PPK (Post-Processing Kinematic) ist eine GNSS-Datenverarbeitungsmethode, die eine hochgenaue Positionierung durch die Korrektur von Fehlern in den rohen Positionierungsdaten erreicht. Die Nachbearbeitung wird häufig in Anwendungen eingesetzt, die präzise Geodaten erfordern, wie z. B. Vermessung, Kartierung und UAV-Operationen.
SBG Systems hat eine eigene GNSS-Nachbearbeitungslösung entwickelt, um die Leistung seiner Trägheitsnavigationssysteme zu verbessern.
Was ist GNSS-Nachbearbeitung?
PPK-Nachbearbeitung ist ein Ansatz, bei dem das System die auf einem GNSS-Empfänger protokollierte GNSS-Rohdatenmessungen nach der Datenerfassung verarbeitet. Sie können diese mit anderen GNSS-Messquellen kombinieren, um die vollständigste und genaueste kinematische Trajektorie für den GNSS-Empfänger bereitzustellen, selbst in den anspruchsvollsten Umgebungen.
Diese anderen Quellen können eine lokale GNSS-Basisstation am oder in der Nähe des Datenerfassungsprojekts sein, oder bestehende, kontinuierlich betriebene Referenzstationen (CORS), die typischerweise von Regierungsbehörden und/oder kommerziellen CORS-Netzwerkbetreibern angeboten werden.
Eine Post-processing Kinematic (PPK) Software kann frei verfügbare GNSS-Satellitenorbit- und Zeitinformationen nutzen, um die Genauigkeit weiter zu verbessern. PPK ermöglicht die präzise Bestimmung der Position einer lokalen GNSS-Basisstation in einem absoluten globalen Koordinatenreferenzrahmendatum, das sie verwendet.
Die PPK-Software kann auch komplexe Transformationen zwischen verschiedenen Koordinatenreferenzrahmen zur Unterstützung von Engineering-Projekten unterstützen.
Mit anderen Worten, sie ermöglicht den Zugriff auf Korrekturen, verbessert die Genauigkeit des Projekts und kann sogar Datenverluste oder -fehler während der Vermessung oder Installation nach der Mission beheben.
RTK vs. PPK
Real-Time Kinematic (RTK) ist eine Positionierungstechnik, die GNSS-Korrekturen nahezu in Echtzeit überträgt, typischerweise unter Verwendung eines RTCM-Format-Korrekturdatenstroms. Es kann jedoch Herausforderungen bei der Sicherstellung der GNSS-Korrekturen geben, insbesondere hinsichtlich ihrer Vollständigkeit, Verfügbarkeit, Abdeckung und Kompatibilität.
PPK bietet den großen Vorteil der Optimierung der Datenverarbeitungsaktivitäten während der Nachbearbeitung, einschließlich Vorwärts- und Rückwärtsverarbeitung. Im Gegensatz dazu kann die Echtzeitverarbeitung unter Unterbrechungen oder Inkompatibilitäten bei Korrekturen und deren Übertragung leiden, was zu einer geringeren Positionsgenauigkeit führt.
Ein erster wesentlicher Vorteil der GNSS-PPK-Nachbearbeitung gegenüber Echtzeit (RTK) besteht darin, dass das im Feld verwendete System keine Datenverbindung/Funkverbindung benötigt, um die vom CORS kommenden RTCM-Korrekturen in das INS/GNSS-System einzuspeisen.
Die Haupteinschränkung für die Einführung der Nachbearbeitung ist die Anforderung, dass die endgültige Anwendung auf die Umgebung reagieren muss. Wenn Ihre Anwendung jedoch die zusätzliche Verarbeitungszeit verkraften kann, die für die Erstellung einer optimierten Trajektorie erforderlich ist, wird die Datenqualität für alle Ihre Ergebnisse erheblich verbessert.
Wie verbessert die Vorwärts- und Rückwärtsverarbeitung die Datengenauigkeit?
Stellen wir uns vor, wir haben einen 60-sekündigen GNSS-Ausfall mitten in unserer Vermessung. Der Positionsfehler bei der Vorwärtsverarbeitung wächst schnell (die Rate hängt von den IMU-Spezifikationen und anderen Parametern ab) und erreicht am Ende des Ausfalls sein Maximum. Dann erholt er sich schnell wieder.
Bei der Nachbearbeitung tun wir so, als ob die Zeit rückwärts läuft, und führen die Verarbeitung in antichronologischer Reihenfolge durch, da die physikalischen Gleichungen weiterhin gültig sind. Bei dieser Rückwärtsverarbeitung wäre der Fehler zu Beginn des GNSS-Ausfalls maximal, und zwar sehr symmetrisch zur natürlichen Vorwärtsverarbeitung.
Die Zusammenführung dieser beiden Berechnungsergebnisse führt zu einem maximalen Fehler in der Mitte des Ausfalls, mit einer viel geringeren Größenordnung als bei reinen Vorwärts- oder Rückwärtslösungen. Dies wird insbesondere GNSS+INS-Lösungen, wie sie von SBG Systems Produkten ermöglicht werden, verbessern, aber auch die reine GNSS-Verarbeitung wird von diesem Workflow profitieren.
Wie bereits erwähnt, ist die Nachbearbeitung die einzige Möglichkeit, diese Verbesserung zu erzielen, da Sie alle Daten von Anfang bis Ende benötigen, was die Verwendung bis zum Ende der Vermessung verzögert.
Zugänglich für alle Vermessungsanwendungen
RTK wird häufig für hochgenaue GNSS-Positionierung in den Bereichen Kartierung, Baukontrolle und Marineanwendungen eingesetzt, die Echtzeitergebnisse erfordern. Die Nachbearbeitung von INS-Daten ist von Vorteil für UAV- und USV-Anwendungen, bei denen die Funkimplementierung und die Überwachung des RTCM-Korrekturdatenstroms eine Herausforderung darstellen.
Luftbildvermesser neigen dazu, PPK zu verwenden, da Datenverbindungen zu Flugzeugen schwierig herzustellen sind, da Mobilfunknetze in der Höhe aufgrund der Ausrichtung der Bodenfunktürme schlecht funktionieren.
Andere Anwendungen, die eine Post processing Kinematic benötigen, sind solche, bei denen Daten (z. B. Bild- oder LiDAR-Daten) in einem nachfolgenden Workflow, oft in der Cloud, verarbeitet werden und bei denen die Verarbeitung der Trajektorie mit einer GNSS-Nachbearbeitungssoftware wie Qinertia problemlos hinzugefügt werden kann.