Usługi korekcji RTK dla dronów, systemów bezzałogowych i zautomatyzowanych

Usługi korekcji RTK zapewniają korekcje różnicowe GNSS w czasie rzeczywistym z stałych lub połączonych w sieć stacji referencyjnych, umożliwiając dronom, pojazdom naziemnym i platformom morskim osiągnięcie centymetrowej dokładności pozycjonowania. Kompensując błędy orbity satelitarnej, zegara i atmosfery, usługi te zapewniają precyzję wymaganą do autonomicznej nawigacji, mapowania w wysokiej rozdzielczości i georeferencjonowania danych z czujników we wszystkich dziedzinach bezzałogowych.

Korekty są przesyłane z ciągle działających stacji referencyjnych (CORS) lub wirtualnych stacji referencyjnych (VRS) do odbiorników roverów przy użyciu standardowych formatów, takich jak RTCM 3.x i protokołów strumieniowych, takich jak NTRIP (Networked Transport of RTCM via Internet Protocol). Dostarczanie danych odbywa się za pośrednictwem sieci komórkowej, radiowych lub satelitarną, aby zapewnić niezawodne aktualizacje w czasie rzeczywistym w dynamicznych środowiskach.

Dostawcy RTK zapewniają regionalne i globalne strumienie korekcyjne, w tym PPP-RTK (Precise Point Positioning–RTK) oraz rozwiązania oparte na chmurze, kompatybilne ze wszystkimi głównymi konstelacjami GNSS, GPS, GLONASS, Galileo i BeiDou. Usługi te płynnie integrują się z oprogramowaniem nawigacyjnym, kontrolerami lotu i odbiornikami GNSS poprzez standardowe interfejsy API i SDK, umożliwiając dokładne i niezawodne pozycjonowanie w różnych scenariuszach operacyjnych.

Rodzaje usług RTK

WiFi NTRIP Master do korekcji RTK od ArduSimple

Systemy korekcji RTK są zazwyczaj klasyfikowane jako:

• Usługi sieciowe RTK: wykorzystują wiele stacji bazowych, aby zapewnić zasięg regionalny lub krajowy, generując wirtualne stacje referencyjne (VRS) w celu zwiększenia dokładności i niezawodności.
• Usługi RTK z jedną stacją bazową: oferują lokalne korekty z ustalonej stacji bazowej, odpowiednie do bezzałogowych operacji na krótkim dystansie lub zadań związanych z konkretnym miejscem.
• Usługi RTK i PPP-RTK oparte na chmurze: zapewniają zasięg na dużym obszarze dzięki danym korekcyjnym dostarczanym przez Internet, umożliwiając globalne wdrażanie systemów autonomicznych bez konieczności polegania na lokalnej infrastrukturze bazowej.
• Usługi nadawcze i serwerowe NTRIP: przesyłają strumieniowo znormalizowane dane korekcyjne do wielu odbiorników ruchomych, kompatybilnych z większością odbiorników GNSS i systemów nawigacyjnych.

Zastosowania w systemach bezzałogowych

Bezzałogowe systemy powietrzne (UAV i drony)

W pomiarach lotniczych i mapowaniu usługi korekcyjne RTK umożliwiają dronom rejestrowanie obrazów georeferencyjnych z dokładnością poniżej decymetra, co zmniejsza lub eliminuje potrzebę stosowania naziemnych punktów kontrolnych. UAV z obsługą RTK są szeroko stosowane w mapowaniu topograficznym, monitorowaniu budowy, rolnictwie precyzyjnym oraz kontroli linii energetycznych, turbin wiatrowych i infrastruktury.

Pojazdy naziemne (UGV)

Autonomiczne pojazdy naziemne korzystają z korekt RTK, aby zapewnić niezawodną nawigację na poziomie pasa ruchu i wykrywanie przeszkód. Zastosowania obejmują logistykę, obronność i zautomatyzowane rolnictwo, gdzie precyzyjne podążanie ścieżką ma kluczowe znaczenie.

Platformy powierzchniowe i podwodne (USV i UUV)

Robotyka morska i pojazdy oceanograficzne wykorzystują korekty RTK GNSS do wspierania badań hydrograficznych, mapowania portów i monitorowania wybrzeża. Korekty sieciowe RTK zwiększają dokładność pozycjonowania powierzchniowego, a integracja z podwodnymi akustycznymi systemami pozycjonowania umożliwia lokalizację hybrydową.

Systemy obronne i bezpieczeństwa

Korekty RTK poprawiają śledzenie celów, kontrolę formacji i świadomość sytuacyjną w systemach C4ISR i bezzałogowych systemach związanych z obronnością. Są one wykorzystywane w planowaniu misji, rozpoznaniu i autonomicznych operacjach logistycznych, gdzie absolutna integralność pozycjonowania ma kluczowe znaczenie.

