Fixing

Seite drucken
Rover im PED-Dienst der AXIO-NET nutzen das so genannte RTK-Verfahren (Real-Time Kinematik), um präzise Koordinaten im Zentimeterbereich bestimmen zu können. Der GNSS-Rover verwendet dabei die selbst empfangenen GNSS-Satellitensignale (z. B. GPS und GLONASS) zusammen mit den entsprechenden von AXIO-NET bereitgestellten GNSS Korrekturdaten. Die Korrekturdaten werden im standardisierten RTCM-Format übertragen. Das Messverfahren basiert auf Trägerphasenmessungen und setzt eine „Fixierung“ der bei Messanfang unbekannten Phasenmehrdeutigkeiten voraus. Nach Lösung der Mehrdeutigkeiten, auch „Fixing“ genannt, stehen Positionen mit Zentimetergenauigkeit in Echtzeit zur Verfügung.

Die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit des Festsetzens der Mehrdeutigkeiten hängt von den auf den Rover einwirkenden Fehlereinflüssen ab. In Abhängigkeit der lokalen Messumgebungen können diese Fehlereinflüsse je nach Einsatzort variieren. Der Rover rechnet aus eigenen Beobachtungen und Korrekturdaten Mehrdeutigkeiten und die Position. Diese werden kontinuierlich auf Plausibilität mit geeigneten statistischen Verfahren im Rover verifiziert und nach erfolgreichem Test freigegeben (Fixed Lösung). Je höher die Summe aller wirkenden Rest-Fehlereinflüsse ist, desto länger dauert es, die Mehrdeutigkeiten festzusetzen. Durch ständigen Kontakt und Austausch mit unseren Kunden sowie eigenen Testergebnissen können ungefähr 80% aller längeren Fixingzeiten auf die folgenden vier Haupteinflüsse zurückgeführt werden:
  • Multipath und Abschattungen
  • Unterbrechung des Korrekturdatenstroms (GPRS- oder GSM-Abrisse)
  • falsche Einstellung bzw. Interpretation des GLONASS-Niveaus
  • ionosphärische Restfehler
Multipath und Abschattungen
Werden Satellitensignale vor Ort durch Objekte (z. B. Häuser) nicht vom Rover empfangen, spricht man von Abschattungen. Durch eine geringere Anzahl von empfangenen Satelliten wird die sogenannte Satellitengeometrie verschlechtert, was die Mehrdeutigkeitssuche erschweren kann. Als Mindestanzahl sind fünf GPS-Satelliten notwendig. Werden Satellitensignale von Objekten reflektiert und im Rover mehrfach empfangen, tritt ein Multipath-Effekt ein. Der Rover muss dann zwischen mehreren möglichen Signalwegen unterscheiden. Je stärker die Fläche reflektiert (z. B. Metallflächen oder verglaste Bürogebäude), desto kritischer ist dieser Einfluss. Ebenso sind Messungen an oder unter Bäumen kritisch zu betrachten. Eine Kontrollmessung ist bei solchen Umgebungen immer empfehlenswert.

Unterbrechung des Korrekturdatenstroms
Optimalerweise bekommt der Rover alle zur Verfügung stehenden Korrekturdaten im Sekundentakt. Je nach Fabrikat und Rovereinstellung können Unterbrechungen des Korrekturdatenstroms bis zu mehrere Sekunden überbrückt werden, ohne dass die Fixing-Performance behindert wird. Eine schlechte Mobilfunkverbindung kann jedoch dazu führen, dass die Korrekturdaten unvollständig übertragen werden. Dies führt dazu, dass nicht alle empfangenen Satellitensignale korrigiert werden können. Achten Sie bitte während der Messung auf die Qualität der Datenverbindung durch Prüfung der spezifischen Anzeigen Ihres Rovers.

