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RTK 포지셔닝 이해: 종합 가이드

July 4, 2024

에 대한 최신 회사 뉴스 RTK 포지셔닝 이해: 종합 가이드

위치 지정에 관해서는, 정보의 시대에 우리 모두가 잘 알고 있는 것입니다. 오늘날 모든 사람이 스마트폰을 가지고 있으며, 우리는 매일 지도와 내비게이션과 관련된 앱을 사용합니다. 이러한 앱은 위치 지정 기술을 기반으로 합니다. 위치 지정 기술과 관련하여 사람들은 GPS와 Beidou와 같은 용어를 생각할 것입니다. 이것들은 모두 글로벌 항법 위성 시스템(GNSS)의 일부입니다. 우주를 나는 이러한 위성은 스마트폰이 위치 지정 기능을 갖추고 우리에게 내비게이션 서비스를 제공할 수 있도록 합니다.

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위의 정보는 잘 알려져 있습니다. 이제 우리 중 많은 사람에게 생소할 수 있는 개념을 소개하겠습니다. 이는 위성과 관련이 있으며 업계에서 일반적으로 사용되는 위치 지정 기술 중 하나로, 우리의 업무와 일상 생활에 상당한 도움을 제공합니다. 이를 RTK라고 합니다. 그렇다면 RTK는 정확히 무엇일까요? 위성이 이미 있는데 왜 필요한 것일까요? RTK의 특징은 무엇이고 어떻게 작동할까요? 걱정하지 마세요. 하나하나 설명해 드리겠습니다.

RTK란 무엇인가요?

RTK는 Real-Time Kinematic의 약자로, 실시간 동적 위치 지정을 제공하는 기술입니다. 전체 이름은 Real-Time Kinematic Carrier-Phase Differential Technology입니다. 이 기술은 전문적으로 보일 수 있지만 기본 원리는 복잡하지 않습니다. 간단히 말해서 RTK는 GNSS를 지원하는 기술입니다.

GNSS를 지원해야 하는 이유는 무엇일까요? GNSS에는 한계가 있기 때문입니다! 위성 위치 지정에는 오류가 있습니다. 이러한 오류는 내부 및 외부 요인 모두에서 발생합니다. 예를 들어, 오류는 위성 신호가 전리권과 대류권을 통과할 때 발생합니다. 다른 오류 소스로는 고속 위성 이동으로 인한 도플러 효과, 다중 경로 효과, 채널 오류, 위성 시계 오류, 천문력 오류, 내부 노이즈 오류 등이 있습니다. 이러한 오류 중 일부는 제거할 수 있지만 다른 오류는 부분적으로만 제거하거나 전혀 제거할 수 없습니다. 이러한 오류는 GNSS 시스템의 정확도와 안정성에 영향을 미칩니다. 오류를 더 잘 제거하고 위치 정확도를 개선하기 위해 전문가들은 RTK라는 보다 진보된 위치 지정 기술을 개발했습니다.

RTK는 어떻게 작동하나요?

RTK의 작동 원리를 살펴보겠습니다.

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위의 다이어그램에서 볼 수 있듯이, 이는 기존 RTK 네트워크의 표준 구성입니다. RTK 시스템은 위성 외에도 기지국과 로버 스테이션이라는 두 가지 필수 구성 요소로 구성됩니다.

두 스테이션 모두 위성 데이터를 관찰하고 수신하기 위한 위성 수신기를 갖추고 있습니다. 이름에서 알 수 있듯이 기지국은 기준국 역할을 하며 알려진 기준 위치를 제공합니다. 반면 로버 스테이션은 지속적으로 이동하는 이동 스테이션입니다. 로버 스테이션은 3차원 좌표를 측정하는 대상이며, 일반적으로 사용자 측입니다. 야외에서 측정을 위해 삼각대를 들고 다니는 사람들을 자주 볼 수 있습니다. 일부는 RTK 기지국이나 로버 스테이션을 들고 있을 수 있습니다.

이제 포지셔닝 과정을 살펴보겠습니다.

첫째, 측정 기준이 되는 기지국은 일반적으로 가시성이 좋은 개방된 구역에 배치됩니다. 기지국의 3차원 좌표 정보는 일반적으로 알려져 있습니다.

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1 단계: 기지국은 위성 데이터를 관찰하고 수신하는 것으로 시작합니다.

2 단계: 기지국은 관측된 데이터를 근처의 무선국(데이터 링크)을 통해 로버국으로 실시간으로 전송하는데, 일반적으로 그 거리는 20km를 넘지 않습니다.

3단계: 기지국에서 데이터를 수신하는 동안 로버 스테이션은 위성 데이터도 관찰하고 수신합니다.

에스4단계: 기지국과 그 데이터로부터 수신된 데이터를 기반으로 로버 스테이션은 상대적 위치 원리를 사용하여 실시간 차등 계산을 수행합니다. 이 프로세스를 통해 로버 스테이션은 3차원 좌표와 정확도를 계산할 수 있으며, 위치 정확도는 1cm에서 2cm에 이릅니다. 이로써 측정이 완료됩니다.

