Die Mehrdeutigkeitsauflösung in der Precise Point Positioning-Technologie (PPP) ist eine Methode, die ganzzahlige Mehrdeutigkeiten in Trägerphasenmessungen auflöst. Das Hauptziel ist es, PPP von einer Genauigkeit im Zentimeterbereich auf eine Zuverlässigkeit im Millimeterbereich zu verbessern. Die Freischaltung dieser ganzzahligen Werte ermöglicht es PPP, die Positionierungsgenauigkeit zu verbessern und die Konvergenzzeiten zu verkürzen. Der Ansatz, der PPP mit Mehrdeutigkeitsauflösung (AR) kombiniert, oft als PPP-AR bezeichnet, nutzt sorgfältig modellierte Phasen- und Code-Bias sowie hochgenaue Satellitenuhrenprodukte.
Der Prozess der Mehrdeutigkeitsauflösung dient dazu, Unsicherheiten zu reduzieren und es dem Schätzer zu ermöglichen, Phasenmessungen als feste ganze Zahlen zu behandeln. Dies hat wiederum den Effekt, die Zuverlässigkeit und Genauigkeit zu erhöhen. Wir haben die Interoperabilität und Kreuzvalidierung von Phasen-Bias-Produkten untersucht, die von mehreren Analysezentren generiert wurden. Ziel dieser Analyse ist es, konsistente Standards zu fördern, die Kombination von Ergebnissen zu erleichtern und die Echtzeitimplementierung zu fördern.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Auflösung von Mehrdeutigkeiten innerhalb von PPP die Konvergenz beschleunigt, die Fixraten verbessert und die Positionsintegrität stärkt, selbst unter schwierigen Signalbedingungen. Mit der Erweiterung der GNSS-Konstellationen und der Verbesserung der Modellierungstechniken entwickelt sich PPP mit Mehrdeutigkeitsauflösung zu einem wichtigen Werkzeug für hochpräzise Anwendungen, von der Vermessung bis zur autonomen Navigation.
SBG Systems hat eine neue Technologie namens Orbi AR (Ambiguity Resolution) entwickelt, die mit GNSS eine Genauigkeit im Zentimeterbereich liefert, ohne auf lokale Referenzstationen oder eine dichte Bodeninfrastruktur angewiesen zu sein.
Warum Orbi AR anstelle von RTK verwenden?
In diesem Abschnitt werden wir die kritischen Faktoren untersuchen – einschließlich der Geschwindigkeit der Bereitstellung, der betrieblichen Ausfallsicherheit und der Benutzerfreundlichkeit –, die das Gleichgewicht verschieben und eine klare Begründung für die Wahl der Vielseitigkeit und Zugänglichkeit von Orbi AR gegenüber den herkömmlichen Einschränkungen von RTK in modernen, komplexen Arbeitsumgebungen liefern.
RTK – Differenzielles GNSS
RTK funktioniert mit zwei Empfängern:
- Ein Basisstations-Empfänger wird an einem bekannten, festen Standort aufgestellt und berechnet Fehler, indem er seine bekannte Position mit dem empfangenen GNSS-Signal vergleicht.
- Ein Rover (statisch/kinematisch), der die Fehlerkorrekturen von einem nahegelegenen Basisstations-Empfänger empfängt und sie auf sein eigenes Signal anwendet, um eine hochgenaue relative Position zu erhalten.
Die Genauigkeit ist sehr hoch, aber der Rover muss sich relativ nahe an der Basisstation befinden (typischerweise 10 bis 30 km, abhängig von den atmosphärischen Bedingungen), da viele Fehler (wie atmosphärische Verzögerungen) lokal sind.
