WikiDer > RTK
RTK steht für Echtzeit-Kinematik. Ein gängiges Akronym für dieses Special Geographisches Positionierungs SystemAnwendung ist RTOTF oder Real Time On The Fly. RTK ist eine Sonderform von DGPS. DGPS verwendet nur codierte Informationen aus den Satellitensignalen, RTK verwendet die Phase der Satellitensignale, auf die diese Codes aufmoduliert sind. Die Auflösung dieser Phase liegt in der Größenordnung von 20 Zentimetern und kann mit einer Genauigkeit von 1/100, also 2 Millimeter, gemessen werden. Auf diese Weise wird die Genauigkeit der Positionierung relativ zu DGPS um den Faktor 10 bis 100 erhöht.
Um dies zu erreichen, müssen jedoch eine Reihe von Bedingungen erfüllt sein, nämlich:
- Sie benötigen zwei Empfänger, einen Referenzempfänger und einen mobilen Empfänger, die diese Phase messen können. Normalerweise sind dies die teureren Empfängertypen.
- Sie sollten vorzugsweise 6 verschiedene Satelliten empfangen können.
- Außerdem benötigen Sie eine schnelle und zuverlässige Funkverbindung, um eine deutlich größere Informationsmenge zu übertragen, als DGPS von der Referenz zum mobilen Empfänger benötigt. RTK-Systeme verwenden fast immer UHF-Funkverbindungen.
- Sie müssen initialisieren, bevor Sie eine Position berechnen können. Das bedeutet, dass die gesamte Wellenlänge zwischen Empfänger und Satellit korrekt bestimmt werden muss. Die Phase des gemessenen Signals ist tatsächlich ein sich ständig wiederholender Rest des vollständigen Signals. Ein solches Prinzip wird auch als Ambiguität bezeichnet. Diese Mehrdeutigkeit wird im Fachjargon üblicherweise als „Mehrdeutigkeit“ bezeichnet.
- Sie müssen über ein Programm (innerhalb oder außerhalb des Empfängers) verfügen, das die Mehrdeutigkeitsberechnung durchführen kann.
- Mit einem mobilen Empfänger sollten Sie sich nicht zu weit vom Referenzempfänger entfernen, da der Unterschied in der Ionosphäre und Troposphäre (Teil der Atmosphäre) bildet an beiden Standorten einen Hemmfaktor. Auch die Nutzung der UHF-Verbindung schränkt diese Reichweite ein. Letzteres wird jedoch mehr durch die Höhen der Sende- und Empfangsantennen und die vom Sender verbrauchte Leistung bestimmt. In den Niederlanden unterliegt dies Regeln; in der Regel sollten bis zu einer Höhe von 20 Metern nicht mehr als 0,5 - 1 Watt verwendet werden.
- Die Verwendung eines RTK-DGPS (UHF)-Senders [sowohl fest als auch tragbar] ist genehmigungspflichtig. Eine Sendelizenz kann bei der Telekom-Agentur beantragt werden.[1] Die Nutzung von RTK-DGPS (UHF)-Systemen ohne Sendelizenz ist strafbar.
Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, a Sigma-Präzision ab weniger als 10 Zentimeter in X, Y und Z erreicht werden. Diese Präzision ist derzeit bei einem maximalen Abstand zwischen den beiden Stationen von etwa 20 bis 30 Kilometern erreichbar. Aufgrund des periodischen (11-jährlichen) Zyklus der Sonnenaktivität dieser Abstand verringert sich in den Niederlanden um den Faktor 1,5.
RTK-Position
Mit RTK, im Referenzempfänger und in einem mobilen Empfänger (Rover) Phasenunterschiede gemessen zwischen einem der Satellit(und) eingehendes und identisches Signal, das von den Empfängern selbst erzeugt wird. Bei einer ganzzahligen Anzahl von Wellenlängen und den Phasenunterschieden wird über die Entfernungen zu den Satelliten eine Basislinie zwischen den beiden Empfängern berechnet. Die Basislinie hat eine hohe Präzision.
Die Grundlinie bildet eine relative Position. Die Position des mobilen Empfängers relativ zum Referenzempfänger. Da die Position des Referenzempfängers im Voraus genau gemessen wurde, erhalten Sie eine genaue Position des mobilen Empfängers.
Die kurze Beobachtungszeit ist essenziell für die Positionierung im RTK. Da einer der Empfänger, der Rover, einen beweglichen Punkt bildet, ist eine Wiederholung der Messung nicht möglich. Dies ist bei der statischen Positionierung der Fall. Die Positionsänderung erfordert eine kurze Beobachtungszeit, um die Position des mobilen Empfängers zu einem bestimmten Zeitpunkt berechnen zu können.
Die Satellitennachricht, die C/A-Code und P-Code, ist für die Phasendifferenzmessung nicht interessant: Auf die Phase der Trägerwelle kommt es an. Bei der Gleichung der Phasenabstände wollen Sie eigentlich nur die unbekannten Parameter ΔX , ΔY, ΔZ kennen.
