Quando si parla di posizionamento, è qualcosa con cui siamo tutti familiari in quest'era dell'informazione. Oggigiorno, tutti hanno uno smartphone e utilizziamo quotidianamente app relative a mappe e navigazione. Queste app si basano sulla tecnologia di posizionamento. Per quanto riguarda la tecnologia di posizionamento, le persone penserebbero a termini come GPS e Beidou. Fanno tutti parte del Global Navigation Satellite System (GNSS). Questi satelliti che volano nello spazio consentono ai nostri smartphone di avere capacità di posizionamento e fornirci servizi di navigazione.

Le informazioni di cui sopra sono ben note. Ora, lasciatemi introdurre un concetto che potrebbe non essere familiare a molti di noi. È anche correlato ai satelliti ed è una delle tecnologie di posizionamento comunemente utilizzate nel settore, che fornisce un'assistenza significativa al nostro lavoro e alla nostra vita quotidiana. Si chiama RTK. Quindi, cos'è esattamente RTK? Perché ne abbiamo bisogno quando abbiamo già i satelliti? Quali sono le sue caratteristiche e come funziona? Non preoccupatevi, lasciate che le spieghi una per una.

Che cosa è RTK?

RTK, abbreviazione di Real-Time Kinematic, è una tecnologia che fornisce posizionamento dinamico in tempo reale. Il suo nome completo è Real-Time Kinematic Carrier-Phase Differential Technology. Sebbene questa tecnologia possa sembrare professionale, i suoi principi di base non sono complicati. In breve, RTK è una tecnica che assiste GNSS.

Perché dobbiamo supportare il GNSS? Perché il GNSS ha i suoi limiti! Il posizionamento satellitare è soggetto a errori. Questi errori derivano da fattori sia interni che esterni. Ad esempio, gli errori si verificano quando i segnali satellitari attraversano la ionosfera e la troposfera. Altre fonti di errori includono effetti Doppler causati dal movimento satellitare ad alta velocità, effetti multipath, errori di canale, errori di clock satellitare, errori di effemeridi, errori di rumore interno e così via. Alcuni di questi errori possono essere eliminati, mentre altri possono essere eliminati solo parzialmente o non possono essere eliminati affatto. Influiscono sulla precisione e l'affidabilità del sistema GNSS. Per eliminare meglio gli errori e migliorare la precisione del posizionamento, gli esperti hanno sviluppato una tecnologia di posizionamento più avanzata nota come RTK.

Come funziona RTK?

Diamo un'occhiata al principio di funzionamento dell'RTK.

Come mostrato nel diagramma sopra, questa è una configurazione standard di una rete RTK tradizionale. Oltre ai satelliti, il sistema RTK è costituito da due componenti essenziali: la stazione base e la stazione rover.

Entrambe le stazioni sono dotate di ricevitori satellitari per osservare e ricevere dati satellitari. Come suggerisce il nome, la stazione base funge da stazione di riferimento, fornendo una posizione di riferimento nota. La stazione rover, d'altro canto, è una stazione mobile che si muove continuamente. La stazione rover è l'oggetto bersaglio che misura le sue coordinate tridimensionali, che in genere è l'estremità dell'utente. Spesso si vedono persone all'aperto che trasportano treppiedi per le misurazioni. Alcuni di loro potrebbero trasportare stazioni base RTK o stazioni rover.

Esaminiamo ora il processo di posizionamento.

Innanzitutto, la stazione base, che funge da riferimento di misurazione, è solitamente posizionata in un'area aperta con buona visibilità. Le informazioni sulle coordinate tridimensionali della stazione base sono generalmente note.

Passo 1: La stazione base inizia osservando e ricevendo i dati satellitari.

Passo 2: La stazione base trasmette i dati osservati in tempo reale alla stazione rover tramite una stazione radio vicina (collegamento dati), in genere entro una distanza non superiore a 20 km.

Passo 3: Mentre riceve dati dalla stazione base, la stazione rover osserva e riceve anche dati satellitari.

Sfase 4: Sulla base dei dati ricevuti dalla stazione base e dei suoi dati, la stazione rover esegue calcoli differenziali in tempo reale utilizzando principi di posizionamento relativo. Questo processo consente alla stazione rover di calcolare le sue coordinate tridimensionali e la sua accuratezza, con un'accuratezza di posizionamento che raggiunge 1 cm - 2 cm. Con ciò, la misurazione è completata.

