Кинематическое позиционирование в реальном времени

Кинематическое позиционирование в реальном времени ( RTK )-это применение съемки для исправления общих ошибок в текущих спутниковой навигации (GNSS) . системах ^{[ 1 ]} Он использует измерения фазы волны сигнала носителя в дополнение к информационному содержанию сигнала и опирается на одну эталонную станцию или интерполированную виртуальную станцию для обеспечения исправлений в реальном времени, обеспечивая сантиметра до точность (см. DGP ). ^{[ 2 ]} В частности, в отношении GPS, система обычно называется улучшением фазы носителей или CPGP . ^{[ 3 ]} Он имеет применение в съемке земли , гидрографическом обзоре и на навигации беспилотных летательных аппаратов .

Фон

Расстояние между приемником спутниковой навигации и спутником может быть рассчитано с момента, когда сигнал для перемещения со спутника к приемнику. Чтобы рассчитать задержку, приемник должен выравнивать двоичную последовательность псевдорандома , содержащуюся в сигнале, с внутренне сгенерированной бинарной последовательности псевдорядома. Поскольку спутниковый сигнал требует времени для достижения приемника, последовательность спутника задерживается по отношению к последовательности приемника. Все чаще откладывая последовательность приемника, две последовательности в конечном итоге выровнены.

Точность полученного измерения диапазона, по сути, является функцией способности электроники приемника точно обрабатывать сигналы со спутника, а также дополнительные источники ошибок, такие как неэдигированные ионосферные и тропосферные задержки , многократные, спутниковые часы и ошибки эфемериса . ^{[ 4 ]}

Отслеживание перевозчика

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

Как описано в предыдущем разделе, диапазон до спутника по существу рассчитывается путем умножения длины волны носителя, чем увеличение числа целых циклов между спутником и ровером и добавления разности фаз. Определение количества циклов нетривиально, поскольку сигналы могут быть сдвинуты в фазе на один или несколько циклов. Это приводит к ошибке, равной ошибке в предполагаемом количестве циклов, временем длины волны, которая составляет 19 см для сигнала L1. Решение этой так называемой задачи поиска неоднозначности приводит к точности сантиметра. Ошибка может быть уменьшена с помощью сложных статистических методов, которые сравнивают измерения из сигналов C/A и путем сравнения полученных диапазонов между несколькими спутниками.

Возможное улучшение, используя эту технику, потенциально очень высока, если кто -то продолжает принимать 1% точность в блокировке. Например, в случае GPS код грубого приобретения (C/A), который транслируется в сигнале L1, изменяет фазу на 1,023 МГц, но сам носитель L1 составляет 1575,42 МГц, которая изменяет фазу более тысячи раз чаще. Ошибка ± 1% в измерении фазы L1, таким образом, соответствует ошибке ± 1,9 мм в базовой оценке. ^{[ 5 ]}

Практические соображения

На практике системы RTK используют единый приемник базовых станций и ряд мобильных единиц. Базовая станция переработает фазу носителя, которую она наблюдает, и мобильные устройства сравнивают свои собственные фазовые измерения с той, что получили от базовой станции. Есть несколько способов передачи сигнала коррекции от базовой станции на мобильную станцию. Самым популярным способом достижения недорогой передачи сигнала в режиме реального времени является использование радиомода , обычно в группе UHF . В большинстве стран определенные частоты выделяются специально для целей RTK. Большинство оборудования для сухопутных средств имеют встроенный радиоакм UHF-диапазона в качестве стандартного варианта. RTK обеспечивает точность повышения до 20 км от базовой станции. ^{[ 6 ]}

Это позволяет подразделениям рассчитать свое относительное положение в пределах миллиметров, хотя их абсолютное положение точное только для той же точности, что и вычисленное положение базовой станции. Для RTK с одной базовой станцией точность 8 мм + 1PPM (детали на миллион / 1 мм на км) горизонтальный и 15 мм + 1PPM по вертикали по сравнению с базовой станцией, в зависимости от устройства. ^{[ 7 ]} Например, с базовой станцией 16 км (чуть менее 10 миль) относительная горизонтальная ошибка будет 8 мм + 16 мм = 24 мм (чуть меньше дюйма).

