BackgroundEdit
La distanza tra un ricevitore di navigazione satellitare e un satellite può essere calcolata dal tempo che impiega un segnale a viaggiare dal satellite al ricevitore. Per calcolare il ritardo, il ricevitore deve allineare una sequenza binaria pseudocasuale contenuta nel segnale a una sequenza binaria pseudocasuale generata internamente. Poiché il segnale del satellite impiega del tempo per raggiungere il ricevitore, la sequenza del satellite è ritardata rispetto a quella del ricevitore. Ritardando sempre più la sequenza del ricevitore, le due sequenze sono alla fine allineate.
L’accuratezza della misura della distanza risultante è essenzialmente una funzione della capacità dell’elettronica del ricevitore di elaborare accuratamente i segnali dal satellite, e ulteriori fonti di errore come i ritardi ionosferici e troposferici non mitigati, multipath, orologio satellitare ed errori di effemeridi, ecc.
Tracking della fase della portanteModifica
RTK segue lo stesso concetto generale, ma utilizza l’onda portante del segnale satellitare come segnale, ignorando le informazioni contenute al suo interno. RTK utilizza una stazione base fissa e un rover per ridurre l’errore di posizione del rover. La stazione base trasmette i dati di correzione al rover.
Come descritto nella sezione precedente, la portata di un satellite è essenzialmente calcolata moltiplicando la lunghezza d’onda portante per il numero di cicli interi tra il satellite e il rover e aggiungendo la differenza di fase. Determinare il numero di cicli non è banale, poiché i segnali possono essere spostati in fase di uno o più cicli. Questo si traduce in un errore pari all’errore nel numero stimato di cicli per la lunghezza d’onda, che è di 19 cm per il segnale L1. Risolvendo questo cosiddetto problema di ricerca dell’ambiguità intera si ottiene una precisione centimetrica. L’errore può essere ridotto con metodi statistici sofisticati che confrontano le misure dei segnali C/A e confrontando le gamme risultanti tra più satelliti.
Il miglioramento possibile utilizzando questa tecnica è potenzialmente molto alto se si continua ad assumere una precisione dell’1% nel locking. Per esempio, nel caso del GPS, il codice di acquisizione grossolana (C/A), che è trasmesso nel segnale L1, cambia fase a 1,023 MHz, ma la portante L1 stessa è 1575,42 MHz, che cambia fase più di mille volte più spesso. Un errore del ±1% nella misura della fase della portante L1 corrisponde quindi a un errore di ±1,9 mm nella stima della linea di base.
Considerazioni praticheModifica
In pratica, i sistemi RTK utilizzano un singolo ricevitore della stazione base e un certo numero di unità mobili. La stazione di base ritrasmette la fase della portante che osserva, e le unità mobili confrontano le loro misure di fase con quelle ricevute dalla stazione di base. Ci sono diversi modi per trasmettere un segnale di correzione dalla stazione base alla stazione mobile. Il modo più popolare per ottenere una trasmissione del segnale in tempo reale e a basso costo è quello di utilizzare un modem radio, tipicamente nella banda UHF. Nella maggior parte dei paesi, alcune frequenze sono assegnate specificamente per scopi RTK. La maggior parte delle attrezzature di rilevamento del territorio ha un modem radio integrato in banda UHF come opzione standard. RTK fornisce miglioramenti di precisione fino a circa 20 km dalla stazione base.
Questo permette alle unità di calcolare la loro posizione relativa entro i millimetri, anche se la loro posizione assoluta è accurata solo alla stessa precisione della posizione calcolata della stazione base. La precisione nominale tipica per questi sistemi è di 1 centimetro ± 2 parti per milione (ppm) orizzontalmente e 2 centimetri ± 2 ppm verticalmente.
Anche se questi parametri limitano l’utilità della tecnica RTK per la navigazione generale, la tecnica è perfettamente adatta a ruoli come il rilevamento. In questo caso, la stazione di base si trova in una posizione nota, spesso un punto di riferimento, e le unità mobili possono quindi produrre una mappa molto accurata prendendo i fix relativi a quel punto. RTK ha anche trovato usi in sistemi di autoguida/autopilota, agricoltura di precisione, sistemi di controllo delle macchine e ruoli simili.
Le reti RTK estendono l’uso di RTK a un’area più grande che contiene una rete di stazioni di riferimento. L’affidabilità e la precisione operativa dipendono dalla densità e dalle capacità della rete di stazioni di riferimento.
Il sistema RTK estende l’uso dell’RTK a un’area più ampia contenente una rete di stazioni di riferimento.