相比，3D RMS误差仅大3毫米，总计为2.4 cm，这对于大多数地形调查都是可以接受的。

表2总结了有关可用性，准确性和可靠性的结果：

Table 2 - Comparison of the availability, accuracy and reliability of RTK fixed positions between GS18 T and Rover A in a strong multipath environment (pole length: 1.800 m, instantaneous measurement).

使用倾斜补偿的GS18 t，与使用RoverA的常规RTK相比，RTK固定溶液的可用性增加了15％，平均提高了定位精度，平均提高了50％。可靠性给出了以下百分比，即位置误差小于CQ的三倍，水平组件的最多可略高于6％。还请记住，这种强大的多路径环境被认为是极端情况，并且远远超出了与准确性和可靠性规格相关的标准条件。此外，无法用漫游者A测量距建筑物的10厘米的距离更接近建筑物，因为在这种情况下，不可能在目标点处将极点平衡。

汽车，电源线和带有结构性钢的建筑物 - 每位测量师每天都面对这些，并每天进一步局部磁性干扰。新的Leica GS18 T是否为此问题提供了解决方案？
答案很简单：除了不需要现场校准外，基于IMU的倾斜补偿比基于磁力计的方法的主要优点是对磁场干扰的免疫力。我们比较了磁干扰下的两个流浪者。查看表5中总结的RMS误差，GS18 T的2D精度比Rover B好大约2 cm，而1D精度在相似的水平上：

表3-在磁性干扰（停车场，极长：1.800 m，1 -S静态测量）下，GS18 T和RM之间的RMS误差的比较。

查看表3中总结的RMS误差，GS18 T的2D精度比Rover B好约2 cm，而1D精度在相似的水平上。

通过比较图7a中的2D误差，GS18 t比RoverB提供了更高的准确性和一致性。此外，2D CQ估计值与2D误差一致，以现实的方式反映了定位精度。关于图7b中流动站B的结果，如果检测到磁性干扰，则2D CQ值明显大于2D误差，表明倾斜度补偿的溶液不可靠。在这种情况下，用户需要重复测量或切换到常规的RTK模式，从而降低生产率。例如，在某些情况下，当以较大的倾斜角度测量点时，基于磁力计的系统不会通知用户，无法实现显示的精度。