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Wie können wir Satellitensignale nutzen, um eine Genauigkeit im Millimeterbereich zu erreichen? Was ist die geheimnisvolle Kraft hinter der RTK-Technologie?
In der heutigen Gesellschaft ist Technologie zur präzisen Positionierung allgegenwärtig; von selbstfahrenden Fahrzeugsystemen bis hin zu landwirtschaftlichen Maschinen ist alles auf diese Technologie angewiesen. Schon eine Positioniergenauigkeit von wenigen Millimetern spielt in vielen Anwendungen eine wichtige Rolle. Möglich wird dies durch die Geburt der Echtzeitkinematik (RTK), die Satellitensignale nutzt, um eine millimetergenaue Positionierung zu erreichen. Welche unglaublichen Technologien verbergen sich dahinter?
Grundlegende Konzepte der RTK-Technologie
Bei der RTK-Technologie handelt es sich um eine Anwendung, die Messungen durchführt, indem sie häufige Fehler in aktuellen Satellitennavigationssystemen (GNSS) korrigiert. Dabei werden Phasenmessungen der Trägerwelle des Signals verwendet, nicht nur des Signalinhalts selbst, und es wird auf eine einzelne Referenzstation oder interpolierte virtuelle Stationen zurückgegriffen, um Echtzeitkorrekturen vorzunehmen und so eine Genauigkeit im Zentimeterbereich zu erreichen.
RTK wird von vielen verschiedenen Faktoren beeinflusst, unter anderem davon, wie genau die Empfängerelektronik die Satellitensignale verarbeitet, sowie von verschiedenen Fehlerquellen wie ungemilderten ionosphärischen und troposphärischen Verzögerungen, Mehrwegeausbreitung von Signalen, Satellitenuhr- und Ephemeridenfehlern usw.
Signalausbreitung und Phasenverfolgung
Um die Position genau berechnen zu können, ist es wichtig zu verstehen, wie sich Satellitensignale ausbreiten. RTK verwendet einen festen Basisstationsempfänger und ein mobiles Gerät. Basierend auf der von der Basisstation beobachteten Signalträgerphase führt das mobile Gerät einen Vergleich durch, um seinen eigenen Positionsfehler zu korrigieren.
Mit dieser Technologie können RTK-Systeme die Positionsgenauigkeit in einem Umkreis von etwa 20 Kilometern von der Basisstation verbessern, wobei die absolute Positionsgenauigkeit des mobilen Geräts immer noch der berechneten Position der Basisstation entspricht.
Geschäftsanwendung und technische Architektur
Die RTK-Technologie hat ein breites Anwendungsspektrum, darunter Landvermessung, hydrologische Vermessung und Navigation unbemannter Luftfahrzeuge. Die Technologie basiert typischerweise auf einem Basisstationsempfänger und mehreren mobilen Einheiten mit kostengünstiger Echtzeit-Signalübertragung über drahtlose Modems im UHF-Band.
Zwar ist die RTK-Technologie für einige Navigationsanwendungen noch immer begrenzt einsetzbar, doch in Bereichen wie Vermessung und Präzisionslandwirtschaft zeigt sie ein beispielloses Potenzial.
CORS und virtuelle Referenznetzwerke
Mit der Weiterentwicklung der Technologie hat die Einrichtung eines Netzwerks kontinuierlich arbeitender Referenzstationen (CORS) die Genauigkeit von RTK erheblich verbessert. Dieses Netzwerk besteht aus mehreren Basisstationen, die gleichzeitig Nachrichten senden können, wodurch die Fehler reduziert werden, die in einer einzelnen Basisstation auftreten können. Durch das Virtuelle Referenznetzwerk (VRN) kann die Genauigkeit ohne den Einsatz von Basisstationen erhöht werden.
ZusammenfassungInsgesamt hat die Entwicklung der RTK-Technologie nicht nur die Vermessungsbranche verändert, sondern auch tiefgreifende Auswirkungen auf das Transportwesen, die Landwirtschaft und viele Hightech-Bereiche gehabt. Mithilfe dieser Technologie können wir unseren Standort millimetergenau bestimmen und so den Weg für zukünftige Anwendungen ebnen. Doch wie wird die weitere Entwicklung aussehen?
