Os serviços RTK em rede fornecem dados de correção GNSS em tempo real, utilizando observações provenientes de várias estações de referência fixas, para permitir um posicionamento preciso numa área de cobertura definida. Estes serviços podem ser utilizados por UAVs, robôs móveis, AGVs, instrumentos de levantamento topográfico, maquinaria agrícola, equipamento de construção e USVs.
Esta página aborda os fornecedores e serviços de RTK em rede que suportam a navegação, o mapeamento, a georreferência, o controlo de máquinas e o posicionamento repetível.
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Solução RTK de ponta que fornece posicionamento GNSS de precisão para UAVs e sistemas não tripulados
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Os serviços RTK em rede fornecem dados de correção GNSS em tempo real, derivados de uma rede de estações de referência instaladas de forma permanente. O RTK em rede (NRTK) combina observações de vários locais levantados para modelar erros GNSS espacialmente correlacionados e gerar correções numa área de serviço definida. Isto elimina a necessidade de instalar e manter uma estação base local para cada operação.
O RTK em rede suporta o posicionamento de alta precisão para drones, máquinas autónomas, instrumentos de levantamento topográfico, robôs e outras plataformas móveis. As correções são normalmente distribuídas através de redes móveis ou outras redes IP, sendo que as implementações modernas de GNSS NRTK suportam múltiplas constelações e frequências.
RTKdata, correções GNSS RTK globais, por RTKdata
As estações base RTK em rede são instaladas em posições levantadas com precisão e monitorizam continuamente os sinais GNSS disponíveis. As suas coordenadas fixas permitem caracterizar os erros de alcance observados em toda a rede. O espaçamento entre estações, a qualidade das coordenadas, a geometria da rede e a disponibilidade de sinais influenciam a qualidade do modelo de erro espacial.
As observações das estações de referência são transmitidas para um sistema central de processamento, onde as medições de várias estações são combinadas para estimar os erros GNSS que variam espacialmente em toda a rede. A latência de processamento, a continuidade dos dados, o estado das estações e o desempenho das comunicações afetam diretamente o serviço de correção.
Os atrasos ionosféricos e troposféricos descorrelacionam-se com o aumento do comprimento da linha de base e limitam o desempenho das correções de base única a longas distâncias. O processamento da rede modela estes gradientes espaciais utilizando observações de várias estações. Os erros de órbita e de relógio dos satélites são também incorporados no modelo de correção ou mitigados de outra forma na solução de posicionamento.
O rover recebe dados de correção adequados à sua localização operacional. Algumas arquiteturas NRTK requerem uma posição aproximada do rover para que o servidor possa gerar um fluxo de correção localizado, enquanto outras transmitem informações de rede que os recetores compatíveis do rover interpolam internamente.
O RTK combina medições de fase da portadora e de código, sendo necessária a resolução de ambiguidade inteira para uma solução fixa. A obstrução do sinal, os caminhos múltiplos, os deslizes de ciclo, a geometria dos satélites, a atividade atmosférica e a antiguidade da correção podem afetar a inicialização e a reinicialização da ambiguidade.
Uma solução RTK fixa tem as ambiguidades da fase da portadora resolvidas em valores inteiros. Uma solução flutuante continua a estimar essas ambiguidades como parâmetros de valor real e, por conseguinte, apresenta uma maior incerteza de posicionamento. Interrupções de sinal, geometria degradada ou perda de dados de correção podem fazer com que uma solução fixa reverta para flutuante. Os sistemas autónomos devem utilizar o estado da solução, a precisão estimada, a idade da correção e os indicadores de integridade, a par da posição comunicada.
Os serviços de rede RTK proporcionam um posicionamento absoluto preciso para plataformas autónomas que operam dentro de uma área de correção suportada. Os UAV, os robôs terrestres e os veículos industriais podem utilizar a solução GNSS resultante para navegação por pontos de referência, controlo de trajetória, geofencing, seguimento de percursos e posicionamento repetível.
Os sistemas de mapeamento por UAV podem utilizar a RTK em rede para melhorar a posição atribuída às imagens captadas ou às medições dos sensores. O posicionamento GNSS preciso permite a georreferenciação direta e pode reduzir a dependência de pontos de controlo terrestres densos, sempre que a precisão do projeto, a calibração dos sensores e a integração do sistema o permitam. Os braços de alavanca das antenas, os desfasamentos temporais, os sistemas de coordenadas e os referenciais devem ser tratados de forma consistente.
Os veículos guiados automaticamente (AGV) para uso no exterior, os robôs móveis autónomos e as máquinas robóticas podem integrar o NRTK com sistemas de navegação a bordo. O GNSS é normalmente combinado com sensores inerciais, odometria de rodas, câmaras ou LiDAR para manter o desempenho de navegação quando a visibilidade dos satélites ou a disponibilidade de correções variam.
