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Zentimetergenaues GPS/GNSS - RTK Erklärt

Einführung in GPS/GNSS auf Zentimeterebene

Denken Sie an den GPS/GNSS-Empfänger in Ihrem Mobiltelefon oder in Ihrem Auto: Dies ist der sogenannte Standard-GPS- (oder GNSS*)-Empfänger. Standard-GNSS-Empfänger, die heute auf dem Markt erhältlich sind, haben eine Genauigkeit zwischen 2 und 10 Metern und nur unter Außenbedingungen. Diese Genauigkeit hängt von der Qualität des Herstellers des GPS-Empfängers ab und davon, ob die Sicht zum Himmel nicht durch Gegenstände oder Gebäude blockiert wird. Unter perfekten Bedingungen Das Beste, was Sie erreichen können, ist eine absolute Genauigkeit von etwa 2 Metern.

*GNSS steht für Global Navigation Satellite Systems und umfasst nicht nur GPS, sondern auch andere satellitengestützte Positionierungssysteme wie GLONASS. BEIDOU, Galileo, QZSS…

Interessanterweise, wenn wir 2 GNSS-Empfänger nehmen und sie nebeneinander auf einem offenen Feld platzieren, haben beide den gleichen oben erwähnten 2-Meter-Fehler und in die gleiche Richtung! Dieser Fehler ist als Standard-GNSS-Fehler bekannt. Dank dieser Besonderheit ist es möglich, den relativen Abstand zwischen ihnen mit einer Genauigkeit von 1 cm zu berechnen. Wir haben also immer noch einen absoluten Fehler von 2 Metern, aber eine relative Genauigkeit von nur 1 Zentimeter.

Stellen Sie sich jetzt vor, wir installieren einen der beiden GNSS-Empfänger an einem festen, bekannten Ort mit zentimetergenauer Genauigkeit. Wir haben jetzt sowohl eine absolute Genauigkeit von 1 Zentimeter als auch eine relative Genauigkeit von 1 Zentimeter in der zweiten Einheit! Schauen Sie sich dieses sehr gute 2-Minuten-Video an Einführung in die Zentimeterposition von u-blox.

Aber diese Technik ist nicht neu. Dies ist eine sehr alte Technologie namens Differential GNSS oder RTK GNSS (Real-Time Kinematic) ermöglicht seit mehr als 20 Jahren zivile Anwendungen mit einer Genauigkeit von 1 Zentimeter (RTK Position). In RTK Im Wortlaut heißt die statische Einheit „Basisstation“ und die bewegliche Einheit „Rover".

"So was ist neu? Ich habe auch gehört, dass es sich um eine sehr teure Technologie handelt und dass Sie eine Schulung benötigen, um sie richtig zu verwenden?“
"Nicht mehr :)"

At ArduSimple Wir versuchen, GNSS zu machen RTK Technologie einfach, erschwinglich und für jedermann zugänglich. Mit einer Reihe von Starterkits, Tutorials und OEM-Produkten ermöglichen wir unseren Kunden:

  • Testen Sie die Technologie und glauben Sie, dass es möglich ist, eine Genauigkeit im Zentimeterbereich zu erschwinglichen Kosten zu erreichen.
  • Beschleunigen Sie ihre Projekte und Produkte dank unserer Plug-and-Play-Entwicklungsplatinen und Starterkits.
  • Erstellen Sie Produkte und Lösungen dank unseres Supports, schlüsselfertigen Services und vorkonfigurierten OEM-Produkten.

"Also, wie kann ich anfangen?"

Das GNSS RTK Empfänger

Zuerst brauchen wir einen GNSS-Empfänger, der rechnen kann RTK Positionen, wie simpleRTK2B. Ein Standard-GNSS-Empfänger verfügt nicht über genügend Rechenleistung RTK.

Zweitens brauchen wir eine sehr gute GNSS-Antenne, z simpleANT2B. Wir können keine traditionelle „billige“ GNSS-Antenne verwenden, da wir ein qualitativ hochwertiges Signal empfangen müssen, damit wir die GNSS-Fehler wirklich messen können. Darüber hinaus müssen wir die Verwendung des vergessen RTK GNSS in unserer Tasche oder neben dem Fenster: RTK GNSS funktioniert nur bei freier Himmelssicht. Auch die Installation der Antenne wird zu einem wichtigen Thema. Wir empfehlen einen Blick auf unsere RTK Installationsanleitung für GNSS-Antennen.

