Měření pozice pohybujících se objektů pomocí robotické totální stanice

Abstract

Práca sa zaoberá objavujúcim sa nekonvenčným využitím moderných teodolitov, tiež známych ako Robotické Totálne Stanice (RTS), ako sledovací a navádzací systém, určením presnej pozície dynamicky sa pohybujúceho objektu. To sa týka najmä situácií, kde nie je možné využiť konvenčné polohovacie systémy akým je napríklad GNSS. Kinematicky určená poloha objektu kontinuálne sledujúcou RTS môže byť následne v reálnom čase využitá pre autonómnu navigáciu malých bezpilotných leteckých prostriedkov (UAV) poskytnutím referenčného súradnicového systému a okamžitej polohy v ňom. Podstatná časť práce je venovaná návrhu a realizácii vhodných experimentov, ktoré overia spoľahlivosť určovania presnej polohy objektu v presnom časovom okamžiku. Boli preverené stanice série S7 a S9 od spoločnosti Trimble a stanica S9 HP, ktorá disponuje frekvenciou kontinuálneho merania až do 10 Hz bola napokon využitá pre experimenty. Lokálny čas ovládacieho panelu TSC7, ktorý zabezpečuje komunikáciu so stanicou bol pomocou protokolu PTP synchronizovaný s lokálnym časom mini-počítača Raspberry Pi, ktorý následne poskytoval referenčné meranie skutočnej polohy objektu v čase. V závere sú zhrnuté výsledky experimentov.This thesis deals with an emerging unconventional use case for modern theodolites, also known as Robotic Total Stations (RTSs), as a tracking and guidance system, by measuring the precise position of a dynamically moving object. This applies especially to situations where conventional positioning systems such as GNSS are insufficient or completely unavailable. A kinematically acquired position from a constantly tracking RTS could be used for real-time autonomous navigation of small Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), essentially providing them with a reference coordinate frame and an immediate position within it. A significant part of this thesis is dedicated to the design and realization of suitable experiments, which would estimate the reliability of this precise position measurement in a precise moment in time. The S7 and S9 series stations from the Trimble company were evaluated and an S9 HP RTS, which provides a continuous measuring frequency of up to 10 Hz was then predominantly used for experiments. The local time of a TSC7 controller, interfacing with the RTS, was being synchronized through Precision Time Protocol (PTP) with the local time of a Raspberry Pi mini-computer, which then provided a reference measurement of an object's true position in time. The conclusion summarizes all obtained results.