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Javad Triumph V.S.導覽

 
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   Javad GNSS產品導覽 】
 
技術經理 胡子威
 

前言

 

衛星定位這個產業在近30年的光陰中推出過種類繁多的機型。世界上第一台民用的衛星定位儀器由三個部份組成: 1.主機2.天線盤3.電池。主機包含了一個有monitor的控制面板,大小就像一台傳統的桌上型PC,重量大概是一個2歲的小孩,天線盤的大小就像我們吃喜酒時上菜的那種大盤子,所以叫天線盤,電池其實就是一顆車用的蓄電池。這三個部份就是三樣大塊頭的傢伙,他們之間由各類不同的cable連結在一起。

隨著理論的逐漸成熟還有半導體技術以及材料科學的進步,衛星定位儀器設備體積開始縮小、重量開始減輕。新的定位理論及應用技術出現之後,儀器設備的基本型態開始發生改變,整合主機與天線盤的機型應孕而生,而各式各樣的獨立控制器(其實就是一台多功能PDA)也如雨後春筍般的出現。隨著衛星導航定位的應用領域愈來愈廣,除了不同的整合型態陸續出現,其性能也開始出現特殊化的類型。例如特別高的資料輸出頻率機種、外接原子鐘的機種、具備無線電通訊功能的機種、具備網路功能的機種,後來甚至發展至RISC型態的機種,主機本身即是一架NetWork Server直接可以提供各類服務,像是Web server、FTP server等等。

過去所謂的衛星定位幾乎就是指美國的GPS,但事實上利用衛星導航授時定位的系統還有前蘇聯時代就開始的GLONASS系統、歐盟正在初期發展階段的Galileo系統、中國也已經走過論證階段開始打造自己的北斗系統、印度也朝此方向前進中、日本也已開始發射一種做為美國GPS輔助地位的準天頂系統。而這每一種就是一個人造的星系,面對這麼多的星系,這個領域也開始將從前慣稱的GPS改叫GNSS,也算是回歸本質並且打破美國GPS壟斷的局面。

地面上生產衛星定位儀器的廠商除了推出各式各樣型態的儀器設備產品外、也開始推出針對各類星系的產品。從理論上跟實證經驗中,我們已知道星系整合將發揮最大的效率。不過,產品型態跟星系種類如此繁多,對於有著不同需求面向的使用者,要在預算經濟的考量下選購適合自己的產品變成是一項困難的挑戰,排列組合實在太多了,而且品牌也不少呢,本篇採購指南就是應此而生的。

所謂 “ 天下大勢 合久必分 分久必合 “這句話也可以用在科技的世界,當代的GNSS產品趨勢也要開始走向完全整合的道路了。

 

Triumph V.S.的出現 - 徹底打破形態的藩蘺

 

前面說過,現代的專業衛星接收儀演進至今,形成了三個基本單元
1.主機
2.天線
3.控制器

以三個基本單元型態推出的產品稱為分離式的產品,主要的涵意就是主機與天線分離的意思。若將主機與天線合併而推出的產品則稱為一體式的產品。這兩種形式主要是為了不同應用面的便利性而生的。控制器始終是以一個獨立的型式而存在,其實它就是一台小型電腦,以各式各樣的風貌出現,大多數控制器的作業系統都是以windows CE為基礎的,所以實際上就是一台堅固的PDA。使用PC的情況也是有的。

如果考慮到真實的工作情境,我們還可以再加上第4個單元,就是測桿、腳架、求心器基座這一類的輔助配件,不論何種型式的衛星接收儀,都需要這些配件才能對準要測量的目標。所以我們也可以說Triumph V.S.是一種集四大單元為一體的儀器設備。
1.主機
2.天線
3.控制器
4.輔助標定配件

為什麼會有分離式跟一體式的設計出現呢?在野外工作,當然是帶的東西愈少愈好,愈輕愈好,最好也不要有一堆cable線互相糾纏。分離式的衛星接收儀就有這種問題,但這也不全然是缺點,當有需要長時間作業時,能安全地保護主機才是重點,這時分離式就變成優點,像是連續運行參考站這類應用。某些情況下的靜態測量工作也是分離式的產品才適宜。而放在飛機、汽車、船泊上這類動態應用時,分離式往往也是必須的。但若是單人即時測量的工作,自然一體式是首選,最典型的就是RTK(即時動態測量),而這種應用才是目前大宗生意。