Da wir nun die 2 Grundelemente eines kennen RTK Receiver, Sie kennen auch den Grund, warum wir unseren auf den Markt gebracht haben Grundlegendes Starter-Kit:

Es sei denn, wir haben eine RTK Wenn Sie eine Basisstation in Ihrer Nähe haben, benötigen wir tatsächlich 2 Sätze davon RTK Empfänger + RTK Antenne, sodass eines der Sets als „Basisstation“ und das zweite als „Basisstation“ verwendet werden kannRover“. Damit sind wir beim Thema RTK Korrekturen.

RTK Korrekturen

RTK Korrekturen sind die von der „Basisstation“ an die „Basisstation“ gesendeten Informationen.Rover“, also die „Rover„kann seine Position anhand der Zentimeterebene berechnen. Die zum Senden dieser Informationen verwendete Sprache/das Protokoll heißt RTCM. Manchmal werden Sie darüber lesen RTK Korrekturen und RTCM-Korrekturen, es ist im Grunde dasselbe. Um dies zu berechnen RTK Um die Position zu bestimmen, müssen beide Empfänger mehr oder weniger die gleichen Satelliten sehen. Aus diesem Grund sind die RTCM-Korrekturen nur bis zu einer Entfernung von 35 km von der Basisstation gültig (manche sagen 25 km, andere 50 km, die genaue Zahl hängt von der Qualität der Antenne und des Empfängers ab). Es ist auch nützlich zu wissen, dass die Korrekturen einer Basisstation von ebenso vielen genutzt werden können rovers wie möglich, solange sie sich innerhalb dieser 35 km-Reichweite von der Basisstation befinden. Das wäre ein Multirover Konfiguration.

Was passiert, wenn Sie über diese 35 km von der Basisstation hinausgehen? Dass es nicht mehr möglich ist, eine Genauigkeit von 1 Zentimeter zu haben, und die Genauigkeit sich sehr schnell auf standardmäßige 2 Meter verschlechtert.

Rechnungserstellung RTK Korrekturen

RTCM/RTK Korrekturen werden in der Regel einmal pro Sekunde gesendet. Und kann über eine kabelgebundene serielle Kommunikation, eine drahtlose Verbindung oder ein IP-Netzwerk gesendet werden. Schauen wir uns die Unterschiede genauer an.

Kabelgebunden

Bei Einheiten, die sehr nahe beieinander liegen, können wir Kabel verwenden, um sie zu verbinden. Eine serielle Schnittstelle (TTL, RS232) reicht aus.

Wireless

Um größere Entfernungen zu überbrücken, benötigen wir eine drahtlose serielle Kommunikation. Aus diesem Grund haben wir unserem einen Socket (wir nennen ihn XBee-Socket) hinzugefügt RTK Empfängern, wodurch eine kabelgebundene oder drahtlose Kommunikation zwischen Basis und hinzugefügt wird rover wäre eine nahezu Plug-and-Play-Aufgabe.

Um es noch einfacher zu machen, haben wir ein paar Starter-Kits entwickelt, um dieses Setup zu testen:

MR, LR und XLR radio Links benötigen eine HF-Sichtlinie zwischen Basis und rover um zu arbeiten. Schauen Sie mal vorbei unser Beitrag über visuelle Sichtlinie vs. RF-Sichtlinie um dieses Konzept zu verstehen.

Wenn Sie Probleme haben, die Sichtlinie zwischen der Basis und dem zu gewährleisten rovers, schauen Sie sich diesen Artikel an: Freigeschaltete Funktion: Verwenden Sie Ihr LR/XLR radio als Repeater. Aber Sie werden sehen, dass auch Repeater einige Einschränkungen haben, oder wenn Sie mehrere Basisstationen benötigen, diese Art von radio Technologie ist nichts für Sie. In diesem Fall, oder wenn Sie zufällig sowohl in der Basis als auch in der Basis einen IP-Zugriff haben rover Standorte (Internet oder lokales Netzwerk), RTK Korrekturen können auch über die IP-Kommunikation gesendet werden.

Über ein IP-Netzwerk

In vielen Fällen ist ein IP-Netzwerk verfügbar (WLAN, Ethernet, 4G). Für diese Fälle wurde ein Protokoll entwickelt RTK Korrekturen, genannt NTRIP. Darauf gehen wir im nächsten Abschnitt genauer ein.

Was ist NTRIP?