보시다시피 RTK 기술은 관측소 간 시선 통신이 필요 없고, 위치 정확도가 높고, 조작이 간편하며, 모든 날씨에서 작동할 수 있는 등 여러 가지 장점을 제공합니다. 이는 뛰어난 위치 기술입니다.

네트워크 RTK 대 기존 RTK

이전에 우리는 RTK의 기본 모델인 전통적인 RTK 기술을 논의했습니다. 전통적인 RTK 구현은 간단하고 비용 효율적입니다. 그러나 로버 스테이션과 기지국 사이의 거리 제한이라는 상당한 제한이 있습니다.

거리가 멀수록 오차 요인의 차이가 커져 위치 정확도가 떨어집니다. 게다가 거리가 라디오 방송국의 통신 범위를 초과하면 작업이 불가능해집니다.

기존 RTK 기술의 한계를 극복하기 위해 1990년대 중반에 네트워크 RTK 기술이 도입되었습니다. 네트워크 RTK 기술에서는 여러 개의 기지국(3개 이상)이 더 넓은 지역에 균일하게 분산되어 기지국 네트워크를 형성합니다.

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이 경우 로버 스테이션을 각 기지국과 개별적으로 비교하고 계산해야 합니까? 아니요, 너무 번거로울 겁니다.

네트워크 RTK에서는 단일 지점 GNSS 오류 모델 대신 지역 GNSS 네트워크 오류 모델이 사용됩니다. 기지국 네트워크는 데이터를 중앙 서버로 전송하고, 중앙 서버는 데이터를 기반으로 "가상 기지국"을 시뮬레이션합니다. (따라서 네트워크 RTK는 "가상 기지국 기술" 또는 "가상 기준국 기술"이라고도 합니다.) 로버 스테이션은 이 "가상 기지국"만 "봅니다." 이 "가상 기지국"에서 전송한 데이터를 기반으로 로버 스테이션은 최종 측정 계산을 완료합니다.

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네트워크 RTK의 장점은 분명합니다. 알아차리셨겠지만, 우리가 보통 보는 모바일 통신 기지국은 "기지국" 역할도 할 수 있습니다. 기지국은 우리 주변에 어디에나 있기 때문에 네트워크 RTK는 원활한 커버리지를 달성합니다.

로버 스테이션과 중앙 서버 간의 통신은 로버 스테이션(단말기)에 내장된 무선 통신 모듈을 통해 이루어질 수 있습니다. 이러한 고정밀 위치 지정 모듈은 RTK 기술을 통합하고 모바일 통신 모듈 역할을 하여 앞서 언급한 기능을 가능하게 합니다.

더욱이 사용자 입장에서는 기지국을 구축할 필요가 없으므로 상당한 비용이 절감됩니다(일부 통신 요금만 필요).

마지막으로, 네트워크 RTK는 더 높은 정확도와 신뢰성을 제공합니다. 여러 개의 기지국이 있는 경우, 하나 또는 두 개가 고장나더라도 최소한의 영향을 미칩니다.

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네트워크 RTK 모델에서 네트워크의 안정성은 위치 정확도에 상당한 영향을 미친다는 점을 언급할 가치가 있습니다. 안정적인 네트워크 통신을 보장하여 차분 데이터의 안정적인 전송을 보장하고, 이를 통해 초고도 위치 정확도를 달성하는 것이 필수적입니다.

결론

수년간 축적된 RTK 기술은 점점 더 성숙해졌습니다. 높은 정확도, 빠른 속도, 높은 안정성이라는 특성으로 인해 측량 및 지도 작성, 무인 항공기, 차량 내비게이션, 보안과 같은 분야에서 널리 사용되고 있습니다. Geosun NavigationGS-100G 핸드헬드 LiDAR 스캐너SLAM(Simultaneous Localization and Mapping), 실시간 위치 측정 및 매핑 기술과 RTK(Real-Time Kinematic), 센티미터 수준의 위성 차등 위치 지정 기술을 결합하여 GPS 또는 기타 GNSS 위치 지정에 의존하지 않고도 실내 및 실외 공간과 같은 알려지지 않은 환경에서 스캐닝 및 매핑을 달성합니다. 또한 차등 위치 지정 시스템의 도움으로 열린 실외 환경에서 누적 오류를 직접 수정하여 전체 시스템이 루프 폐쇄가 필요 없이 광범위한 실외 수집 프로세스에서 더 높은 정밀도의 포인트 클라우드 데이터를 얻을 수 있습니다.

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미래에는 RTK 기술이 더 긴 거리, 더 높은 정밀도, 다중 주파수 및 다중 모드 기능, 더 큰 안정성을 향해 계속 발전할 것입니다. 기다려 봅시다!

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