因為測量工作是非常多樣化的,一件工作之中往往就需要這兩種形式靈活的搭配,所以從業人員多半同時擁有這兩種形態的衛星接收儀。當然,這稱不上經濟,也不算方便,因為東西多了總是麻煩、變化時總還得重新拆裝設定,況且這些儀器設備都不便宜。

Triumph V.S.徹底打破了這種限制。

Triumph V.S.是一個將1.主機2.天線3.控制器4.測桿融合為一的衛星定位儀器。其實這種形態早就有了,大家也非常有經驗,汽車上、腳踏車上還有隨身手上拿著的導航機不就是嗎,這種3C產品只差不能精密定位。成熟成功的3C產品都是簡單又輕巧,又有人性化界面的,最好就像iphone那樣。專業人士不想專業儀器設備也變得簡單好用嗎,當然想,人總是求進步的。
但為什麼在專業衛星定位市場上一直沒有出現這類完全整合的產品呢,這原因很多。受限於對天線的專業要求,對晶片能力以及運算性能、散熱的要求,對週邊配件連結性的要求,對各種無線訊號不會互相干擾的要求、對電池續航力的要求,還有這全部的東西都還要能對抗劣的環境,跟粗暴的使用者。所以專業的市場不是不想要這種產品,而是這種要求很難實現。

但革命總會來的,劃時代的產品總有橫空出世的一天。

整合分成三個面向,前言所講的是”內容”,是複雜的訊號、是各國的GNSS系統的整合,後者說的是”製造工藝,是硬體”、是”軟體”的整合。就像蘋果iphone、iPad的成功,是集內容、軟體、硬體三者緊密結合的成果。這是一種全面性的高度整合工作,只有最有創意、最有基礎科學實力、最有決心的公司才能實現。

Triumph V.S.終於在2010年的德國InterGeo 2010大展中正式亮相,打造它的Javad Ashjaee像蘋果Steve Jobs一樣感性自信的介紹這個剛問世的劃時代產品。他引用了Steve的話:”每隔一段時間就有一個革命性的產品誕生,改變了一切”。Ashjaee一手打造的Triumph V.S.跟以前的GNSS設備有什麼不一樣呢?我們可以從12個具體的焦點來說:

 
 

1.融合一體式與分離式的多元性

 

前面說過,衛星定位設備有很多種類。舉個例子,做RTK的時候,主機天線一體式的機種最好用,但是遇到有需要分離式設備的場合怎麼辦,比如說常見的靜態觀測的場合、或放在車上的場合?Triumph V.S.除了本身就一體式,具備大地天線外,還可以直接再外接天線。這是一種打破傳統商業規則的行為,在Triumph V.S.問世以前,只有Garmin那種消費型手持導航機跟便宜的GIS定位設備才肯做這樣的設計。要知道在專業的領域裏,天線僅佔整個GNSS設備10%到20%的價錢。這種設計讓你不必再另外買一套分離式的GNSS設備,只要再買一顆外接的天線就可以達到目地,即使需要接的是最高級的choke ring antenna也是一樣的。而且一點也不麻煩,直接接上去就好。這大大減低了持有設備的數量及成本。

 

2.適應各類應用目的

 

Triumph V.S.大方的給了一個5 Hz的基本解算頻率,即一秒鐘可以取得5筆RTK的定位資料。如果有需要的話甚至可以提高至每秒100筆,這樣一來,不論是海上、車上需要每秒10筆資或20筆資料的高速應用或甚至飛機上那種超高速應用都不必再添購專用的特殊機種。另外像是連續運行參考站CORS這種應用,需要靠網路遠端下載資料的類型,Triumph V.S.就是一台伺服器提供多種server服務,像FTP server。除了基本的256MB~ 1GB記憶體之外,還可以再插上SD卡提供額外的儲存空間。Triumph V.S.擁有一顆頂極的核心晶片,除以上功能外,同時可以進行時間類的應用,提供1-PPS、接收event mark等訊號、它還可以外接高級的時間標準”原子鐘”。一台Triumph V.S.幾乎就涵蓋了所有的GNSS應用範籌。它還是堅固防水的。

