Что такое RTK для GPS? Руководство 2024

RTK GPS, или Real-Time Kinematic Global Positioning Systems, представляет собой значительный скачок в технологии геопространственного позиционирования. Известные исключительной точностью и возможностями в реальном времени, использование служб RTK для GPS становится краеугольным камнем в широком спектре приложений, от точного земледелия до передовой робототехники. С RTK и GPS кинематические измерения вступили в новую эру точности и эффективности, переопределяя то, что возможно.

Эта статья  содержит все, что вам нужно знать о RTK и GPS. В ней рассматривается, как работает RTK GPS, его преимущества перед стандартным GPS и диапазон отраслей, которые он поддерживает. Вы узнаете о технологии, лежащей в основе модуля RTK-GPS, роли фиксированных базовых станций в повышении точности и о том, как RTK работает с ретранслируемыми поправками GPS для обеспечения точности позиционирования в реальном времени.

Независимо от того, являетесь ли вы профессионалом в области геопространственных технологий, компанией, желающей использовать RTK и GPS, или просто тем, кто интересуется этой передовой технологией, используемой в современных системах позиционирования, понимание того, как использовать RTK с GPS, является первым шагом на пути к оценке ее преобразующего воздействия.

Что означает RTK в GPS?

Использование Real-Time Kinematic (RTK) с GPS — это передовая технология позиционирования в геопространственных технологиях. Она повышает точность стандартных систем GPS с метрового уровня до сантиметрового.

Доступная глобальная точность без лишних хлопот.
Получайте точное позиционирование до сантиметра на любом двухдиапазонном устройстве GNSS с молниеносным временем сходимости в нашей сети поправок RTK.

По своей сути RTK работает за счет использования стационарных базовых станций для обеспечения в режиме реального времени поправок на позиционную неоднозначность, присущую сигналам GPS, путем передачи их на приемники.

Базовая станция РТК

Базовые станции RTK используют одну стационарную опорную станцию для трансляции поправок. Эта станция знает свое точное местоположение и вычисляет факторы ошибок, влияющие на точность GPS, такие как атмосферные помехи и ошибки спутниковых часов.

Затем базовая станция отправляет эти поправки приемникам, обычно в пределах определенного географического радиуса. Этот метод очень эффективен для локализованных операций, но его точность снижается по мере увеличения расстояния от базовой станции.

Сеть РТК

В отличие от подхода с одной станцией, сеть RTK включает несколько базовых станций RTK, создавая большую область, содержащую взаимосвязанные станции. Этот сетевой подход гарантирует, что поправки RTK будут более точными на более широкой области, что делает его идеальным для операций, охватывающих более крупные регионы.

Сети RTK  используют определенные частоты и встроенный диапазон УВЧ для эффективной передачи поправок на мобильные устройства, повышая надежность и масштабируемость технологий RTK и GPS.

Зачем вам нужен RTK с GPS

Необходимость использования RTK GPS в современных геопространственных приложениях обусловлена неточностями, присущими стандартной технологии глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS).

Неточности GNSS возникают из-за нескольких факторов. Задержки сигнала, вызванные атмосферой Земли , неточность спутниковых орбитальных данных и ограничения синхронизации спутниковых часов являются одними из основных виновников. Эти факторы могут привести к неприемлемым позиционным ошибкам в профессиональных, промышленных или научных контекстах, где точность имеет первостепенное значение.

RTK решает эти проблемы, предоставляя поправки в реальном времени к данным GNSS . Он использует сеть фиксированных базовых станций, которые имеют известное точное местоположение. Эти станции отслеживают ошибки в сигналах GNSS и передают информацию о поправках на приемники RTK. Этот процесс значительно уменьшает ошибки GNSS , достигая точности позиционирования до сантиметрового уровня.

Влияние RTK на GPS существенно в различных областях. В сельском хозяйстве он обеспечивает точное земледелие, позволяя более эффективно использовать ресурсы. В строительстве и геодезии он обеспечивает точность измерений и макетов, сводя к минимуму дорогостоящие ошибки. Для автономных транспортных средств и робототехники RTK и GPS необходимы для надежной навигации и эксплуатационной безопасности.

RTK GPS преобразует технологию GNSS из технологии приблизительного определения местоположения в технологию точности и надежности. Этот сдвиг касается не только повышения точности; речь идет о включении новых возможностей и приложений в мире, который все больше зависит от точных геопространственных данных.

Как работают RTK и GPS

RTK — это сложная технология, которая улучшает данные GPS для достижения точности на уровне сантиметра. Она основана на взаимодействии нескольких критических элементов: неточности GNSS, приемники RTK и данные коррекции RTCM (Радиотехническая комиссия по морским службам) .

1. Неточности GNSS

Системы GNSS, хотя и работают по всему миру, подвержены различным неточностям из-за атмосферных условий, ошибок спутниковых часов и ошибок эфемерид (спутниковой орбиты). Эти неточности могут привести к ошибкам позиционирования, которые, как правило, приемлемы для повседневного использования, но недостаточны для задач, требующих высокой точности.

2. RTK GPS-приемники

Приемник RTK GPS — это специализированное устройство, которое принимает как стандартные сигналы GNSS, так и данные коррекции RTK. В отличие от традиционных приемников GPS, приемники RTK могут интерпретировать дополнительные данные для определения своего местоположения с гораздо большей точностью.

