Was ist RTK?

Standard-Positionierungsdienst (SPS) ist die erste Positionsbestimmung, die GPS-Systeme vornehmen, und zwar mithilfe der C/A-Code. Wenn differentielle Korrekturen verfügbar sind, kann die SPS-Genauigkeit verbessert werden, da die Zeitverzögerungen der Satellitensignale beseitigt werden können. Verwendung von DGPS Eine Positionsgenauigkeit von etwa 40 cm ist ziemlich normal. RTK ist die nächste Stufe von DGPS, und es gibt zwei Versionen davon: RTK Float, das eine Genauigkeit im Dezimeterbereich erreicht, und RTK Fixed, das eine Genauigkeit im Zentimeterbereich erreicht.

Um zu verstehen, wie beide Versionen funktionieren, muss man zwei Dinge verstehen:

• Der erste ist, dass RTK die Regeln dessen, was wir mit einem zivilen GPS-Empfänger erreichen sollten, verbiegt. Es handelt sich nicht um eine Technologie, die in das System integriert wurde, um uns zu helfen. Es handelt sich vielmehr um eine Methode, die von den GPS-Herstellern entwickelt wurde, um mit dem C/A-Code eine höhere Genauigkeit zu erreichen, als vorgesehen war.
• Der zweite Punkt ist, dass es auf den Trägerwellen selbst basiert, nicht auf dem C/A-Code oder der Navigationsmeldung, die sie tragen.

In unserem 'Was ist SPS?Auf der Seite "SPS" wurde erläutert, wie die SPS auf Pseudo-Entfernungsmessungen basiert, die mithilfe des C/A-Codes berechnet werden. Dazu synchronisiert der Empfänger seinen Takt mit dem GPS-Satellitenund generiert dann seine eigene Version des C/A-Codes für jeden Satelliten, den er sehen kann. Wenn er seine eigene Kopie des C/A-Codes um, sagen wir, sieben Millisekunden verzögern muss, um mit dem an der Antenne empfangenen C/A-Code übereinzustimmen, dann weiß er, dass die Laufzeit des Signals von diesem Satelliten sieben Millisekunden beträgt, und er kann dann berechnen, wie weit der Satellit entfernt ist.

Das eigentliche Ziel von RTK ist es, festzustellen, wie viele Trägerwellen sich zwischen der Antenne und dem Satelliten befinden. Der Grund dafür ist einfach. Jeder Satellit sendet einen einzigartigen C/A-Code, der aus 1.023 Bits besteht. Der Code wird mit einer Rate von 1,023 Mb/s gesendet, was bedeutet, dass etwa jede Mikrosekunde ein Bit gesendet wird. In einer Mikrosekunde legt das Funksignal des Satelliten eine Strecke von etwa 300 Metern zurück.

Die Trägerwelle, auf die der C/A-Code moduliert wird, hat jedoch eine viel höhere Frequenz: 1575,42 MHz. Das bedeutet, dass eine einzelne Welle etwa 19 cm zurücklegt. Wenn wir herausfinden könnten, wie viele Vollwellen sich zwischen dem Satelliten und der Antenne befinden, wäre es möglich, die Entfernung viel genauer zu berechnen. Wenn wir wissen, wie viele Vollwellen es gibt, und es möglich ist, auch Teilwellen (den Phasenwinkel) zu messen, können wir sogar sehr genau sein.

RTK Fixed und RTK Float können als zwei getrennte (aber verwandte) Algorithmen betrachtet werden, die gleichzeitig in einem System laufen. Wenn RTK Fixed eine gültige Lösung hat, schaltet das System auf diesen Algorithmus um (der RTK Float-Algorithmus läuft jedoch im Hintergrund weiter). Wenn RTK Fixed anschließend ungültig wird, kehrt das System zu RTK Float zurück, das nicht neu gestartet werden muss, solange die Trägerphasenverriegelung nicht verloren geht.

Wie unterscheiden sich also die Algorithmen? RTK Float zielt darauf ab, Ihren wahrscheinlichen Standort zu ermitteln (indem es die aktuelle DGPS-Genauigkeit) mit Hilfe statistischer Methoden. Er erfordert mindestens vier gemeinsame Satelliten mit der Basisstation und sucht (in einfachen Worten) nach einem Punkt in einem Kreis um die aktuelle Positionsmessung, um den sich die Satelliten drehen. Im Gegensatz zu RTK Fixed versucht der Float-Algorithmus nicht, das Mehrdeutigkeitsproblem zu lösen, sondern lediglich die wahrscheinlichste Position innerhalb eines Kreises zu ermitteln, der um die aktuelle Positionsschätzung gezogen wird. Die Genauigkeit von RTK Float beginnt bei ca. 40 cm, erhöht sich aber im besten Fall auf 20 cm.

