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RTKとは?

業界の記事 2020年10月13日

RTKはReal-Time Kinematic(動的干渉)の略で、GPSの位置測定の精度を向上させるもうひとつの方法ですが、最も理解しにくく、実装に最も負荷がかかる手法のひとつです。

標準測位サービス(SPS)は、GPSシステムが達成する最初の位置固定であり、これはC/Aコード.もし 微分補正が利用可能であれば、衛星信号のタイミングの遅れを取り除くことができるため、SPSの精度を向上させることができます。用いています。 ディーピージーエス約40cmの位置精度はかなり正常です。RTKはDGPSの次のステップであり、デシメータレベルの精度を達成するRTK floatとセンチメートルレベルの精度を達成するRTK integerの2つのバージョンがあります。

どちらかのバージョンの仕組みを理解するには、2つのことを理解する必要があります。

  • まず、RTKは民間のGPS受信機を使って実現すべきルールを曲げている。それは私たちを助けるためにシステムに設計された技術ではありません。代わりに、それはC/Aコードを使用して意図されていたよりも高い精度を達成するためにGPSメーカーによって考え出された方法です。
  • 第二に理解すべきことは、それはキャリア波そのものに基づくものであって、キャリア波が伝えるC/Aコードや航法メッセージに基づくものではないということです。

RTKリアルタイムキネマティック

 

では、どのような仕組みになっているのでしょうか?

SPS とは何か」のページでは、SPS が C/A コードを使用して計算された擬似レンジ測定に基づいていることを説明しました。受信機は、そのクロックを GPS衛星そして、見える衛星ごとに独自のバージョンのC/Aコードを生成します。アンテナで受信したC/Aコードと一致させるために 独自のC/Aコードのコピーを7ミリ秒遅らせる必要があるとすれば その衛星からの信号の移動時間が7ミリ秒であることを知っているので その衛星がどれくらい離れているかを計算することができます

RTKの究極の目的は、アンテナと衛星の間にどれだけの搬送波があるかを確立することです。その理由は簡単です。各衛星は、1,023ビットで構成されたユニークなC/Aコードをブロードキャストします。コードは1.023Mb/sの速度で送信され、1ビットが約マイクロ秒ごとに送信されることを意味します。1マイクロ秒で衛星からの無線信号は約300メートルの距離をカバーしています。

C/Aコードが変調される搬送波は、はるかに高い周波数であるが、1575.42MHzである。これは、1つの波が約19cmをカバーしていることを意味します。もし、衛星とアンテナの間に何本の全波があるのかがわかれば、より正確な距離を計算することができるでしょう。実際に、全波数が分かっていて、部分波(位相角)も測定できるのであれば、非常に正確な距離を計算することができます。

RTK IntegerとRTK Floatは、システム内で同時に実行されている2つの別々の (関連する)アルゴリズムと見なすことができます。RTK Integerに有効な解決策がある場合、システムはこれに切り替わります (ただし、RTK Floatアルゴリズムはバックグラウンドで実行され続けます)。RTK Integerが無効になると、システムはRTK Floatに戻ますが、搬送波位相ロックが失われていない限り、再スタートする必要はありません。

では、アルゴリズムはどう違うのでしょうか?RTKフロートは、統計的な方法を使用して(現在の DGPSの精度を向上させる あなたの確率の高い位置を識別することを目的としています。それは、基地局と4つの共通の衛星の最小値を必要とし、(平たく言えば)、衛星が回転している現在の位置測定の周りの円の中の点を探します。RTK Integerとは異なり、Floatアルゴリズムは、曖昧さの問題を解決しようとすることはありません。RTK Floatの精度は約40cmから始まりますが、最高でも20cmまで上昇します。

一方、RTK インテジャーは、アンビギュイティの問題を解決することを目的としており、解決するまでは使用されない。5つの共通の衛星が必要で、有効な解が見つかると、システムは、衛星との間にn個の搬送波と任意の部分波があることを認識します。19cmの波長の約0.6%まで測定値を合わせることができる。複数の測定値を組み合わせて航法解とした場合、約1cmの精度が得られる。

今、私たちは私たちの 'GNSSとは何ですか?シリーズでは、GNSSシステムがどのように使いやすく、ドリフトせず、高い精度を実現できるかを説明してきました。しかし、人生に完璧なものはありませんよね?では、何が欠点なのでしょうか?最も精度を向上させるものは何でしょうか? GNSSの限界は??

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