Damit der Roboter genau malen kann, muss er jederzeit seine genaue Position kennen. Der Roboter erreicht dies durch die Nutzung einer Reihe von miteinander verbundenen Technologien im Bereich der Geopositionierung.
Kurz gesagt, die Genauigkeit, mit der der GNSS-Empfänger seine Position bestimmen kann, hängt von der Anzahl der Satelliten ab, von denen er Signale empfangen kann - je mehr, desto besser. Mithilfe der Signale mehrerer Satelliten führt der Empfänger einen Prozess namens Triangulation durch. Er berechnet den Abstand zu jedem Satelliten basierend darauf, wie lange es gedauert hat, bis die Signale angekommen sind, und kombiniert dann die Abstandsinformationen aller Satelliten, um seine genaue Position im dreidimensionalen Raum (Breitengrad, Längengrad und Höhe) zu berechnen.
Störungen in der Atmosphäre machen das GNSS-Signal jedoch weniger präzise. Dies wird gemildert, indem die empfangenen Signale kontinuierlich mit Korrekturdaten verglichen werden, die über das Internet von sogenannten NTRIP-Castern empfangen werden.
Für eine grundlegende Einführung in die zentralen Technologien siehe unten.
Bild: RTK ist eine spezifische Form von Echtzeit-Differential-GNSS, die sehr hohe Genauigkeitsstufen bietet. NTRIP ist ein Protokoll zur Übertragung von Korrekturdaten und kann in Verbindung mit RTK verwendet werden, um eine weiträumige Abdeckung und die Echtzeitübermittlung von Korrekturen über das Internet zu ermöglichen.
Was ist GNSS?
Satellitennavigation, oder Satnav, ist ein System, das Satelliten verwendet, um autonome Geopositionierung bereitzustellen. Ein Satellitennavigationssystem mit globaler Abdeckung wird als Global Navigation Satellite System (GNSS) bezeichnet.
GNSS bezieht sich auf eine Konstellation von Satelliten, die Signale aus dem Weltraum senden und Positions- und Zeitdaten an GNSS-Empfänger übertragen. Die Empfänger verwenden diese Daten dann, um ihren Standort zu bestimmen.
Ab 2023 sind vier globale Systeme in Betrieb:
- Das US-amerikanische Global Positioning System (GPS)
- Russlands Global Navigation Satellite System (GLONASS)
- Chinas BeiDou-Navigationssatellitensystem (BeiDou ist Chinesisch für das Sternbild Großer Bär)
- Galileo der Europäischen Union (benannt nach Galileo Galilei)
Im alltäglichen Sprachgebrauch wird das Akronym GPS oft verwendet, wenn von Satellitennavigation die Rede ist, da GPS das älteste und bekannteste der vier GNSS-Systeme ist. Fast alle modernen GNSS-Empfänger verwenden jedoch alle vier GNSS-Systeme.
Was ist DGPS?
Das Differential Global Positioning System (DGPS) ist eine Technik zur Verbesserung der Genauigkeit von GNSS (Global Navigation Satellite System)-Messungen. Es ist besonders wichtig in Anwendungen, bei denen sehr hohe Genauigkeitsstufen erforderlich sind, wie z. B. beim Malen Ihrer Sportfelder.
DGPS beinhaltet die Einrichtung einer Referenzstation mit einem bekannten, präzise vermessenen Standort. Diese Station berechnet die Fehler in den GNSS-Signalen und generiert Korrekturdaten. Diese Daten werden dann an nahegelegene mobile GNSS-Empfänger gesendet, die die Korrekturen auf ihre eigenen Messungen anwenden.
Korrekturdaten in DGPS werden typischerweise über Funksignale direkt von der Referenzstation an die mobilen Empfänger gesendet.
Was ist RTK (Real-Time Kinematic)?
RTK ist eine fortgeschrittenere Form von DGPS, die noch höhere Genauigkeitsstufen in Echtzeit bietet. RTK verwendet ebenfalls eine Referenzstation, vergleicht jedoch kontinuierlich ihre eigene Position mit der bekannten Position. Es berechnet Korrekturdaten in Echtzeit und sendet sie an den mobilen Empfänger, was eine Genauigkeit im Zentimeterbereich ermöglicht.
RTK-Netzwerke aus festen Referenzstationen erweitern die Nutzung von RTK auf ein größeres Gebiet, das ein Netzwerk von Referenzstationen enthält. Die Betriebszuverlässigkeit und Genauigkeit hängen von der Dichte und den Fähigkeiten des Referenzstationsnetzwerks ab.
RTK kann eine Genauigkeit im Zentimeterbereich erreichen, was es für sehr präzise Anwendungen wie das Malen von Sportfeldern geeignet macht. RTK-Korrekturdaten werden typischerweise unter Verwendung von Ntrip übertragen.
Was ist NTRIP?
Ntrip (Networked Transport of RTCM via Internet Protocol) ist ein Protokoll zur Übertragung von Korrekturdaten, das in Verbindung mit sowohl DGPS als auch RTK verwendet wird, um eine weiträumige Abdeckung und die Bereitstellung von Echtzeitkorrekturen über das Internet zu ermöglichen. NTRIP kann je nach spezifischer Implementierung verschiedene Genauigkeitsstufen unterstützen, ist jedoch in der Lage, in Verbindung mit RTK eine Genauigkeit im Zentimeterbereich zu bieten.
NTRIP basiert auf einem Netzwerk von Referenzstationen und einem zentralen Server (NTRIP Caster). Die Referenzstationen senden Korrekturdaten an den Caster, der diese dann über das Internet an mobile GNSS-Empfänger verteilt.