RTK Fixed hingegen zielt darauf ab, das Mehrdeutigkeitsproblem zu lösen, und wird erst dann eingesetzt, wenn es dies geschafft hat. Es benötigt fünf gängige Satelliten, und wenn eine gültige Lösung gefunden wird, weiß das System, dass es n Trägerwellen plus jede Teilwelle zwischen ihm und dem Satelliten gibt. Es kann seine Messungen auf etwa 0,6% der 19-cm-Wellenlänge abgleichen. Wenn mehrere Messungen zu einer Navigationslösung kombiniert werden, kann dies eine Genauigkeit von etwa 1 cm ergeben.

Jetzt haben wir den Punkt erreicht, an dem wir in unserem 'Was ist GNSS?In dieser Serie haben wir erörtert, dass GNSS-Systeme im Allgemeinen einfach zu bedienen sind, nicht driften und ein hohes Maß an Genauigkeit erreichen können. Aber nichts im Leben ist perfekt, nicht wahr? Was ist also der Nachteil? Was verbessert die Genauigkeit am meisten, und Wo liegen die Grenzen von GNSS??

Der Unterschied zwischen GPS und RTK-GPS ist einfach zu verstehen. Herkömmliche GPS-Systeme verwenden ausschließlich Daten von Satelliten, um eine Position zu berechnen. RTK-GPS-Systeme hingegen ergänzen die Standard-GPS-Daten mit zusätzlichen Informationen von einer nahe gelegenen Basisstation.

Mit einem RTK-GPS-System kann die Genauigkeit auf den Zentimeter genau verbessert werden, was für Anwendungen wie folgende erforderlich ist ADAS-Prüfung, Kartierung und Autonomie.

Im Laufe der Jahre hat sich mit der GNSS/INS-Technologie auch die RTK-Genauigkeit verbessert. Unter günstigen Bedingungen können Kunden, die ein GNSS-gestütztes Trägheitsnavigationssystem von OXTS wie das RT3000 v4können Sie mit einer RTK-Genauigkeit von 1 cm rechnen, wodurch sich die Messungen für Anwendungen wie Fahrzeugtests, Kartierung und autonome Fahrzeugnavigation. In Fällen, in denen GNSS nicht verfügbar ist, z. B. in einer Stadtschlucht oder drinnenUm die Positionsdrift einzuschränken und die Genauigkeit so lange wie möglich beizubehalten, kann zusätzliche Sensortechnik eingesetzt werden.

Auf den ersten Blick ist der Unterschied zwischen RTK und PPK recht einfach. Wie bereits in diesem Blog erwähnt, steht RTK für Real Time Kinematic. Es ist der Prozess, mit dem Positionsdaten korrigiert werden, und wie der Name schon sagt, findet dieser Prozess in Echtzeit statt. Der Unterschied zu PPK (Post-Processed Kinematic) besteht darin, dass die Daten zwar immer noch korrigiert werden, dies aber nach der Datenerfassung geschieht.

PPK kann genauer sein als RTK, aber es gibt vielleicht Fälle, in denen es sinnvoller ist, die Daten in Echtzeit zu korrigieren, z. B. bei der autonomen Navigation.

Jedes Projekt, bei dem ein Objekt autonom navigieren oder dem Benutzer genaue, sofortige Positionsaktualisierungen liefern soll, benötigt RTK-Daten. Unabhängig davon, ob es sich bei dem Objekt um ein Auto, ein Boot oder eine Drohne handelt, sind die wichtigsten Faktoren, die es zu berücksichtigen gilt, die Anforderungen Ihres Projekts. Fragen Sie sich, welchen Genauigkeitsgrad Sie benötigen und welche Auswirkungen dies auf Ihre Projektziele haben wird. Viele Drohnen sind mit RTK-Positionierungstechnologie ausgestattet, die jedoch im Allgemeinen teurer ist als Drohnen mit Standard-GPS-Positionierungssensoren. Eine Möglichkeit, die Kosten zu senken, besteht darin, eine eigene Nutzlast mit den entsprechenden Onboard-Sensoren zu bauen. Dies kann zwar einige Zeit in Anspruch nehmen, bietet dem Nutzer aber zusätzliche Flexibilität bei der Wahl der richtigen Sensorkombination für die jeweilige Aufgabe.

OXTS GNSS/INS-Geräte wie das xRED3000bieten Drohnenintegratoren RTK-Positionsgenauigkeit in Form einer OEM-Platine zur einfachen Integration.

Wir entwickeln seit über 25 Jahren hochpräzise GNSS/INS-Lösungen.

Unsere Lösungen werden weltweit in einer Reihe von Branchen eingesetzt, um Ingenieure mit genauen Positions-, Navigations- und Zeitinformationen zu versorgen, sowohl unter freiem Himmel als auch in Umgebungen, in denen kein GNSS verfügbar ist.

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