  3. 216頻道多星系系統
 

世界上第一台商用衛星定位儀是Javad Ashjaee在1986年實現的。當時的導航授時定位衛星只有美國的全球衛星定位系統GPS,Ashjaee所打造的那台接收儀只有4個頻道。GPS系統使用頻譜當中的L頻帶,所設計的兩個信號頻為L1頻率跟L2頻率,因為L2頻率中的P電碼屬於軍用機密,所以第一台民用GPS接收儀只能使用L1頻率中的C/A電碼及L1載波。導航定位衛星特殊的地方就是每顆衛星使用的是相同的L1及L2頻率,再利用特殊設計的碼來區隔各別衛星。所謂4個頻道的意思其實就是可以同時分辨4顆衛星的L1頻率,實際上指的就是最多可以同時接收4顆衛星的4個L1訊號。如果是軍用的設備,可以同時分辨4顆衛星中L1及L2頻率中的L1載波C/A碼、L2載波P碼的話,那麼就是8個頻道,餘此類推。頻道的計算就是這樣來的。高精度衛星定位測量中,4顆衛星是解算公式中的最低數量要求,衛星數目越多則帶來更好的解算條件,品質隨之提升,效率隨之提升。美國的GPS衛星經過長期的發展已經歷數次的升級,增加了新的電碼以及新的頻率,如此,則地面的接收儀也必須相應的增加對應的接收頻道。加上俄羅斯的GLONASS、歐盟的Galileo、日本的準天頂系統QZSS、歐美日等國各自的廣域輔助差分衛星系統等等,接收儀的頻道數量也跟著越來越大,晶片設計也越來越複雜,天線盤的難度也越來越高。Javad的晶片目前達到了216個頻道涵蓋了現在所有已商轉及多數尚未商轉的星系。

  4.高精度高感度系統
 

Javad的GNSS接收儀及天線盤,有許多自主發展的技術及專利。尤其是在GLONASS系統上,有著絕對的優勢。此外,在累積了數十年的經驗之後,對於這種極微弱的衛星訊號有著高度的掌握能力。諸如In-Band Interference Rejection、Advanced Multipath Reduction、RAIM、GLONASS 0.2mm Dynamic Calibration等技術,讓過去沒辦法利用衛星定位儀進行高精度定位的環境變得很好作業。即便在牆邊、樹下也能快速穩定的得到高品質的座標。Javad Triumph V.S.在天線的設計上也有獨到的地方,將它拿在比我們身高還低30公分的高度上,仍然不會阻礙天線盤對衛星訊號的接收。所以Triumph V.S.是適應性很強的接收儀,可以幫助我們克服對天透空度很差的環境、多路徑效應干擾嚴重的環境,直接反應在工作上的好處就是效率。

  5.全面性的應用軟體
 

Javad對Triumph V.S.的應用程式是很大方的,從測量到放樣到工程結構設計,都不需要再額外多花錢。你還可以在測量的時候自動錄音及拍照來取代手記小抄。對硬體或衛星訊號有興趣的人,Triumph V.S.除提供精細的訊號分析表之外,甚至還有電池放電監控程式,可以為你分析電池使用狀況。這些,Javad Ashjaee先生在影片中都有很詳細的介紹

  6.三合一的設計
 

就像手機一樣,你一定很難想像你拿手機打電話的時候,0 ~ 9的按鍵盤跟手機機身是分離的。沒錯,在3C的世界這些東西合在一起是理所當然的,但在測量這一行,這是革命,要把大地天線盤、主機、控制器這三樣東西做在一起又只能像單眼相機的大小、還得具備iPad那樣的電池續航力,這無疑是一件極困難的事情,這需要太多的整合,尤其當它比單眼相機還輕時,這其實是在設計及製造工藝上取得了重大的突破。

