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Wie funktioniert RTK (Real Time Kinetic)?

Inhaltsangabe

Normale GPS-Geräte suchen nach Veränderungen in den Signalcodes, die von jedem Satelliten gesendet werden. Dies erfolgt, indem zunächst die Zeiten der Signalflanken gemessen werden, woraufhin dann die Zeit bis zum Empfang des Signals berechnet wird.

Beim Vergleich zweier Signale messen wir eine Zeitverzögerung von ungefähr 0,07 Sekunden. Dies ist die Zeitverzögerung vom Satelliten zum Empfänger, welches einer Entfernung von ungefähr 20.000 km entspricht.

 

 

Um eine Genauigkeit von bis zu 1 cm zu erhalten, müssen wir die Zeitverzögerung zwischen diesen Signalen auf 0,00000000003 (1/30 einer Nanosekunde) reduzieren. Die untere Abbildung zeigt einen einzigen Anstieg zwischen 0 und 1 (wie in der oberen Abbildung hervorgehoben).

 

 

Es ist schwierig dies mit Bezug auf 1/30 einer Nanosekunde zu vergleichen, da wir nicht wissen an welchem Punkt entlang dieses Anstieg der Wechsel von 0 auf 1 passiert ist.

Dies bedeutet, dass die Positionsgenauigkeit bei der ausschließlichen Verwendung von korrigierten GPS-Signalen (genannt Codephasensignale) sich auf etwa 0,5 Meter beläuft. Um ein höheres Maß an Genauigkeit von bis zu 1 cm zu erhalten, bedarf es einer zusätzlichen Technik, die in Verbindung mit der Ersteren verwendet wird.

 

Wir verwenden ein GPS-Trägerwellensignal, das bei einer sehr hohen Frequenz (1575 MHz) übertragen wird, um den genauen Zeitpunkt anzeigen zu können, bei dem das Signal von 0 auf 1 ansteigt.

Das obere Bild zeigt, dass die Phase des Trägersignals kippt, wenn das Datensignal sich ändert.

 

 

Da dieses Signal bei einer so hohen Frequenz übertragen wird, können wir mit einer weit größerer Präzision messen, wann die Signaländerung aufgetreten ist.

Dies sorgt für eine deutlich höhere Zeitauflösung, so dass wir mit einer viel größeren Genauigkeit wissen, wann sich dieses Signal verändert hat, wenn wir unsere Echtzeitdaten mit den korrigierten Signalen vergleichen. Daher wissen wir mit einer viel größeren Genauigkeit, was die wahre Entfernung zwischen dem Satelliten und dem Empfänger ist.

 

Welchen Unterschied das macht, zeigt das unten stehende 24-Stunden-Diagramm. Das unkorrigierte GPS ist rot dargestellt, während das RTK-Signal grün dargestellt wird. 

 

RTK gegenüber unkorrigiertem GPS

 

 

Netz-RTK

Die Verwendung einer RTK-Lösung mit einer einfachen Basisstation (auch Referenzstation genannt) von RACELOGIC ist eine bequeme und kostengünstige Möglichkeit, um eine höhere Positionsgenauigkeit zu erreichen. Es gibt jedoch Situationen, in denen die Einrichtung einer permanenten Basisstation nicht möglich ist, zum Beispiel wenn das Fahrzeug sich Dutzende von Kilometern von der Basisstation entfernen muss. Dies kann zu atmosphärische Fehlern führen, die die Positionsgenauigkeit des Fahrzeugs mit der zweiten Referenzstation (Rover) beeinflussen können. Für diese Szenarien gibt es eine andere RTK-Lösung, die als „Netz-RTK" bezeichnet wird.

 

Das am weitesten verbreitere Netz-RTK-Verfahren beinhaltet eine Zwei-Wege-Kommunikationsverbindung, die dem fahrenden Fahrzeug ermöglicht, seine Position an einen Dienstanbieter zu senden, der die Satellitenbeobachtungen von mehreren übers Land verteilten Basisstationstationen überwacht. Der Dienstanbieter berechnet dann basierend auf den Daten der umliegenden Basisstationen die entsprechenden Korrekturdaten für den Standort des Rovers. Diese Korrekturdaten werden dann in dem gleichen RTCM-Format an den Rover zurückgesendet, das auch bei einer einzelnen ortsfesten Basisstation verwendet wird.

 

Die meisten Netz-RTK-Systeme basieren auf einer Internetverbindung und verwenden ein Protokoll namens NTRIP (Networked Transport of RTCM via Internet Protocol), welches eine konstante Internetverbindung benötigt, um Korrekturdaten zu empfangen. Diese wird normalerweise durch ein Mobilfunkmodem oder ein Smartphone bereitgestellt.

 

Die aktuelle VBOX-Firmware unterstützt NTRIP nicht direkt. Mobilfunkmodems mit intergriertem NTRP-Client sind jedoch als Smartphone- oder Desktop-Anwendungssoftware erhältlich.

 

Weltweit gibt es mehrere Netz-RTK-Dienstanbieter. Bekannte Unternehmen in Großbritannien sind zum Beispiel Topnet Live und SmartNet. Diese Anbieter bieten Kunden mit einer RACELOGIC VBOX 3i SLRTK einen Abo-Service, der den Kunden erlaubt, ihre Korrekturdaten über die erwähnte Hardwareverbindung direkt auf ihre Geräte zu empfangen. Zu den grôßten Netz-RTK-Anbietern in Deutschland, Österreich und der Schweiz gehören SAPOS, ASCOS, Topcon (Deutschland), APOS (Österreich) und SWISPOS (Schweiz). 

 

Für weitere Information siehe auch:

Wie funktioniert GPS?

Wie funktioniert DGPS (Differentielles GPS)?

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Zuletzt geändert
12:51, 21 Jan 2016

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