Orbi AR – Precise Point Positioning
Anstatt eine einzelne lokale Basisstation zur Ermittlung relativer Fehler zu verwenden, verwendet Orbi AR global verfügbare Korrekturdaten, um seine eigene absolute Position mit hoher Genauigkeit und völlig unabhängig zu berechnen. Die globale Korrektur umfasst hochgenaue Satellitenorbit- und Zeitinformationen sowie Modelle für atmosphärische Verzögerungen.
| Merkmal | Orbi AR | RTK |
|---|---|---|
| Lokale Basisstation | Nicht erforderlich | Notwendig |
| Abdeckung | Global | Lokal (Einzelne Basis innerhalb von 30 km; VRS innerhalb von 80 km) |
| Genauigkeit | Statisch 2-5 cm in 2 Sigma Kinematisch 2-3 cm in 1 Sigma | Zentimeter (cm) |
| Einrichtung | Einfach (nur ein Empfänger) | Komplex (erfordert lokale Basiseinrichtung) |
Einfach ausgedrückt, kann man den Unterschied mit zwei Studenten vergleichen, die sich auf eine Prüfung vorbereiten. RTK ist wie ein Student, der Nachhilfe nimmt, wobei der eine bereits die richtige Antwort kennt und seine Erfahrung nutzt, um dem anderen bei der Korrektur von Fehlern zu helfen.
Orbi AR hingegen ist wie ein einzelner Student, der alleine arbeitet, aber seine Antworten sorgfältig mit einem Buch abgleicht. Während der Nachhilfelehrer möglicherweise etwas genauer ist, ist er wesentlich schwieriger einzurichten und teurer. Und obwohl beide Ansätze zu genauen Ergebnissen führen, ist die Art und Weise, wie Korrekturen erhalten werden — durch einen Nachhilfelehrer in der Nähe (RTK) oder ein weltweit verfügbares Buch (PPP) — das, was sie unterscheidet.
Wie funktioniert Orbi AR?
Ein Standard-GNSS-Empfänger ist von mehreren signifikanten Fehlern betroffen:
- Satellitenorbitfehler: Der Satellit befindet sich nicht genau dort, wo seine gesendete Nachricht es angibt.
- Satellitenuhrenfehler: Die Atomuhr des Satelliten weist winzige, aber signifikante Zeitfehler auf.
- Atmosphärische Verzögerungen: Die Ionosphäre und Troposphäre verlangsamen und verbiegen die GNSS-Signale.
Diese Übertragungs- und Timingfehler führen zusammen zu Ungenauigkeiten in der berechneten Position des Empfängers. Für weitere Erläuterungen siehe GNSS und ihre Fehlerquellen und die Auswirkungen von atmosphärischen Fehlern auf die RTK- und PPK-Verarbeitung.
Das Kernprinzip von Orbi AR besteht darin, die oben genannten Fehler mithilfe präziser Korrekturdaten zu verfeinern:
- Der International GNSS Service-IGS berechnet den genauen Orbit und den genauen Taktfehler für jeden Satelliten mit extremer Präzision.
- Ein Globales Referenzstationsnetzwerk ist in allen Regionen tätig und wendet komplexe Algorithmen zur Orbitbestimmung und Satellitenphasen-Bias-Schätzung an.
- Sobald der Phasenbias generiert wurde, wird eine dedizierte Verifizierungsphase an mehreren Kontrollstationen durchgeführt, die jede Satellitenmessung kontrolliert, die mit dem Korrektursatz verwendet wird.
- Verwendet Dual-Frequenz-GNSS-Beobachtungen, um ionosphärische Verzögerungen zu reduzieren und ionosphärenfreie Messungen zu erhalten, ohne auf externe ionosphärische Modelle zurückzugreifen.
- Advanced Modeling wird angewendet, um die Verzögerung durch die Troposphäre mathematisch zu schätzen und aufzulösen.
Hauptvorteile von Orbi AR
Orbi AR stellt einen grundlegenden Fortschritt in der Art und Weise dar, wie präzise Geodaten erfasst, visualisiert und im Feld genutzt werden, und geht weit über die traditionellen Einschränkungen der reinen Satellitenpositionierung hinaus. Im Folgenden sind die wichtigsten Vorteile von Orbi AR aufgeführt:
- Globale Abdeckung: Erzielung hoher Genauigkeit mitten im Ozean, in einer Wüste oder an jedem abgelegenen Ort, ohne dass eine lokale Basisstation erforderlich ist.
