Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Приемник GNSS RTK используется для съемки лесной популяции в Швейцарии

Кинематическое позиционирование в реальном времени ( RTK ) - это метод спутниковой навигации , используемый для повышения точности данных о местоположении, полученных из спутниковых систем позиционирования (глобальные навигационные спутниковые системы, GNSS ), таких как GPS , BeiDou , ГЛОНАСС , Galileo и NavIC . Он использует измерения фазы сигнала в несущей волны в дополнение к информационному содержанию сигнала и опирается на одной базовой станции или интерполированное виртуальную станцию , чтобы обеспечить корректировки в режиме реального времени, обеспечивая до сантиметра -уровне точности. [1] Применительно к GPS, в частности, система обычно называется улучшением фазы несущей или CPGPS . [2] Он находит применение в землеустройстве , гидрографической съемке и в навигации беспилотных летательных аппаратов .

Обзор [ править ]

Фон [ править ]

См. Также: сигналы GPS и расчет местоположения по GNSS

Расстояние между приемником спутниковой навигации и спутником можно рассчитать, исходя из времени, за которое сигнал проходит от спутника до приемника. Чтобы вычислить задержку, приемник должен согласовать псевдослучайную двоичную последовательность, содержащуюся в сигнале, с внутренне сгенерированной псевдослучайной двоичной последовательностью. Поскольку спутниковому сигналу требуется время, чтобы достичь приемника, последовательность спутниковых сигналов задерживается по сравнению с последовательностью приемников. За счет увеличения задержки последовательности получателя две последовательности в конечном итоге выравниваются.

Точность результирующего измерения дальности по существу зависит от способности электроники приемника точно обрабатывать сигналы со спутника и дополнительных источников ошибок, таких как неснижаемые ионосферные и тропосферные задержки , многолучевость, ошибки спутниковых часов и эфемерид и т. Д. [3]

Отслеживание фазы несущей [ править ]

См. Также: отслеживание фазы несущей GPS

RTK следует той же общей концепции, но использует несущую волну спутникового сигнала в качестве сигнала, игнорируя содержащуюся внутри информацию. RTK использует фиксированную базовую станцию ​​и ровер, чтобы уменьшить ошибку позиционирования ровера. Базовая станция передает данные коррекции на ровер.

Как описано в предыдущем разделе, расстояние до спутника по существу вычисляется путем умножения длины волны несущей на количество полных циклов между спутником и ровером и добавления разности фаз. Определение количества циклов нетривиально, поскольку сигналы могут быть сдвинуты по фазе на один или несколько циклов. Это приводит к ошибке, равной ошибке в расчетном количестве циклов, умноженном на длину волны, которая составляет 19 см для сигнала L1. Решение этой так называемой проблемы поиска целочисленной неоднозначности приводит к сантиметровой точности. Ошибка может быть уменьшена с помощью сложных статистических методов, которые сравнивают измерения по сигналам C / A и сравнивая полученные диапазоны между несколькими спутниками.

Возможные улучшения при использовании этого метода потенциально очень высоки, если продолжать предполагать точность блокировки 1%. Например, в случае GPS код грубого обнаружения (C / A), который транслируется в сигнале L1, изменяет фазу на 1,023 МГц, но сама несущая L1 составляет 1575,42 МГц, которая изменяет фазу более тысячи раз. чаще. Таким образом, ошибка ± 1% при измерении фазы несущей L1 соответствует ошибке ± 1,9 мм в оценке базовой линии. [4]

Практические соображения [ править ]

На практике системы RTK используют один приемник базовой станции и несколько мобильных устройств. Базовая станция повторно транслирует фазу несущей, которую она наблюдает, и мобильные устройства сравнивают свои собственные измерения фазы с данными, полученными от базовой станции. Существует несколько способов передачи сигнала коррекции от базовой станции к мобильной станции. Самый популярный способ обеспечить недорогую передачу сигнала в реальном времени - использовать радиомодем , обычно в диапазоне УВЧ . В большинстве стран определенные частоты выделяются специально для целей RTK. Большинство геодезического оборудования в стандартной комплектации оснащено встроенным радиомодемом диапазона УВЧ. RTK обеспечивает повышение точности примерно до 20 км от базовой станции. [5]