NTRIP ist eine Sprache/ein Protokoll zum Verteilen RTK Korrekturen über Internet-/lokale Netzwerkdaten-IP-Pakete. Dies ermöglicht eine Erweiterung RTK Netzwerke mit unendlichen Basen und unendlich roverS. Ein Netzwerk mit mehreren NTRIP-Geräten wird als NTRIP-Netzwerk bezeichnet. Es gibt drei mögliche Elemente in einem NTRIP-Netzwerk:

  • NTRIP caster. Es ist ein Server, der sammelt RTK Korrekturen von einer oder mehreren Basisstationen und verteilt diese untereinander Rovers.
  • NTRIP-Server. Es ist eine einzige körperliche Untersuchung RTK Basisstation. Seine Aufgabe ist das Senden RTK Korrekturen an einem NTRIP Caster, So dass die Caster kann sie an andere Kunden verteilen. In Netzwerken mit nur einer Basisstation ist es durchaus üblich, einen NTRIP-Server+ zu habencaster zusammen. In diesem Fall nur die caster Funktion konfiguriert ist.
  • NTRIP-Client. An RTK Empfänger, der empfangen möchte RTK Korrekturen. RTK Rovers sind NTRIP-Clients.

NTRIP-Netzwerk

Unsere simpleRTK2B2B-Boards verfügen nicht über IP-Schnittstellen (Ethernet, WLAN usw.) und verstehen das NTRIP-Protokoll nicht. Sie brauchen jemanden von außen, der von NTRIP auf RTCM umstellt und umgekehrt. Aus diesem Grund haben wir eine Reihe von Zubehör entwickelt, um NTRIP in unseren Boards zu ermöglichen:

  • Bluetooth: Verbinde deine simpleRTK2B2B-Board über Bluetooth mit Ihrem Mobiltelefon verbinden. Ihr Telefon kann jetzt als NTRIP-Client (aber auch als Server oder) fungieren caster).

NTRIP-Bluetooth

  • W-Lan: Wenn in Ihrer Nähe ein WLAN-Netzwerk verfügbar ist, schließen Sie das an WiFi NTRIP Master Zubehör und nutzen Sie Ihr Board als NTRIP-Client (aber auch als Server oder sogar Server+).caster).

NTRIP-WLAN

  • 4G NTRIP-Client: Lass dein simpleRTK2B2B-Board wird überall dort zum NTRIP-Client, wo Mobilfunkempfang besteht.

NTRIP 4G

Alternativ können Sie auch Ihre anschließen simpleRTK2BSchließen Sie das 2B-Board über USB an einen PC oder ein Mobiltelefon an und verwenden Sie eine Anwendung auf Ihrem PC oder Mobiltelefon, um diese Konvertierung durchzuführen. Schauen Sie sich unsere an Tutorial, um zu lernen, wie man eine Verbindung zu einem NTRIP herstellt caster.

RTK Korrekturdienste

In einigen Ländern haben die lokalen Behörden bereits ein Netzwerk von Basisstationen mit den entsprechenden NTRIP-Servern installiert und bieten Zugang zu einem NTRIP an caster kostenlos mit nahezu landesweiter Abdeckung. In diesen Fällen ist in der Regel nur ein einfacher Registrierungsprozess erforderlich. Um Ihnen das Leben ein wenig zu erleichtern, haben wir für jedes Land eine Datenbank mit Dienstleistungen zusammengestellt: RTK Korrekturdienste in Ihrem Land.

Wenn Sie das Glück haben, eine zu haben RTK Wenn Sie einen Korrekturdienst in Ihrer Nähe haben, gehören Sie zu den glücklichen Menschen, die mindimum Setup zu verwenden RTK. Sie brauchen nur unser Grundlegendes Starter-Kit und einen PC und verbinden Sie es mit einem der oben genannten NTRIP Casters, im Anschluss an unsere Tutorial zum Herstellen einer Verbindung zu einem NTRIP caster.

Es gibt auch bezahlte RTK Korrekturdienste, in einigen Ländern zu angemessenen Preisen, in anderen zu sehr hohen Preisen.

Wir hoffen, dass Ihnen dies dabei geholfen hat, besser zu verstehen, was wir tun und was Sie für die Verwendung benötigen RTK. Wenn Sie mehr lesen möchten, könnte es für Sie interessant sein, sich unsere anzusehen Tutorials. Wenn Sie nicht finden konnten, wonach Sie gesucht haben, und Sie noch Fragen haben, zögern Sie nicht kontaktieren Sie uns, wir antworten immer!

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