Echtzeitkinematik – Was ist das eigentlich?
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Satellitengestützte Navigationssysteme werden in vielen Bereichen eingesetzt, unter anderem auch zum Aufmessen oder Abstecken bestimmter Gebiete. Hier kommen Systeme wie GPS, GLONASS, Galileo oder Beidou zum Einsatz.
Um die Positionskoordinaten so präzise wie möglich zu bestimmen, wird die Echtzeitkinematik eingesetzt, im Englischen bekannt als real time Kinematic, kurz RTK.
Funktionsweise und Positionsgenauigkeit von Echtzeitkinematik
In der Horizontalen können Messungen mit einer Genauigkeit von ein bis zwei Zentimetern erreicht werden, die Berechnung der Koordinaten findet anschließend in Echtzeit statt.
Hierzu werden GNSS-Satellitensignale verwendet, die mit geodätischen Empfängern arbeiten. Eine wichtige Voraussetzung ist ein ungestörter Empfang von Satellitensignalen, um die Daten exakt zu berechnen ist ein Signal von mindestens fünf Satelliten notwendig. Für einen einfachen RTK-Aufbau werden zwei GNSS-Empfänger benötigt, der erste Empfänger gilt als Basis, eine Referenzstation mit einem bekannten Standort. Basierend aus diesen Koordinaten ermittelt er die Abweichungen aus den Daten der Satelliten und sorgt für eine Übertragung der Korrekturdaten.
Der zweite Empfangsgerät für GNSS wird als Rover bezeichnet, seine Position wird durch die Korrekturdaten ermittelt. Diese Daten werden mithilfe von Berechnungen bestimmt und an die Referenzstation übermittelt.
Die Basisstation sollte maximal 10 Kilometer von den Referenzstationen entfernt sein, wenn diese Konstruktion temporär ist. Bei permanenten Referenzstationen ist bei einer Entfernung über 20 Kilometer kein RTK mehr möglich.
Um diese Distanzen zu umgehen, kann das Netz-RTK-Verfahren eingesetzt werden. Verrechnungen aufgrund von 50 bis 100 Kilometer voneinander entfernten Referenzstationen kann man beliebig viele virtuelle Referenzstationen simulieren. Mittels Netz-RTK ist ein flächendeckendes Angebot von Korrekturdaten möglich, diese RTK-Lösungen werden von privaten Unternehmen und den Vermessungsverwaltungen der Bundesländer angeboten.
Per Funk werden die Korrekturdaten an den Rover gesendet, zumindest bei temporären Stationen. Die Korrekturdaten aus einem Netz-RTK werden vorwiegend über das Internet übermittelt, in seltenen Fällen wird das GSM-Netz genutzt.
Korrekturkonzepte und RTK-Korrekturübertragungsprotokolle
Die Datensammlungen aus einem Netz-RTK werden im ersten Schritt an die Zentrale zur Berechnung übertragen. Zwei aufbauende Rechenschritte können auch im Rover erfolgen: die VRS-Berechnung und die Korrekturmodellberechnung. Dies ermöglicht drei unterschiedliche Formate zur Korrektur von Daten:
Flächenkorrekturparameter-Konzept (FKP): Die Nutzer im Messgebiet benötigen lediglich die Daten, die das Korrekturmodell ermittelt. In der Theorie ist es möglich, dass der Nutzer seine Referenzstation selbst auswählt, praktisch erfolgt auch hier zur Näherungsposition eine Angabe.
Virtuelle-Referenzstation-Konzept: Dieses Verfahren wird vorwiegend eingesetzt, da die Rechenlast des Rovers sowie die Korrekturdatenrate am niedrigsten sind. Der Rover übersendet seine Näherungskoordinaten an die Vernetzungszentrale, dort werden diese berechnet und zurück an den Rover übermittelt.
Master-Auxiliary-Konzept (MAC): MAC löst die Mehrdeutigkeiten in der Zentrale und überträgt ein Maximum an Korrekturdaten in das Netz.
Datenströme durch globale Satellitennavigation werden überwiegend über das Internet verbreitet, eine standardisierte Methode ist NTRIP, kurz für networked transport of RTSM via Internet protocol. Sollen Daten über das Netzwerk RTK empfangen werden, kommt das Protokoll NTRIP zum Einsatz.
Verbindung zur GPS-Technologie und Navigation
Globale Navigationssatellitensysteme wie GPS oder Galileo greifen ebenfalls auf Satellitensignale zurück, um bestimmte Positionen zu ermitteln. Hierzu ist ungestörter Empfang der Signale zwingend notwendig. Im Gegensatz zur RTK-Lösung werden Navigationssysteme wie GPS nicht direkt für Vermessungen eingesetzt, sie werden überwiegend genutzt, um eine Navigation zu ermöglichen. Hierzu benötigt der Nutzer einen GPS-Empfänger und ein verbundenes Endgerät, auf welchem er die gewünschten Parameter einstellt und die benötigten Daten erhält. Ein Empfang der Signale von mindestes vier Satelliten ist notwendig, um eine Positionsbestimmung bis auf wenige Meter zu ermöglichen. GPS wird eingesetzt, um ein Navigation zu ermöglichen, aber auch für die Überwachung von Fahrzeugen und Wertgegenständen kann diese Technologie genutzt werden.