Это позволяет устройствам вычислять свое относительное положение с точностью до миллиметра, хотя их абсолютное положение имеет точность только с той же точностью, что и вычисленное положение базовой станции. Типичная номинальная точность для этих систем составляет 1 сантиметр ± 2 части на миллион (ppm) по горизонтали и 2 сантиметра ± 2 ppm по вертикали. [6]

Хотя эти параметры ограничивают полезность метода RTK для общей навигации, этот метод идеально подходит для таких ролей, как съемка. В этом случае базовая станция расположена в известном месте съемки , часто в качестве эталона , и мобильные устройства могут затем создать высокоточную карту, сделав поправки относительно этой точки. RTK также нашел применение в системах автопривода / автопилота, точном земледелии , системах управления машинами и аналогичных ролях.

В сети RTK расширить использование РОК на большую площадь , содержащой сеть опорных станций. [7] Эксплуатационная надежность и точность зависят от плотности и возможностей сети опорных станций.

Непрерывно Reference Station Операционная сеть (CORS) представляет собой сеть базовых станций RTK , что поправки вещания, как правило , через подключение к Интернету. В сети CORS повышается точность, поскольку более одной станции помогает обеспечить правильное позиционирование и защищает от ложной инициализации одной базовой станции. [8]

См. Также [ править ]

  • Дифференциальный GPS
  • Европейская геостационарная навигационная служба (EGNOS)
  • Система позиционирования Galileo
  • спутниковая система навигации
  • ГЛОНАСС
  • BeiDou
  • NavIC

Ссылки [ править ]

  1. ^ Ваннингер, Ламберт. «Введение в сетевой RTK» . www.wasoft.de . Рабочая группа IAG 4.5.1 . Проверено 14 февраля 2018 .
  2. ^ Мэннингс, Робин (2008). Повсеместное позиционирование . Артек Хаус. п. 102. ISBN 978-1596931046.
  3. ^ Weiffenbach, GC (1967-12-31), "тропосферная и ионосферное распространение Воздействие на спутниковом радио-доплеровской геодезии", электромагнитное Измерение расстояний , Университет Торонто Press, стр 339-352,. Дои : 10,3138 / 9781442631823-030 , ISBN 9781442631823
  4. ^ «Геопозиционирование, GPS, DGPS и точность позиционирования» (PDF) . Архивировано 22 ноября 2009 года . Проверено 20 июня 2006 . CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
  5. ^ RIETDORF, Анетт; ДАУБ, Кристофер; LOEF, Питер (2006). «Точное позиционирование в реальном времени с использованием спутников навигации и телекоммуникаций». ТРУДЫ 3-го СЕМИНАРА ПО РАЗМЕЩЕНИЮ, НАВИГАЦИИ И СВЯЗИ . CiteSeerX 10.1.1.581.2400 . 
  6. ^ "RealTimeKinematicSystem" . Архивировано 3 февраля 2012 года . Проверено 1 сентября 2012 .CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
  7. ^ Gakstatter, Эрик. «Сети РТК - Что, почему, где?» (PDF) . www.gps.gov . USSLS / CGSIC Meeting 2009 . Проверено 14 февраля 2018 .
  8. ^ Министерство торговли США, NOAA; Министерство торговли США, NOAA. «Национальная геодезическая служба - домашняя страница CORS» . www.ngs.noaa.gov . Проверено 11 декабря 2018 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Подробные концепции RTK Подробные концепции GNSS, RTK и спутникового позиционирования.
  • CORS Map Глобальная сеть постоянно действующих справочных станций.
  • GBAS Map Покрытие глобальной карты наземных опорных маяков (GBAS).
  • Рекомендации Руководство пользователя для единой базы GNSS-позиционирования в реальном времени (NOAA)
  • РТК интеграции Руководство по интеграции RTK приемники в БЛА и робототехника