3. Данные коррекции RTCM

Ключ к точности RTK лежит в данных коррекции RTCM. Эти данные генерируются сетью фиксированных базовых станций, которые непрерывно отслеживают сигналы GNSS. Сравнивая свое известное точное местоположение с местоположением, указанным сигналами GNSS, эти станции вычисляют данные коррекции.

Эти данные, инкапсулированные в формате RTCM, затем транслируются на приемники RTK. Вот некоторые из вариантов получения поправок RTCM:

• Выделенные сети RTK: операторы могут подписываться на выделенные сети RTK или NTRIP , которые обеспечивают широкое покрытие и непрерывные данные RTCM. Эти сети предлагают беспроблемное решение с эксплуатационной надежностью и особенно выгодны для пользователей, охватывающих большую территорию или требующих высокой мобильности.
• Создание собственной базовой станции: для локальных операций настройка персональной базовой станции GNSS является вариантом. К сожалению, настройка собственной системы RTK требует много времени, денег и серьезных технических знаний.
• Общедоступные станции: Некоторые организации предлагают данные RTCM через общедоступные станции . Хотя это может быть экономически эффективно, доступность и покрытие могут быть изменчивыми и довольно ограниченными.

Особенности систем RTK GPS

Технология RTK GPS имеет ряд сложных функций, которые значительно улучшают геопространственное позиционирование и точность. Эти функции не только отличают RTK-совместимую GPS от традиционных систем GPS, но и делают ее незаменимым инструментом в многочисленных приложениях, где точность определения местоположения имеет решающее значение.

Время конвергенции

RTK отличается быстрым временем сходимости. Этот термин относится к времени, которое требуется системе для достижения полной точности после включения. Короткое время сходимости RTK означает, что она может начать предоставлять точные данные гораздо быстрее, чем традиционные системы.

Плотность покрытия

Решающим фактором эффективности возможностей RTK GPS является плотность покрытия сети. Такие провайдеры, предлагают обширное покрытие с плотной сетью базовых станций, гарантируя надежное и точное позиционирование на больших территориях.

Данные в реальном времени

В отличие от систем Post-Processed Kinematic (PPK), где рекомендуется ждать не менее 24 секунд перед постобработкой данных, RTK предоставляет данные коррекции в реальном времени. Эта функция имеет решающее значение для приложений, которым требуется немедленная и точная информация о местоположении, например, для автономной навигации транспортных средств или управления машинами.

Точность позиционирования

Основным преимуществом сопряжения RTK с GPS является исключительная точность позиционирования . Исправляя распространенные неточности, связанные с сигналами GNSS, RTK GPS может определять местоположение с точностью до сантиметров, что является значительным улучшением по сравнению с точностью на уровне метра стандартного GPS.

Доступный пользовательский интерфейс

Пользовательский интерфейс (UI) систем RTK-GPS разработан для обеспечения доступности. Интуитивно понятный UI гарантирует, что пользователи могут эффективно управлять и интерпретировать высокоточные данные, предоставляемые RTK.

Надежность

Эксплуатационная надежность является ключевым атрибутом систем RTK-GPS. Она стабильно обеспечивает высокую точность в различных условиях, что делает ее надежной для критически важных приложений в таких секторах, как строительство, геодезия и сельское хозяйство.

Доступность API

Многие системы RTK-GPS, включая предлагаемые Point One Navigation, поставляются с доступным интерфейсом прикладного программирования (API). Это позволяет легко интегрировать данные RTK и GPS в различные программные приложения, повышая их полезность и гибкость.

Обеспечение

Системы RTK GPS часто характеризуются удобным для пользователя обеспечением, что означает, что их можно настроить и сконфигурировать с минимальными хлопотами. Эта простота настройки необходима для пользователей, которые могут не обладать специальными техническими знаниями.

Применение RTK для GPS

Технология RTK произвела революцию во многих областях, предлагая точное позиционирование в реальном времени, критически важное для многих современных приложений. От сельского хозяйства до автономных транспортных средств, диапазон ее использования является свидетельством ее универсальности и эффективности.

сельское хозяйство

В сельском хозяйстве системы RTK-GPS играют важную роль в таких задачах, как картирование посевов, полевая съемка и автоматизация тракторов. Они позволяют фермерам внедрять методы точного земледелия, что приводит к оптимизации использования ресурсов, повышению урожайности и снижению воздействия на окружающую среду.

Робототехника

Использование RTK для GPS расширяет возможности роботизированных систем, особенно в автономной навигации. Это обеспечивает точное позиционирование и планирование пути, что ценно для таких приложений, как картографирование с помощью дронов , автоматизированная съемка и роботизированные полевые операции.

Предотвращение ущерба

В таких отраслях, как коммунальное хозяйство и инфраструктура, RTK помогает точно определять местонахождение подземных объектов, тем самым предотвращая повреждения во время земляных и строительных работ.

Картографирование и обследования

Для геодезистов и картографов RTK обеспечивает высокий уровень точности, необходимый для топографических съемок, сбора данных ГИС (географической информационной системы) и крупномасштабных картографических проектов.

Строительство

В строительстве RTK GPS используется для разметки участка, управления машинами и мониторинга перемещений конструкций. Его точность повышает эффективность строительства, безопасность и соответствие планам проектирования.

Автономные транспортные средства

Системы данных RTK имеют решающее значение для навигационных систем автономных транспортных средств, обеспечивая точность и надежность, необходимые для безопасной и эффективной работы.

Логистика доставки

RTK GPS играет важную роль в оптимизации логистики поставок, помогая планировать маршрут и управлять автопарком для своевременных и точных поставок.