Porównanie modeli korekcji RTK

• 

  Moduł radiowy Bluetooth do korekcji RTK firmy ArduSimple

  RTK z jedną bazą: Zapewnia wysoką dokładność, ale ma ograniczony zasięg (zazwyczaj do 10–20 km) ze względu na przestrzenną dekorelację błędów.

• Sieć RTK (VRS, FKP, MAC): Zwiększa zasięg i poprawia niezawodność poprzez interpolację korekt z wielu stacji.
• PPP-RTK: Łączy globalne precyzyjne pozycjonowanie satelitarne z korektami sieciowymi RTK, zapewniając wysoką dokładność i szybką konwergencję na całym świecie.
• Hybrydowy RTK/PPP: Łączy strumienie danych z wielu źródeł, zapewniając nadmiarowość i zwiększoną niezawodność dla mobilnych platform bezzałogowych.

Protokoły komunikacyjne i integracyjne

Korekty RTK są dystrybuowane przy użyciu standardowych formatów komunikacyjnych i systemów transmisji:

• Standardy RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services): definiują typy komunikatów dla danych korekcyjnych GNSS, przy czym wersje 3.0 i 3.3 są powszechnie stosowane w celu zapewnienia interoperacyjności.
• Protokół NTRIP: umożliwia transfer danych między sieciami referencyjnymi GNSS a odbiornikami roverowymi przez Internet, wykorzystując połączenia TCP/IP w celu zapewnienia bezpiecznej transmisji w czasie rzeczywistym.
• Usługa IGS Real-Time Service (RTS): zapewnia globalne strumienie korekcji GNSS obsługujące precyzyjne orbity i zegary, usprawniając aplikacje PPP i PPP-RTK.
• SBAS (Satellite-Based Augmentation Systems): uzupełnia sieci RTK poprzez nadawanie regionalnych korekcji w celu poprawy dokładności i integralności operacji lotniczych i morskich.

Wydajność i dokładność

Usługi korekcyjne RTK mogą osiągnąć dokładność pozycjonowania poziomego na poziomie 1–2 cm i dokładność pionową na poziomie 2–4 cm w optymalnych warunkach. Niezawodność usługi zależy od opóźnienia korekcji, odległości bazowej, jakości komunikacji i widoczności satelitów. Odbiorniki GNSS obsługujące wiele konstelacji i częstotliwości poprawiają odporność na utratę sygnału i zakłócenia, wspierając ciągłą pracę w dynamicznych lub utrudnionych warunkach.

Normy i zgodność

Usługi korekcji RTK są zazwyczaj zgodne z międzynarodowymi i regionalnymi normami w celu zapewnienia kompatybilności i niezawodności:

• RTCM SC-104 dla formatów komunikatów korekcyjnych GNSS
• NTRIP v2.0 dla strumieniowego przesyłania i transportu danych
• Seria ISO 17123 dla metod pomiarów GNSS w terenie
• Wytyczne IGS i EUREF dla infrastruktury stacji referencyjnych
• Normy MIL-STD-810 i DO-160 dla testów środowiskowych i EMI powiązanego sprzętu odbiorczego używanego w platformach obronnych i lotniczych

Przyszłe zmiany w technologii korekcji RTK

Ewolucja usług korekcji RTK jest napędzana przez rosnącą integrację konstelacji GNSS, przetwarzanie w chmurze i skalowalność sieci w czasie rzeczywistym. Nowe technologie obejmują:

• 5G i transmisja w paśmie L dla strumieniowania korekcji o niskim opóźnieniu
• Przetwarzanie RTK oparte na technologii Edge w systemach autonomicznych w celu zmniejszenia zależności od infrastruktury zewnętrznej
• PPP-AR (Ambiguity Resolution) do szybkiej inicjalizacji w warunkach dynamicznych
• Integracja z pozycjonowaniem opartym na sztucznej inteligencji w celu zwiększenia odporności w środowiskach, w których nie działa GNSS

Wybór dostawcy usług korekcyjnych RTK

Przy wyborze usługi korekcyjnej RTK inżynierowie i integratorzy powinni ocenić:

• Zasięg geograficzny i gęstość sieci
• Obsługiwane konstelacje GNSS i formaty korekcyjne
• Modele subskrypcji (regionalne, krajowe lub globalne)
• Opóźnienia danych i częstotliwość aktualizacji
• Zgodność API i SDK w celu integracji systemu
• Gwarancje nadmiarowości i dostępności usług
• Zgodność z odpowiednimi normami i protokołami bezpieczeństwa danych

Dostawcy wymienieni na tej stronie oferują szereg usług korekcyjnych RTK zoptymalizowanych dla twórców systemów bezzałogowych. Ich usługi zapewniają stałą dokładność na poziomie centymetra w różnych zastosowaniach bezzałogowych, wspierając zaawansowaną nawigację, mapowanie i autonomię.