Хотя эти параметры ограничивают полезность метода RTK для общей навигации, метод идеально подходит для таких ролей, как съемки. В этом случае базовая станция расположена в известном обследованном месте, часто является эталоном , и мобильные устройства могут затем создавать высокую точную карту, исправив исправления по сравнению с этой точкой. RTK также обнаружил использование в системах автодрива/автопилота, точного сельского хозяйства , систем управления машинами и аналогичных ролей.

Network RTK расширяет использование RTK на большую область, содержащую сеть эталонных станций. ^{[ 8 ]} Операционная достоверность и точность зависят от плотности и возможностей сети справочных станций. С сетью RTK точность 8 мм + 0,5 млрд горизонтальных и 15 мм + 0,5 ч / млн может быть достигнута по сравнению с ближайшей станцией, в зависимости от устройства. ^{[ 7 ]} Например, с базовой станцией 16 км (чуть менее 10 миль) относительная горизонтальная ошибка будет 8 мм + 8 мм = 16 мм (примерно 5/8 дюйма).

Непрерывная эксплуатационная сеть справочной станции (CORS) представляет собой сеть базовых станций RTK, которые транслируют исправления, обычно через подключение к Интернету. Точность повышается в сети CORS, потому что более чем одна станция помогает обеспечить правильное позиционирование и охранники против ложной инициализации одной базовой станции. ^{[ 9 ]}

Виртуальная справочная сеть (VRN) может также повысить точность без использования базовой станции, ^{[ 10 ]} Использование виртуальных справочных станций (VRS), вместо этого. Концепция может помочь удовлетворить это требование, используя сеть справочных станций. Типичная настройка CORS состоит из одной справочной станции, из которой необработанные данные (или исправления) отправляются в приемник Rover (то есть пользователь). Затем пользователь образует различия в фазе носителя (или исправляет свои необработанные данные) и выполняет обработку данных с помощью дифференциальных исправлений. Напротив, сетевые архитектуры GNSS часто используют несколько эталонных станций. Этот подход позволяет более точное моделирование системных ошибок, зависящих от расстояния , в основном вызванных ионосферными и тропосферными рефракциями, а также ошибки спутниковой орбиты . Более конкретно, сеть GNSS уменьшает зависимость бюджета ошибок от расстояния ближайшей антенны.

Смотрите также

Ссылки

^ Боке, Гиллем; Вилахосана, Хави; Мартинес, Борха (2024). «Возможность предоставления высоких данных коррекции GNSS через несерременные сети» . IEEE транзакции на инструментах и измерениях : 1–1. doi : 10.1109/tim.2024.3453319 . ISSN 0018-9456 .
^ Ваннингер, Ламберт. «Введение в сеть RTK» . www.wasoft.de . Рабочая группа IAG 4.5.1 . Получено 14 февраля 2018 года .
^ Маннингс, Робин (2008). Вездесущее позиционирование . Artech House. п. 102. ISBN 978-1596931046 .
^ Weiffenbach, GC (1967-12-31), «Влияние тропосферного и ионосферного распространения на геодезию спутникового радиодопплера», Электромагнитное измерение расстояния , Университет Торонто Пресс, стр. 339–352, DOI : 10.3138/9781442631823-030 , ISI: 9781442631823
^ «Геопозиция, GPS, DGP и точность позиционирования» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 22 ноября 2009 года . Получено 2006-06-20 .
^ Rietdorf, Anette; Маун, Кристофер; Loef, Peter (2006). «Точное позиционирование в режиме реального времени с использованием навигационных спутников и телекоммуникаций». Материалы 3 -го семинара по позиционированию, навигации и общению . Citeseerx 10.1.1.581.2400 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Trimble Inc. (октябрь 2020 г.). «DataShief - Trimble R12 GNSS System - English (US)» (PDF) . Тримбл . Получено 3 марта 2024 года .
^ Гакстаттер, Эрик. "RTK Networks - Что, почему, где?" (PDF) . www.gps.gov . USSLS/CGSIC собрание 2009 . Получено 14 февраля 2018 года .
^ Министерство торговли США, Ноаа; Министерство торговли США, Ноаа. «Национальное геодезическое обследование - домашняя страница CORS» . www.ngs.noaa.gov . Получено 2018-12-11 .
^ «Руководство по исследованию CDOT» (PDF) . Колорадо Департамент транспорта . 2021.

