Kinematisk positionering i realtid

GNSS RTK-mottagare används för att kartlägga skogsbefolkningen i Schweiz

Kinematisk positionering i realtid ( RTK ) är tillämpningen av mätning för att korrigera för vanliga fel i nuvarande satellitnavigeringssystem (GNSS) . Den använder mätningar av fasen för signalens bärvåg utöver informationsinnehållet i signalen och förlitar sig på en enda referensstation eller interpolerad virtuell station för att tillhandahålla realtidskorrigeringar, vilket ger en noggrannhet på upp till centimeternivå (se DGPS ) . Med hänvisning till GPS i synnerhet kallas systemet vanligtvis för bärarfasförbättring eller CPGPS . Den har tillämpningar inom landmätning , hydrografisk mätning och obemannad flygfarkostsnavigering .

Bakgrund

Se även: GPS-signaler och GNSS-positionsberäkning
RTK koncept

Avståndet mellan en satellitnavigeringsmottagare och en satellit kan beräknas från den tid det tar för en signal att färdas från satelliten till mottagaren. För att beräkna fördröjningen måste mottagaren inrikta en pseudoslumpmässig binär sekvens som ingår i signalen till en internt genererad pseudoslumpmässig binär sekvens. Eftersom satellitsignalen tar tid att nå mottagaren är satellitens sekvens fördröjd i förhållande till mottagarens sekvens. Genom att alltmer fördröja mottagarens sekvens, ställs de två sekvenserna så småningom i linje.

Noggrannheten hos den resulterande räckviddsmätningen är i huvudsak en funktion av förmågan hos mottagarens elektronik att korrekt bearbeta signaler från satelliten, och ytterligare felkällor såsom icke mildrade jonosfäriska och troposfäriska fördröjningar, flervägs- , satellitklock- och efemeriska fel .

Bärarfas spårning

Se även: GPS-bärarfasspårning

RTK följer samma allmänna koncept, men använder satellitsignalens bärvåg som sin signal och ignorerar informationen som finns i den. RTK använder en fast basstation och en rover för att minska roverns positionsfel. Basstationen sänder korrigeringsdata till rovern.

Som beskrivits i föregående avsnitt beräknas räckvidden till en satellit i huvudsak genom att multiplicera bärvågsvåglängden gånger antalet hela cykler mellan satelliten och rover och addera fasskillnaden. Att bestämma antalet cykler är icke-trivialt, eftersom signaler kan skiftas i fas med en eller flera cykler. Detta resulterar i ett fel som är lika med felet i det uppskattade antalet cykler gånger våglängden, vilket är 19 cm för L1-signalen. Att lösa detta så kallade heltals-ambiguity-sökproblem resulterar i centimeterprecision. Felet kan reduceras med sofistikerade statistiska metoder som jämför mätningarna från C/A-signalerna och genom att jämföra de resulterande avstånden mellan flera satelliter.

Den möjliga förbättringen med denna teknik är potentiellt mycket hög om man fortsätter att anta 1% noggrannhet vid låsning. Till exempel, i fallet med GPS, ändrar grovinsamlingskoden (C/A), som sänds i L1-signalen, fas vid 1,023 MHz, men själva L1-bärvågen är 1575,42 MHz, vilket ändrar fas över tusen gånger oftare. Ett ±1% fel i L1 bärarfasmätning motsvarar således ett ±1,9 mm fel i baslinjeuppskattning.

Praktiska överväganden

RTK-inställning

I praktiken använder RTK-system en enda basstationsmottagare och ett antal mobila enheter. Basstationen återsänder fasen för bärvågen som den observerar, och mobilenheterna jämför sina egna fasmätningar med den som tas emot från basstationen. Det finns flera sätt att sända en korrigeringssignal från basstation till mobilstation. Det mest populära sättet att uppnå lågkostnadssignalöverföring i realtid är att använda ett radiomodem, vanligtvis i UHF-bandet . I de flesta länder är vissa frekvenser tilldelade specifikt för RTK-ändamål. De flesta landmätningsutrustningar har ett inbyggt UHF-bandradiomodem som standardalternativ. RTK ger noggrannhetsförbättringar upp till cirka 20 km från basstationen.

Detta gör att enheterna kan beräkna sin relativa position inom millimeter, även om deras absoluta position endast är exakt med samma noggrannhet som basstationens beräknade position. Den typiska nominella noggrannheten för dessa system är 1 centimeter ± 2 delar per miljon (ppm) horisontellt och 2 centimeter ± 2 ppm vertikalt.

Även om dessa parametrar begränsar användbarheten av RTK-tekniken för allmän navigering, är tekniken perfekt lämpad för roller som lantmäteri. I detta fall är basstationen belägen på en känd undersökt plats, ofta ett riktmärke , och de mobila enheterna kan sedan producera en mycket exakt karta genom att ta korrigeringar i förhållande till den punkten. RTK har också hittat användningsområden i autodrive/autopilotsystem, precisionsjordbruk , maskinkontrollsystem och liknande roller.

RTK -näten utökar användningen av RTK till ett större område som innehåller ett nätverk av referensstationer. Driftsäkerhet och noggrannhet beror på tätheten och kapaciteten hos referensstationsnätverket.

Ett CORS-nätverk ( Continuously Operating Reference Station) är ett nätverk av RTK-basstationer som sänder korrigeringar, vanligtvis över en Internetanslutning. Noggrannheten ökar i ett CORS-nätverk, eftersom mer än en station hjälper till att säkerställa korrekt positionering och skyddar mot en felaktig initiering av en enda basstation.

Ett virtuellt referensnätverk (VRN) kan på liknande sätt förbättra precisionen utan att använda en basstation.

Se även

externa länkar

  • RTK-detaljerade koncept GNSS, RTK och satellitpositioneringskoncept på djupet.
  • CORS Karta Globalt nätverk av kontinuerligt arbetande referensstationer.
  • GBAS Karta Global Map Coverage of Ground Based Augmentation Reference Beacons (GBAS).
  • Riktlinjer Användarriktlinjer för singelbas realtids GNSS-positionering (NOAA)
  • RTK Integration Manual för att integrera RTK-mottagare i UAV och Robotics
  • RTK:s historia En artikel av personer som var involverade i RTK:s tidiga dagar
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Real-time_kinematic_positioning&oldid=1091598666 "