Dies sind die X-, Y- und Z-Unterschiede zwischen Satellit und Empfänger.
ΔX = Xsat(t) – Xrec
Wahr:
- ΔX = Geometrischer Abstand X zwischen Satellit und Empfänger.
- Xsat(t)= Geometrische X-Koordinate des Satelliten zum Zeitpunkt der Übertragung
- Xrec = Geometrische X-Koordinate stammt vom Empfänger.
Der geometrische Abstand ist der Abstand zwischen Satellit und Empfänger.
Da die geometrische Entfernung von verschiedenen Satelliten zu beiden Empfängern gleichzeitig gemessen (berechnet) wird, kann ein Differenzvektor zwischen dem Referenzempfänger und dem mobilen Empfänger berechnet werden. Der relative Vektor hat eine Genauigkeit von wenigen Zentimetern. Die Fehler im relativen Vektor heben sich gegenseitig auf, da sie in beiden Empfängern nahezu gleich groß sind. Der Vektor ist mit der genauen Position des Referenzempfängers verknüpft. Auf diese Weise kennen Sie die Position des Rovers zu einem bestimmten Zeitpunkt.
Eine wesentliche Einschränkung besteht darin, dass diese sehr gute Genauigkeit nur erreichbar ist, wenn die Entfernung zwischen Referenzempfänger und mobilem Empfänger nicht mehr als 20 km und unter günstigen Bedingungen etwa 30 km beträgt. Dies liegt an den Fehlern, die durch die Ionosphäre und Troposphäre auftreten.
Die Informationen des Referenzempfängers werden über eine UHF-Verbindung an den Rover gesendet. Die Beschränkungen einer UHF-Verbindung in den Niederlanden führen zu einer zusätzlichen Beschränkung der optimalen Entfernung zwischen Referenzempfänger und mobilem Empfänger auf ca. 15 km.
Warum ist RTK so genau?
Als Faustregel gilt, dass das Sigma 1 % der Wellenlänge beträgt Eine GPS-Position kann mit verschiedenen Methoden bestimmt werden. Dies sind die unterschiedliche Methode und die entsprechende Wellenlänge und das Sigma.
| Methode | Wellenlänge | sigma |
|---|---|---|
| C/A-Code | ± 300m | ± 3 m |
| P-Code | ± 30m | ± 30 cm |
| L1-Phase | ± 19 cm | ± 2 mm |
| L2-Phase | ± 24 cm | ± 2 mm |
RTK in hydrographischer Anwendung
RTK wird häufig in der Hydrographie verwendet. Aufgrund der rasanten Entwicklung in der Hydrographie gibt es immer bessere und genauere Methoden zur Kartierung des Meeresbodens. Die rasanten Entwicklungen in der Signalverarbeitung, Datenspeicherung und Computertechnik im Allgemeinen haben auch großen Einfluss auf die Entwicklung und Möglichkeiten in der Hydrographie.
Die Unterwasserwelt wird immer präziser kartiert. Dies geschieht auf, im oder über dem Wasser, beispielsweise unter einem Schiff. Da die Genauigkeit des Messsystems unter Wasser zunimmt, ist auch eine hohe Genauigkeit der Schiffsposition erforderlich. RTK ist eine gute Lösung für küstennahe Gebiete.
RTK-Gezeiten
Die RTK-Höhe des Vermessungsschiffs kann auch verwendet werden, um die gemessenen Daten für den Gezeitenabfall während einer Vermessung zu korrigieren. Die vielen Z-Werte (Höhe) des Vermessungsschiffes beinhalten viele Veränderungen. Diese Veränderungen haben mehrere Ursachen. Wellen führen dazu, dass das Schiff andere Bewegungen als die „geradlinige“ Bewegung entlang der Vermessungslinie ausführt. Roll-, Nick- und Gierbewegungen sind Ursachen für kurze periodische Wellenbewegungen des Wassers. Diese Bewegungen verursachen Änderungen der RTK-Höhe des Schiffes. Die Antennenhöhe ändert sich.
Bewegungen mit längeren Zeiträumen verändern auch die Antennenhöhe. Gezeiten sind eine solche Bewegung. Um die Gezeiten aus den RTK-Höhendaten zu erhalten, müssen Sie die Daten filtern. Durch Filtern der Daten mit einem Tiefpassfilter mitteln Sie die höheren Frequenzkomponenten und die niedrigeren Frequenzkomponenten bleiben sichtbar. Dies ist die Flut.
Die gefilterten Daten können auch andere lange Zeiträume wie Kader und Kraftstoffverbrauch enthalten.Die Darstellung der verschiedenen Komponenten hängt natürlich vom verwendeten Filter ab. Als Hydrograf empfiehlt es sich, Ihre gefilterten Daten nach Möglichkeit mit der tatsächlichen oder vorhergesagten Gezeitenbewegung zu vergleichen.