Внешние ссылки

RTK подробные концепции GNSS, RTK и спутникового позиционирования в глубине.
CORS Карта глобальной сети непрерывно эксплуатационных справочных станций.
GBAS MAP Глобальное покрытие карты охватываемости на основе базовых маяков (GBAS).
Руководящие принципы Пользовательские рекомендации по позиционированию GNSS в реальном времени в реальном времени (NOAA)
Руководство по интеграции RTK для интеграции RTK -приемников в беспилотники и робототехника
История RTK статья людей, вовлеченных в первые дни RTK

[1] Боке, Гиллем; Вилахосана, Хави; Мартинес, Борха (2024). «Возможность предоставления высоких данных коррекции GNSS через несерременные сети» . IEEE транзакции на инструментах и измерениях : 1–1. doi : 10.1109/tim.2024.3453319 . ISSN 0018-9456 .

[Wanninger2008-2] Ваннингер, Ламберт. «Введение в сеть RTK» . www.wasoft.de . Рабочая группа IAG 4.5.1 . Получено 14 февраля 2018 года .

[ubiquitous-3] Маннингс, Робин (2008). Вездесущее позиционирование . Artech House. п. 102. ISBN 978-1596931046 .

[4] Weiffenbach, GC (1967-12-31), «Влияние тропосферного и ионосферного распространения на геодезию спутникового радиодопплера», Электромагнитное измерение расстояния , Университет Торонто Пресс, стр. 339–352, DOI : 10.3138/9781442631823-030 , ISI: 9781442631823

[precisionag.org-5] «Геопозиция, GPS, DGP и точность позиционирования» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 22 ноября 2009 года . Получено 2006-06-20 .

[RIETDORF2006-6] Rietdorf, Anette; Маун, Кристофер; Loef, Peter (2006). «Точное позиционирование в режиме реального времени с использованием навигационных спутников и телекоммуникаций». Материалы 3 -го семинара по позиционированию, навигации и общению . Citeseerx 10.1.1.581.2400 .

[:0-7] Jump up to: ^а ^{беременный} Trimble Inc. (октябрь 2020 г.). «DataShief - Trimble R12 GNSS System - English (US)» (PDF) . Тримбл . Получено 3 марта 2024 года .

[Gakstatter2009-8] Гакстаттер, Эрик. "RTK Networks - Что, почему, где?" (PDF) . www.gps.gov . USSLS/CGSIC собрание 2009 . Получено 14 февраля 2018 года .

[9] Министерство торговли США, Ноаа; Министерство торговли США, Ноаа. «Национальное геодезическое обследование - домашняя страница CORS» . www.ngs.noaa.gov . Получено 2018-12-11 .

[10] «Руководство по исследованию CDOT» (PDF) . Колорадо Департамент транспорта . 2021.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

v Т и Спутниковая навигация
Система	Бейду ДОРИС Галилео Глонасс GPS IRNSS / NABIC QZSS
Устройства	Личный помощник навигации Автомобильная навигационная система GPS Tracker GPS Logger
Чипсеты	Sirfstarii Sirfatlasive Mtk Cellguide Aclys
Увеличение GNSS	EGNOS Гаган GPS · C (в отставке) JPALS Последний MSAS Ntrip QZSS / Michibiki Southpan Звездный огонь Ваас SDCM
Протоколы	NMEA
Технология	A-GPS S-GPS Rtk
Географические услуги	Яблочные карты Байду карты Бинг Карты Google Earth Карты Google Вот так MapQuest OpenCpn Карта OpenStreet Лепестки карты НАСА Worldwind Виамичелин Yahoo! Карты Яндекс карты
Связанные темы	Географическая информационная система Геокашинг Геокодирование Геоинформатика Геоматис GPS -отслеживание животных