Jak technologie GNSS a RTK dosahují vysoce přesného určování polohy?

GNSS v kombinaci s RTK je řešení, které umožňuje přesné určování polohy v reálném čase, přičemž přesnost polohy dosahuje centimetrové úrovně. Je široce používáno ve scénářích, které vyžadují vysoce přesné určování polohy. GPS jako jeden z druhů GNSS lidé často používají termín RTK GPS technologie pro označení technologie RTK GNSS. 

Co je GNSS? 

GNSS, zkratka pro Global Navigation Satellite System, je družicový rádiový polohový systém, který se skládá z jedné nebo více konstelací satelitů. Obecně označuje všechny družicové navigační systémy včetně globálních, regionálních a rozšiřujících systémů. 

GNSS poskytuje z vesmíru signály s informacemi o poloze, navigaci a času (PNT) pro globální nebo regionální uživatele. Satelity ve vesmíru přenášejí informace do GNSS přijímačů na Zemi. Tyto informace se následně používají k určení polohy. 

Jaký je rozdíl mezi GNSS a GPS?

GPS je typ GNSS. Na světě existují 4 plně funkční systémy GNSS: GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou.

Kromě toho existují regionální navigační systémy, jako jsou NavIC (IRNSS) v Indii a QZSS v Japonsku.

Jak funguje systém GNSS?

GNSS se skládá ze tří hlavních segmentů: kosmického segmentu (satelity), řídicího segmentu a uživatelského segmentu (přijímače GNSS nebo GPS).

Kosmický segment

Kosmický segment se skládá ze satelitů. Každý satelit v konstelaci GNSS vysílá signál, který poskytuje informace o svém čase, oběžné dráze a stavu. Konkrétní funkce jsou:

1. Příjem a ukládání navigačních informací odeslaných pozemní monitorovací stanicí; příjem a vykonávání řídicích pokynů monitorovací stanice;
2. Poskytování přesných časových standardů prostřednictvím palubních vysoce přesných cesiových a rubidiových hodin;
3. Odesílání informací o poloze uživatelům v reálném čase;
4. Na příkaz pozemní monitorovací stanice úprava orientace satelitu a aktivace záložního satelitu pomocí trysek;
5. Na satelitu je mikroprocesor, který provádí některé nezbytné úlohy zpracování informací.

Řídicí segment

Řídicí segment je pozemní síť složená z hlavní řídicí stanice, stanice pro nahrávání informací a monitorovací stanice. Konkrétní funkce jsou:

1. Sledování, pozorování, shromažďování informací, výpočet orbitálních parametrů, časových parametrů každého satelitu a korekčních parametrů a časových parametrů atmosféry.
2. Úprava satelitů, které se odchylují od svých drah, a aktivace záložních satelitů v případě potřeby.
3. Koordinace a řízení práce všech pozemních monitorovacích systémů; poskytování časové reference.

Uživatelský segment

Uživatelský segment označuje přijímač GNSS. Přijímače GNSS mají dvě části: anténu a procesor. Anténa slouží k příjmu satelitních signálů a procesor k dekódování satelitních informací do běžně používaných údajů, jako jsou zeměpisná šířka a délka.

K čemu se GNSS používá?

V současnosti se GNSS používá v různých oblastech, které vyžadují přesné a nepřetržitě dostupné informace o poloze a čase. Mezi tyto oblasti patří zemědělství, doprava, řízení strojů, lodní navigace, navigace vozidel, mobilní komunikace a sport.

Technologie GNSS umožňuje podnikům na našem trhu optimalizovat efektivitu využití materiálů a provozních nákladů a přináší řadu dalších výhod, od ochrany životního prostředí až po bezpečnost pracovníků.

Co je RTK?

RTK (kinematické určování polohy v reálném čase) je technologie používaná ke zlepšení přesnosti určování polohy pomocí GNSS. Přijímače GNSS měří čas, za který signál doputuje ze satelitu k přijímači. Přenášený signál prochází ionosférou a atmosférou, kde se po cestě zpomaluje a je rušen. Z tohoto důvodu může přijímač GNSS vypočítat a určit polohu pouze s nízkou přesností 2–4 metry.

RTK tento problém řeší. U aplikací, které vyžadují vyšší přesnost, může uživatelům poskytnout centimetrovou přesnost až do 2 cm.

Typy RTK

Korekční signály RTK se dělí na dva typy: rádiové RTK signály z pevných základnových stanic a síťové RTK signály z internetu.

Pevná základnová stanice

Základnová stanice je umístěna v bodě se známými souřadnicemi (datum nebo předem zaměřený bod). Odesílá korekční signály do přijímače GNSS. Kromě toho používá sofistikované statistické metody k úpravě fáze těchto signálů a zlepšení přesnosti polohy na ≤2 cm.

NTRIP

Tento přístup vyžaduje stabilní internetové připojení a předplatné u místního poskytovatele služby NTRIP, který má infrastrukturu pevných základnových stanic pro národní nebo regionální síť. Poskytovatel služby NTRIP může vypočítat korekční informace na základě údajů z blízké základnové stanice a odeslat je zpět do přijímače GNSS.

Jednou z hlavních výhod NTRIP je, že využívá síť základnových stanic RTK, které jsou již velmi dobře rozmístěné, a proto nemají žádná omezení dosahu. To je ideální pro testování na otevřených silnicích, kde je jedna pevná základnová stanice vzdálena více než 10 km. Pokud jsou však síťové signály slabé nebo nejsou poskytovatelé služby NTRIP k dispozici, jsou pevné základnové stanice nezbytné.

K čemu se RTK používá?

Z technologie RTK bude pravděpodobně těžit jakákoli aplikace vyžadující centimetrovou přesnost, včetně mapování, precizního zemědělství, robotiky a automatizace, těžby, automobilového průmyslu, námořní dopravy, železnice a leteckého průmyslu (UAS).

Související produkt FJDynamics

Systém automatického řízení FJD AT2

Systém automatického řízení FJD AT2 kombinuje GNSS a RTK, aby zaručil přesnost mezi jednotlivými přejezdy 2,5 cm v jakémkoli terénu.

FJD G31 3D naváděcí systém pro bagr

3D naváděcí systém řízení hloubky výkopu pro bagr využívá technologii GNSS+RTK k dosažení přesnosti kopání 3 cm a používá se v digitálním stavebnictví.

Základnová stanice FJD V1

Základnová stanice FJD RTK se používá k poskytování rádiového RTK signálu.

Reference

1. Bernhard Hofmann-Wellenhof, Herbert Lichtenegger, Elmar Wasle, „GNSS — globální navigační satelitní systémy“, springer.com.
2. Paolo Dabove, Mattia De Agostino a Ambrogio Manzino, „Dosažitelné přesnosti určování polohy v síti referenčních stanic GNSS““, intechopen.com.
3. „Další globální navigační satelitní systémy (GNSS)“, gps.gov.
4. „Satelitní navigace“ , wikipedia.org.
5. Ahmed El-Mowafy, Curtin University, Austrálie, „Přesné určování polohy v reálném čase pomocí síťového RTK“, intechopen.com.