Echtzeitkinematik (Real-Time Kinematic, RTK) ist eine hochpräzise Methode zur Positionsbestimmung. Die Zukunftstechnologie wird beispielsweise bei fahrerlosen Applikationen eine essenzielle Rolle spielen, aber auch Anwendungen für viele andere Branchen können von den zentimetergenauen Messungen in Echtzeit profitieren, darunter die Landwirtschaft und das Bau- und Vermessungswesen, die Geologie und Robotik oder der Katastrophenschutz.
Für derartige Anwendungen sind herkömmliche GNSS-Signale mit einer Genauigkeit von drei bis zehn Metern zu unpräzise. Mithilfe von RTK lässt sich die Genauigkeit auf ca. 2 cm verbessern, ohne dabei zeitliche Verzögerungen in Kauf nehmen zu müssen. Somit ist eine dauernde Reproduzierbarkeit der Position gewährleistet, was bei selbstfahrenden Fahrzeugen nicht nur auf der Autobahn unerlässlich ist.
Wie gelingt die präzise Positionsermittlung mit RTK?
RTK verwendet zur Ortung zwei GNSS-Empfänger: einen Basisempfänger und einen Roverempfänger. Der Basisempfänger ist fix positioniert und empfängt Signale von Satelliten, um die Positionsinformationen zu erhalten. Diese Signale werden als Korrekturdaten bezeichnet, da sie Informationen über Abweichungen zum erwartbaren Wert enthalten, beispielsweise aufgrund atmosphärischer Bedingungen. Hierfür berechnet die Basisstation ihren eigenen Standort mithilfe der von GNSS-Satelliten empfangenen Signale und vergleicht diese mit ihrer bekannten, fixen Position. Somit lassen sich Fehler und Abweichungen erkennen und ein Korrektursignal erzeugen, das dem Roverempfänger in Echtzeit übermittelt wird.
Der Rover ist dort platziert, wo die Position gemessen werden soll, z. B. im Fahrzeug. Das heißt, er hat meist keine feste, sondern eine mobile Position. Beide Empfänger kommunizieren über eine drahtlose Verbindung miteinander. So erhält der Rover die Korrekturdaten des Basisempfängers und kann die Genauigkeit der Positionsberechnung erhöhen.
Die Kommunikation zwischen den beiden Empfängern läuft über eine Basisstation, sodass lediglich eine Internetverbindung zu ihr nötig ist. Dabei wird immer die Station ausgewählt, deren Signal zum Zeitpunkt der Anfrage am stärksten ist – auch bundesländerübergreifend.
Braucht jede Applikation ihre eigene Basisstation?
Verschiedene Satellitenpositionierungsdienste stellen ihre Daten zur Echtzeitpositionierung über Network Transport of RTCM via Internet Protocoll (NTRIP) zur Verfügung. NTRIP ist ein vom Bundesamt für Kartographie und Geodäsie entwickeltes Verfahren zur Bereitstellung von GNSS-Korrekturdatenströmen. Es ermöglicht den Zugriff auf die Daten bereits existierender Stationen, sodass Hersteller, die RTK in ihre Applikation integrieren, keine eigenen Basisstationen benötigen. Sie können auf die Korrekturdaten mittels NTRIP je nach Region über öffentliche oder kostenpflichtige private Netze zugreifen. Eine Detailliste von NTRIP-Providern steht unter https://ntrip-list.com zur Verfügung.
Detailliste von NTRIP-Providern
Gerade bei hochvolumigen Produkten für Endverbraucher, wie beispielsweise Rasenmähroboter, kann häufig auf eine Internetverbindung und eine Nutzung der NTRIP-Daten eines Drittanbieters verzichtet werden. Hier kann z. B. die Ladestation die Basis bilden, die zwar unbeweglich feststehen sollte, deren absolute Position aber nicht relevant ist. Oftmals kommuniziert der Mover, in dem Fall der Mähroboter, mit der Basis direkt über eine latenzfreie Wi-Fi-Verbindung. Er orientiert sich also anhand des relativen Bezugs zur Basis und nicht anhand absoluter Positionsdaten.
Welche Vorteile bringt RTK mit sich?
Gegenüber herkömmlichen GPS-Systemen bietet RTK eine Reihe an Vorteilen. Die wichtigsten sind:
1. Zehnmal höhere Genauigkeit: Damit ist RTK ideal für Anwendungen, die eine sehr genaue Positionierung erfordern, wie beispielsweise autonome Fahrzeuge.
2. Echtzeit-Positionierung: Als Echtzeit-Positionierungstechnologie eignet sich RTK für Anwendungen, die präzise und schnelle Positionsdaten benötigen, z. B. Drohnen.
3. Witterungsresistent: Die Genauigkeit wird nicht durch unterschiedliche Klimabedingungen beeinträchtigt.
4. Vielseitigkeit: RTK lässt sich in vielen Branchen nutzen, darunter Vermessungswesen und Geologie, Bergbau oder Landwirtschaft.
Welche Bauteile sind schon verfügbar?
Die Bauteile, die für die Umsetzung von RTK-Applikationen nötig sind, sind bei Rutronik innerhalb des GNSS-Portfolios erhältlich. Die vielversprechendsten Lösungen führen aktuell Unicore und Minew. Unicore zählt in China zu den führenden Unternehmen im Bereich der Positionierung. Einige der bekanntesten asiatischen Automobilhersteller gehören zu den Kunden des Unternehmens. Um nun auch auf dem europäischen Markt Fuß zu fassen, setzt Unicore auf eine Partnerschaft mit Rutronik.
Im Bereich der High Precision Positioning Module bietet Unicore verschiedene Lösungen an, die auf der neusten Generation des GNSS-Chips NebulaIV basieren und unterschiedliche Bänder unterstützen – auch weltweit. Die Module, beispielsweise das äußerst kompakte UM960 (12.2 x 16.0 x 2.4 mm), unterstützen RTK-Positioning auf allen Systemen und mehreren Frequenzen. Ein etwas größeres Modul ist das UM980, das mit 50 Hz auch eine höhere Datenrate bietet (UM960: 20 Hz).
Das hochempfindliche GNSS-Modul MS34SN3 von Minew verfügt über eine integrierte RTK-Positionierungs-Engine, die eine simultane Multikonstellations-Positionierung und L1+L5 unterstützt. Mit GPS, BeiDou, GLONASS, Galileo, QZSS und der RTK-Technologie erreicht das MS34SN3 eine Positionierungsgenauigkeit von wenigen Zentimetern. Gleichzeitig arbeitet das Modul mit einem Stromverbrauch von nur 15 mA sehr energieeffizient.
Weitere Informationen und eine direkte Bestellmöglichkeit finden Sie auch auf unserer e-Commerce-Plattform www.rutronik24.com.
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