Real Time Kinematic GPS

Czy da się odczytać swoją pozycję dzięki satelitom bez odbierania ich sygnału? Okazuje się że tak, a dodatkowo tego rodzaju pomiar jest kilkaset razy dokładniejszy.

Moduły GPS są teraz wszędzie niemal wszędzie: wbudowane w telefony, samochody, samoloty i inne. By wygodnie i precyzyjnie lokalizować wymienione sprzęty, taka precyzja GPS jaka jest teraz, jest całkowicie wystarczająca. Jednak aby namierzać mniejsze przedmioty, jak na przykład bezzałogowe drony czy urządzenia geodezyjne, ten najpopularniejszy system nawigacji satelitarnej ma pewne problemy z precyzją.

Jaka jest cena precyzji?

Niektóre firmy mają ambitne plany by to zmienić. W planach produkcji są moduły umożliwiające lokalizowanie modułu z dokładnością nawet do kilku centymetrów (dla porównania dokładność pomiaru pozycji standardowych modułów GPS waha się od kilku do kilkunastu metrów w zależności od dostępu do widoku nieba). Co jednak najbardziej wyróżnia najnowsze moduły to cena- mimo, że moduły te są nadal wielokrotnie droższe niż zwykłe (ok. 7500 złotych, podczas gdy np. moduły ikol kosztują 390 złotych), są jednak i tak tańsze niż moduły konkurencji (ok. 30 000 – 35 000 złotych). Czy precyzja do kilku centymetrów jest warta tak wysokiej ceny? Być może. Tak dokładne pomiary możliwe są dzięki Real Time Kinematic (RTK). Co ciekawe, Real Time Kinematic nie ogranicza się tylko do GPS GLONASS, czyli GPS sensu stricto (o różnicach pomiędzy systemami GPS patrz: Konkurencja dla GPS), ale także do innych systemów, takich jak europejskie Galileo. 

Treść sygnału GPS całkowicie nieistotna

Jaka jest zasadnicza różnica? Leży w sposobie odbioru samego czasu, który moduł poznaje z sygnałów GPS (patrz GPS okiem technika). Co ciekawe system ten nie odbiera tylko i wyłącznie sygnału, ale również mierzy fazę fali elektromagnetycznej wysyłanej z satelity, która jest w tym przypadku bardziej istotna niż sam czas. Dlatego też system ten często nazywany jest CPGPS czyli Carrier-Phase Enhancement (Wzmocnienie Fali Nośnej) GPS. Zwykły GPS potrzebuje czterech satelitów by podać pozycję, a sygnał z satelity wysyłany jest co 0,98 mikrosekundy, co ogranicza precyzję odbiornika do 3 metrów. Błędy w odbiorze, zasłonięte niebo i odbicia mogą ten błąd zwiększyć nawet do 15 metrów. W przypadku RTK GPS doprowadzono do rewolucyjnej zmiany. Całkowicie zignorowana jest treść sygnału GPS. Ważna jest tylko i wyłącznie faza fali nośnej. Jednak z różnych względów bardzo trudno jest precyzyjnie wyznaczyć fazę: dlatego niezbędna jest korekta. Moduł RTK GPS porównuje więc w czasie rzeczywistym (stąd Real Time) swoje wyniki z sygnałem kontrolnym. Co ciekawe, sygnał ten nie jest wysyłany z satelitów (bo były zbyt słaby) lecz ze stacji naziemnych, na falach wysokiej częstotliwości (UHF). 

I co nam po takiej dokładności?

Zastosowań dla tak superdokładnego systemu jest mnóstwo. Już wykorzystywane są przy pilotowaniu dronów bezzałogowych, przy pomiarach geodezyjnych oraz automatyzacji rolinictwa i gónictwa. Dla systemów GPS lokalizujących pojazdy, dokładność tego rzędu jest jednak całkowicie niepotrzebna i byłaby klasycznym „overkillem”.