Come puoi vedere, la tecnologia RTK offre diversi vantaggi, come l'assenza di requisiti di comunicazione in linea di vista tra stazioni di osservazione, elevata precisione di posizionamento, funzionamento semplice e funzionamento in tutte le condizioni atmosferiche. È un'eccellente tecnologia di posizionamento.

Rete RTK vs RTK tradizionale

In precedenza, abbiamo parlato della tecnologia RTK tradizionale, che è un modello base di RTK. L'implementazione RTK tradizionale è semplice ed economica. Tuttavia, ha una limitazione significativa: la restrizione della distanza tra la stazione rover e la stazione base.

Maggiore è la distanza, maggiore è la differenza nei fattori di errore, con conseguente riduzione della precisione di posizionamento. Inoltre, se la distanza supera il raggio di comunicazione della stazione radio, diventa impossibile lavorare.

Per superare i limiti della tecnologia RTK tradizionale, a metà degli anni '90 è stata introdotta la tecnologia RTK di rete. Nella tecnologia RTK di rete, più stazioni base (tre o più) sono distribuite uniformemente in un'area più ampia, formando una rete di stazioni base.

In questo caso, la stazione rover deve essere confrontata e calcolata con ogni stazione base individualmente? No, sarebbe troppo macchinoso.

Nella rete RTK, viene utilizzato un modello di errore di rete GNSS regionale anziché un modello di errore GNSS a punto singolo. La rete della stazione base invia dati a un server centrale, che quindi simula una "stazione base virtuale" in base ai dati. (Quindi, la rete RTK è anche nota come "tecnologia della stazione base virtuale" o "tecnologia della stazione di riferimento virtuale".) La stazione rover "vede" solo questa "stazione base virtuale". In base ai dati inviati da questa "stazione base virtuale", la stazione rover completa i calcoli di misurazione finali.

I vantaggi della rete RTK sono evidenti. Come avrai notato, le stazioni base per comunicazioni mobili che vediamo di solito possono anche fungere da "stazioni base". Le stazioni base sono ovunque intorno a noi, il che significa che la rete RTK raggiunge una copertura senza soluzione di continuità.

La comunicazione tra la stazione rover e il server centrale può essere realizzata tramite il modulo di comunicazione wireless integrato nella stazione rover (terminale). Questi moduli di posizionamento ad alta precisione integrano la tecnologia RTK e fungono da moduli di comunicazione mobile, abilitando le funzionalità sopra menzionate.

Inoltre, gli utenti non hanno bisogno di installare stazioni base, il che comporta un notevole risparmio sui costi (sono necessarie solo alcune spese di comunicazione).

Infine, la rete RTK offre maggiore accuratezza e affidabilità. Con più stazioni base, anche se una o due di esse non funzionano correttamente, l'impatto è minimo.

Vale la pena menzionare che nel modello RTK di rete, la stabilità della rete ha un impatto significativo sulla precisione del posizionamento. È essenziale garantire una comunicazione di rete stabile per garantire la trasmissione stabile di dati differenziali, ottenendo così una precisione di posizionamento ultra elevata.

Conclusione

Dopo anni di accumulo, la tecnologia RTK è diventata sempre più matura. Le sue caratteristiche di elevata accuratezza, elevata velocità e elevata stabilità l'hanno resa ampiamente utilizzata in settori quali rilevamento e mappatura, veicoli aerei senza pilota, navigazione veicolare e sicurezza. Geosun NavigationScanner LiDAR portatile GS-100Gcombina SLAM (Simultaneous Localization and Mapping), una tecnologia di localizzazione e mappatura in tempo reale, con RTK (Real-Time Kinematic), una tecnologia di posizionamento differenziale satellitare a livello centimetrico, per ottenere scansione e mappatura in ambienti sconosciuti come spazi interni ed esterni senza fare affidamento su GPS o altri posizionamenti GNSS. Può anche essere utilizzato in ambienti esterni aperti con l'assistenza di sistemi di posizionamento differenziale per correggere direttamente gli errori cumulativi, consentendo all'intero sistema di ottenere dati di point cloud di precisione più elevata in un'ampia gamma di processi di acquisizione esterni senza la necessità di chiusura del loop.

In futuro, la tecnologia RTK continuerà a evolversi verso distanze maggiori, maggiore precisione, capacità multi-frequenza e multi-modalità e maggiore stabilità. Aspettiamo e vediamo!