- Hohe Genauigkeit: Bereitstellung einer Positionierung auf Zentimeterniveau [Testbericht in Kürze verfügbar]
- Konsistenz über Regionen hinweg: Bereitstellung einer einheitlichen Genauigkeit weltweit.
- Schnelle Konvergenzzeit: Moderne Technik reduziert die Zeit, die benötigt wird, um eine Genauigkeit im Zentimeterbereich zu erreichen
- Skalierbarkeit: Ideal für Massenmarkt- und globale Anwendungen, da keine lokalen Referenzstationen erforderlich sind.
- Kosteneffizienz: Reduzierung der Abhängigkeit von dichten, bodengestützten Korrekturnetzwerken, wodurch die Infrastrukturkosten gesenkt werden.
Orbi AR in der Qinertia Software
Qinertia, die Post Processing Software, hebt Orbi AR auf die nächste Stufe, indem es sie mit der Geodäsie-Engine und den Verarbeitungstechnologien von Qinertia kombiniert.
Geodäsie-Engine: Transformation der Orbi AR-Genauigkeit in einen lokalen Kontext
Während Orbi AR-Lösungen hochgenaue Positionen liefern, bleibt eine wesentliche Herausforderung für Endbenutzer bestehen: die Übertragung dieser Ergebnisse von ITRF 2020 in ein lokales Datum zum Vergleich mit bekannten Referenzpunkten. Dieser entscheidende Schritt erfordert oft komplexe geodätische Transformationen, was ein hohes Fehlerrisiko für Nicht-Experten darstellt.
Qinertia begegnet dieser Herausforderung direkt mit seiner integrierten Geodäsie-Engine. Diese Engine verfügt über eine umfassende Datenbank mit öffentlichen Transformationen, die eine nahtlose und genaue Koordinatenumwandlung ermöglicht. Durch die interne Verarbeitung aller Datumstransformationen eliminiert die Engine von Qinertia eine Hauptquelle potenzieller Fehler. Sie stellt sicher, dass PPP-abgeleitete Positionen automatisch und korrekt im gewünschten Koordinatensystem des Benutzers ausgedrückt werden, wodurch der gesamte Workflow von Rohdaten zu nutzbaren, lokalisierten Ergebnissen einfacher und zuverlässiger wird.
Verarbeitungstechnologie: Verschmelzung von Orbi AR mit IMU für unübertroffene Zuverlässigkeit
Der Verarbeitungskern von Qinertia wurde entwickelt, um die Zuverlässigkeit von Orbi AR zu maximieren. Er verwendet eine Vorwärts-, Rückwärts- und Zusammenführungstechnologie, die die Konvergenzzeit verbessert, das Rauschen reduziert und die Zuverlässigkeit erhöht.
Zusätzlich fusioniert der Verarbeitungsmodus Tight Coupling PPP die Rohmessungen vom GNSS-Empfänger und kombiniert sie auf fundamentaler Ebene mit einer IMU, um eine robustere und kontinuierlichere Navigationslösung zu erhalten. Das Tightly Coupling mit einer IMU bietet zusätzliche Randbedingungen, die dazu beitragen, die Konvergenzzeiten zu verkürzen und die Rekonvergenz nach Signalverlust deutlich zu beschleunigen.
Orbi AR in Qinertia Cloud
Qinertia Cloud eine fortschrittliche, cloudbasierte Webplattform GNSS , die von Qinertia bereitgestellt wird. Mithilfe modernster Orbi AR-Technologie Qinertia Cloud Ihre GNSS direkt in Ihrem Webbrowser in hochpräzise Ergebnisse Qinertia Cloud .
Entdecken Sie Qinertia Cloud