Os equipamentos de agricultura de precisão e de construção podem utilizar os serviços NRTK para orientação, direção automatizada, posicionamento de máquinas, nivelamento e passagens repetíveis. As redes de correção regionais reduzem a necessidade de estabelecer e manter uma base GNSS local em cada local de operação.
As embarcações de superfície não tripuladas (USV) podem utilizar o GPS RTK em rede ou o posicionamento GNSS multiconstelação para levantamentos hidrográficos, navegação autónoma e recolha precisa de dados marítimos, sempre que exista cobertura de comunicações adequada. A disponibilidade de correções, a colocação das antenas, o efeito multipath, a dinâmica da embarcação e a visibilidade dos satélites continuam a ser considerações relevantes para a integração.
Os robôs e os veículos não tripulados podem necessitar de repetir percursos predefinidos ou de manter a posição em torno de uma coordenada especificada. As correções de rede fornecem a referência de posição absoluta, enquanto o sistema de controlo converte essa posição em comandos de direção, propulsão ou voo. São necessários sistemas de referência e parâmetros de transformação consistentes quando a repetibilidade se estende por implementações distintas.
Os recetores GPS NRTK emulti-GNSS suportam fluxos de trabalho de levantamento e geoespaciais que exigem coordenadas precisas em tempo real. O LiDAR mede a distância e a geometria da superfície, enquanto o NRTK fornece a referência de posicionamento utilizada para georreferenciar essas medições. As duas tecnologias são frequentemente integradas em sistemas de cartografia móvel, levantamentos com UAV e sistemas autónomos de recolha de dados.
Diferentes arquiteturas de serviço NRTK agrupam e distribuem a informação de rede de formas distintas:
A compatibilidade do recetor, a geometria da rede, o formato de correção, a arquitetura de comunicações e a implementação do serviço determinam qual o método que pode ser utilizado.
O RTK em rede funciona em conjunto com várias outras arquiteturas de correção GNSS de alta precisão, em tempo real e quase em tempo real. O método adequado depende da fonte de correção, da infraestrutura de comunicações, dos requisitos de cobertura, do comportamento de convergência e das capacidades do recetor.
| Método | Abordagem de correção | Consideração operacional fundamental |
| RTK com estação base local | As correções têm origem num recetor de referência próximo. | Proporciona controlo direto sobre a referência, mas requer a configuração da base, comunicações e coordenadas da base conhecidas com precisão. |
| GNSS diferencial | As correções derivadas da referência melhoram o posicionamento baseado em código. | Normalmente, proporciona uma precisão inferior à das técnicas RTK de fase da portadora. |
| Posicionamento Pontual Preciso | Utiliza informações precisas sobre a órbita do satélite, o relógio, o desvio e a modelação, sem necessidade de uma linha de base local entre o rover e a estação de base. | Proporciona posicionamento em áreas extensas, sendo que o comportamento de convergência e os requisitos de correção são determinados pelo serviço e pela implementação do recetor. |
| PPP-RTK | Combina correções precisas do espaço de estado com informações atmosféricas regionais e de desvio para permitir uma resolução rápida da ambiguidade. | Requer produtos de correção, recetores, formatos de dados e cobertura de serviço compatíveis. |
| Correções transmitidas pela Internet e por satélite | A transmissão pela Internet utiliza conectividade IP terrestre, enquanto a transmissão por satélite difunde dados de correção em áreas geográficas extensas. | A escolha depende da cobertura, da latência, da largura de banda, da capacidade do recetor e da disponibilidade das comunicações. |
No caso de robôs móveis e UAVs, a arquitetura de correção é selecionada de acordo com a precisão de posicionamento, o tempo de inicialização, a cobertura geográfica, a latência, a resiliência das comunicações, os requisitos do quadro de referência e a infraestrutura disponível.
Vários formatos e mecanismos de transporte são importantes ao integrar um serviço RTK em rede com o hardware do rover:
A integração deve ter em conta as mensagens RTCM suportadas, o funcionamento do NTRIP, os pontos de montagem, as constelações e sinais GNSS, a configuração da antena, os sistemas de referência, os parâmetros de transformação, o firmware do recetor e a autenticação do serviço de correção.
O RTK em rede continua a evoluir à medida que os recetores GNSS, a infraestrutura de correção, as comunicações e as plataformas autónomas se tornam cada vez mais integrados:
Estes desenvolvimentos estão a alargar os serviços NRTK para além da topografia convencional, abrangendo sistemas autónomos conectados que requerem um posicionamento em tempo real escalável.
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