GLONASS Niveau
Bei GPS-Messungen wird das Satellitensignal über das CDMA-Verfahren (Code Division Multiple Access) getrackt. Bei diesem Verfahren können die Messwerte der verschiedenen Hersteller als nahezu identisch angesehen werden. Dies bedeutet, dass der Rover eines Herstellers GPS-Trägerphasenkorrekturen jedes anderen Herstellers ohne Zusatzinformationen verarbeiten kann. GLONASS basiert derzeit auf dem FDMA-Verfahren (Frequency Division Multiple Access). Die Umsetzung von GLONASS-Signalen in Beobachtungen ist hierbei hardwareabhängig. Je nach Hersteller fallen  Code- und Trägerphasenbeobachtungen entsprechend leicht unterschiedlich aus. Dieser Unterschied wird als „Bias“ bezeichnet. Um die GLONASS-Informationen vollwertig verarbeiten zu können, muss der Rover diesen Bias beim RTK-Verfahren entsprechend berücksichtigen. Fehlerhafte Einstellungen führen häufig zu einem erhöhten Fehlerhaushalt mit längeren Fixingzeiten. Bei AXIO-NET werden in der Vernetzung alle GLONASS-Beobachtungen auf ein sogenanntes einheitliches Niveau kalibriert. Dieses Niveau entspricht historisch bedingt dem Niveau von Topcon GNSS-Empfängern, vereinfacht: Topcon-Niveau. Bei AXIO-NET können Sie sich über zwei unterschiedliche Kommunikationsmedien in unseren Dienst einwählen: über GSM und internetbasiert über das NTRIP-Protokoll (GPRS). Bei GSM-Einwahlen werden die GLONASS-Korrekturen auf dem Topcon-Niveau (Legacy-E-Klasse) ausgegeben. Bei Einwahlen über NTRIP wird der Receivertyp automatisch identifiziert und das GLONASS-Niveau auf den Hersteller-/Receivertyp angepasst. Die Information des verwendeten GLONASS-Niveaus wird zudem in der RTCM 3 Message über Typ 1033 übermittelt. Sollte der Rover den Eintrag der Message 1033 nicht verarbeiten oder interpretieren können, so ist es zu empfehlen, das GLONASS-Niveau über Auswahl des Referenzempfängers manuell zu definieren. Die derzeit 22 aktiven GLONASS-Satelliten ergänzen die GPS-Konstellation optimal und können die RTK-Performance bei richtiger Verwendung verbessern und stabilisieren. Achten Sie dabei bitte unbedingt auf eine korrekte Einstellung Ihres Rovers.

Ionosphärische Restfehler
Das klassische RTK-Verfahren bei Verwendung einer eigenen Basisstation (Base) ist durch entfernungsabhängige Restfehler im Anwendungsgebiet beschränkt. Insbesondere der Einfluss der Ionosphäre kann den möglichen Einsatzradius um die Base auf wenige Kilometer einschränken. Das Vernetzungsprinzip unter gemeinsamer Ausgleichung mehrerer Referenzstationen hat als eine Hauptaufgabe die Modellierung der entfernungsabhängigen Fehler. Bei der Schätzung des ionosphärischen Einflusses treten je nach Intensität der ionosphärischen Aktivität Restfehler auf, die Einfluss auf die RTK-Positionierung haben. Diese Restfehler korrelieren mit drei Zyklen der ionosphärischen Aktivität: dem 11-Jahres-Zyklus der Sonne mit einem zu erwartenden Maximum im Jahr 2013, einem saisonalen Zyklus mit einem Maximum in den Wintermonaten und einem Tageszyklus mit Maximum um die Mittagszeit. Diese Restfehler werden in der Vernetzung für jeden Satelliten mitgeschätzt und in Form der RTCM 3 Messagetypen 1030 und 1031 an den Rover übermittelt. Eine automatische Gewichtung der jeweiligen Satelliten am Rover kann zu einer Performanceverbesserung führen. Voraussetzung ist, dass der Rover diese Messages verarbeiten und interpretieren kann.

Zusammenfassung
Längere Fixingzeiten in den Diensten der AXIO-NET sind hauptsächlich auf oben genannte Einflüsse zurückzuführen, wobei die Auswirkungen am Rover je nach lokalen Bedingungen und verwendetem Equipment unterschiedlich stark wirken. Um unseren Dienst optimal und zuverlässig nutzen zu können, möchten wir Sie bitten, entsprechende Einstellungen (bei GSM = Topcon, bei NTRIP = Ihren Receivertyp) an Ihrem Rover zu überprüfen und ggf. zu ändern. Bei Rückfragen und für Hilfestellung stehen wir Ihnen gern zur Verfügung (kostenfreie Hotline 0800 11 27 267). Unsere roverspezifischen Einstellungen finden Sie hier. Denken Sie bitte auch an unabhängige Kontrollen in schwierigen Messumgebungen (Multipath, Hochspannungsleitungen).

Wir sind für Sie da

Kostenfreie Beratung unter
0800 11 27 267
Mo. bis Fr. 8 - 18 Uhr

AXIO-NET feiert 10-jähriges Jubiläum

Der deutschlandweite Korrekturdatendienst.