  7.四合一的設計
 

從有測量開始,人們都需要測桿、水準汽泡、求心器基座、腳架、鉛垂等輔助工具才能準確對準地上的待測目標。但是Triumph V.S.在內藏了一組等殊的選配項目之後,就可以擺脫這些額外配件的束縛。這組裝置包含了
a.前方、底座兩個攝影鏡頭
b.電子指北針
c.電子傾斜計
d.小喇叭
你可以從一個精緻的800X600的螢幕上看到底座攝影鏡頭取得的live影像,畫面上有準星讓你對準地上的目標。想像一下拿一台單眼相機做測量的感覺,這絶對是從來沒有過的經驗,這多麼方便。Triumph V.S.掛在脖子上,要測的時候才拿起來看一下,還有像兩秒自拍的功能可以延遲幾秒才確定儲存座標,減低手晃的影響。這種設計大大的提高了工作的效率,尤其是在地形測量的時候。當然,如果你還是覺得要把Triumph V.S.放在輔助配件上,那麼選擇一支輕便的單腳相機桿也就夠了。

  8.不再需要儀器箱
 

Triumph V.S.用個相機包裝就可以了,要達到1公分等級的測量工作,不再需要那麼辛苦了。

  9.比照iphone的人機介面
 

iphone是人人會用的,大家在使用iphone的經驗中,有下拉式清單嗎?應該沒有吧。也不太有層層疊疊的目錄讓人找不到功能。沒錯,如果說Triumph V.S.的介面是iphone的山寨版,的確也很難反搏。它看起來就是,實際上也差不多,這會是個很棒的體驗。除了觸控螢幕外,它還有5個快捷鍵,可以提供我們自行設定功能,對使用者而言可說是面面俱到了。

  10.互動以及人性化的使用說明
 

為了加深使用上的人性化,Triumph V.S.操作時的每一個動作都在螢幕的最下方顯示說明的詞條,Triumph V.S.本身就是一本說明書。甚至本身就是一個論壇,因為你可以用它上網,到資料庫裏找找看有沒有人問過一樣的問題,你還可以直接從Triumph V.S.發出問題,然後原廠的回答直接回覆到你的Triumph V.S.上。如果有需要的話,透過網路,原廠的伺服器還可以遠端檢測你的Triumph .V.S.

  11.集合各種通訊技術於一身
 

專業的GNSS應用都靠無線通訊來達成即時供應差分資料的要求,無線電Radio modem與網路是這類工作最重要的兩個元素。在野外,高感度的收發型無線電是必備的,是公認最可靠的RTK即時動態測量型態。不過在網路型VRS虛擬參考站成為基礎建設的今天,用SIM卡上網取得差分資料已變成不可或缺的一項功能。只是過去的GNSS設備兩者只能選其一,否則只好採取外接的型式。今天Triumph V.S.解決了這個問題,收發型的無線電與SIM卡modem同時具備,並且還提供雙SIM卡功能。不但如此,Ethernet有線網路、WiFi無線網路、藍芽、USB齊集一身。

  12.SDK使用者開發套件
 

Triumph V.S.將會推出SDK套件,讓有興趣的人自己開發應用程式。這樣一來就可以自行客製化有獨特需求的工作內容,或量身訂做自己喜歡的工作流程,管理者也可以製定S.O.P流程來保障作業品質。在導航、授時、定位等GNSS應用愈來愈廣泛的今天,SDK套件將大幅推升專業領域的應用廣度及深度,也為高度重複性的工作,提高量產的效率。

這就是Triumph V.S.。基於我們對GNSS長年深入的關注,我們對Triumph V.S.即將帶來的產業革新毫不懷疑。我們也將在銷售上做一個大膽的嘗試,除了一對一的專業銷售服務外,我們也將在PChome上直接銷售。Triumph V.S.如此先進、簡單,它完全可以透過網路、Video解決學習的上的問題。任何會使用iphone的人都能快速上手。我們誠摯的邀請舊雨新知一同加入這革新的體驗,我們將訊息詳細的公開在網路上,我們精心設計了我們的網頁,提供第一手的中文資訊。若能仔細的閱讀我們的網站,必定能對Javad有所了解。

 
 

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