Echtzeitkinematik – Die Zukunft des Autofahrens

Mittels Navigationssystemen wurden viele Bereiche des Alltags optimiert. Satellitengestützte Systeme arbeiten mithilfe von ausgehenden Signalen der Satelliten, der Empfänger kann anhand der übertragenen Daten die eigene Position berechnen. Diese Technik umfasst verschiedene Navigationssysteme wie GPS, Beidou, GLONASS oder Galileo. 

Damit die ermittelten Koordinaten so genau wie möglich ermittelt werden, setzte man zusätzlich die Echtzeitkinematik ein, bekannt als real time kinematic, abgekürzt oft RTK.

Der Begriff RTK steht für real time kinematik, was auch mit dem Begriff Echtzeitbewegung übersetzt werden kann. 

Echtzeitkinematik: Positionsgenauigkeit der RTK

Messungen mit einer Genauigkeit von ein bis zwei Zentimetern werden in der Horizontalen erreicht, hierbei findet die Berechnung durch den GPS-Empfänger in Echtzeit statt. Unter Verwendung von Satellitendaten können mithilfe von geodätischen Empfängern exakte Berechnungen stattfinden.

Damit das funktioniert müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt werden. Der GNSS-Empfänger benötigt freie Sicht auf mindestens vier Satelliten, bei einem einfachen RTK-Aufbau werden zwei GNSS-Empfänger benötigt, wobei der erste als Basisstation fungiert, er spiegelt eine Referenzstation mit einem bekannten Standort wider. Anhand der Koordinaten werden die Abweichungen aus den Satellitendaten gefiltert, so können die Korrekturdaten übertragen werden. 

Den zweiten Empfänger bezeichnet man als Rover, seine Position wird anhand der Korrekturdaten festgesetzt, sie wird mittels Berechnungen bestimmt und an die Referenzstationen übermittelt. Dabei darf die Basisstation maximal 10 Kilometer von der Referenzstation entfernt sein, bei Verrechnungen mit einer Entfernung von 50 bis 100 Kilometer ist es möglich mehrere Stationen zu simulieren. Durch Netz-RTK kann ein flächendeckendes Angebot von Korrekturdaten aufgestellt werden, RTK-Lösungen werden von Vermessungsverwaltungen der Bundesländer angeboten aber auch von privaten Unternehmen. Per Funk findet bei temporären Stationen die Übertragung der Korrekturdaten an den Rover statt, Korrekturdaten aus dem Netz-RTK lassen sich am besten via Internet übermitteln, nur selten nutzt man hierzu das GSM-Netz. 

RTK und Korrekturübertragungsprotokolle

Für eine genaue Berechnung werden die Daten innerhalb des Netz-RTKs zunächst an die Zentrale übertragen, dort findet die entsprechende Berechnung statt. Durch zwei aufbauende Rechenschritte, die innerhalb des Rovers erfolgen: die Korrekturmodellberechnung und die VRS-Berechnung. So ist es möglich, drei verschiedene Korrekturmodelle zu erstellen.

1.  Virtuelle-Referenzstationen-Konzept: Dieses Verfahren nutzt man am meisten, da in diesem Fall die Korrekturdatenrate am niedrigsten ist. Der Rover sendet seine Näherungskoordinaten an die Vernetzungszentrale, nach der Berechnung werden die Daten zurück an den Rover übermittelt. 
2. Master-Auxiliary-Konzept: Das Konzept mit der Abkürzung MAC löst Mehrdeutigkeiten in der Zentrale und ermöglicht eine Übersendung der maximalen Daten in das Netz. 
3. FKP: Flächenkorrekturparameter-Konzept: Die Nutzer im Messgebiet benötigen Daten, die durch das Modell berechnet werden. So ist es theoretisch möglich, dass der Nutzer die Referenzstation selbst wählt, in diesem Fall existiert auch eine Angabe zur Näherungsposition. 

Zusammenhang und RTK und GPS: Wie die GPS-Technologie unseren Alltag revolutioniert

Mithilfe globaler Satellitennavigation werden Positionsdaten exakt bestimmt, das bekannteste System ist hierbei GPS, kurz für global positioning system. Solche Systeme verwenden ebenfalls Satellitensignale, um Positionen und Bewegungen exakt zu bestimmen. Wichtige Voraussetzung ist ein ungestörter Empfang der Signale. Anders als bei der RTK-Lösung handelt es sich nicht um ein reines GPS-gestütztes Vermessungsverfahren, GPS wird vorwiegend eingesetzt, um eine Navigation zu ermöglichen. 

Neben dem GPS-Empfänger ist in diesem Fall auch noch ein Endgerät notwendig, welches mit dem Empfangsgerät verbunden wird. Auf dem gekoppelten Gerät kann der Nutzer die bevorzugten Paramater manuell einstellen und auch immer wieder anpassen. Ein Empfang der Signale von mindestens vier Satelliten ist notwendig, nur so kann eine Positionsbestimmung so genau wie möglich ausgeführt werden. 

Präzises differential-GPS wird eingesetzt, um eine Navigation zu gewährleisten, doch auch in anderen Bereichen setzt man diese Technologie ein. So findet GPS-Technik auch in Unternehmen seinen festen Platz, dort wird es zur Überwachung von Firmenfahrzeugen oder Maschinen in Produktionsstätten eingesetzt. Im privaten Bereich ermöglicht GPS-Technologie Zivilisten die Ortung des eigenen PKWs, aber auch eine Positionsbestimmung von Personen oder Tieren ist damit jederzeit in Echtzeit möglich. Denn GPS-Geräte können nicht nur eine Position ermitteln, anhand der Daten lässt sich berechnen, welche Bewegungen in welcher Zeit ausgeführt werden. Wenn ein Gegenstand oder Fahrzeug durch GPS-Tracker geschützt werden, kann man sie beim Verlust jederzeit wieder auffinden und die verwendete Route exakt verfolgen. 

Wer die GPS-Technik einsetzt, kann innerhalb der zugehörigen App zu jeder Zeit auf die gesicherten Daten der Vergangenheit zugreifen. Diese werden auf dem Server des Anbieters für eine bestimmte Zeit gesichert und lassen sich zu jedem Zeitpunkt via App abrufen.