PPK (Post-Processing Kinematic) ist eine GNSS-Datenverarbeitungsmethode, die eine hochgenaue Positionierung durch die Korrektur von Fehlern in den rohen Positionsdaten erreicht. Die Nachbearbeitung wird häufig in Anwendungen eingesetzt, die präzise Geodaten erfordern, wie z. B. Vermessung, Kartierung und UAV-Operationen.
SBG Systems hat eine eigene GNSS-Post-Processing-Lösung entwickelt, um die Leistung seiner inertialen Navigationssysteme zu verbessern.
Was ist GNSS-Postprocessing?
PPK-Post-Processing ist ein Ansatz, bei dem das System die auf einem GNSS-Empfänger aufgezeichneten Rohdaten der GNSS-Messungen nach der Datenerfassung verarbeitet. Sie können diese mit anderen GNSS-Messungen kombinieren, um die vollständigste und genaueste kinematische Trajektorie für den GNSS-Empfänger zu erhalten, selbst in den anspruchsvollsten Umgebungen.
Diese anderen Quellen können lokale GNSS-Basisstationen am oder in der Nähe des Datenerfassungsprojekts sein, oder bestehende, kontinuierlich betriebene Referenzstationen (CORS), die typischerweise von Regierungsbehörden und/oder kommerziellen CORS-Netzbetreibern angeboten werden.
Eine Post-Processing Kinematic (PPK) Software kann frei verfügbare GNSS-Satellitenorbit- und Zeitinformationen nutzen, um die Genauigkeit weiter zu verbessern. PPK ermöglicht die präzise Bestimmung der Position einer lokalen GNSS-Basisstation in einem absoluten globalen Koordinatenreferenzsystem, das sie verwendet.
Die PPK-Software kann auch komplexe Transformationen zwischen verschiedenen Koordinatenreferenzsystemen zur Unterstützung von Engineering-Projekten unterstützen.
Mit anderen Worten, sie ermöglicht den Zugriff auf Korrekturen, verbessert die Genauigkeit des Projekts und kann sogar Datenverluste oder -fehler während der Vermessung oder Installation nach der Mission beheben.
RTK vs PPK
Real-Time Kinematic (RTK) ist eine Positionierungstechnik, die GNSS-Korrekturen nahezu in Echtzeit überträgt, typischerweise unter Verwendung eines RTCM-Format-Korrekturdatenstroms. Es kann jedoch Herausforderungen bei der Sicherstellung der GNSS-Korrekturen geben, insbesondere hinsichtlich ihrer Vollständigkeit, Verfügbarkeit, Abdeckung und Kompatibilität.
PPK bietet den großen Vorteil, die Datenverarbeitungsaktivitäten zu optimieren, einschließlich Vorwärts- und Rückwärtsverarbeitung. Im Gegensatz dazu kann die Echtzeitverarbeitung unter Unterbrechungen oder Inkompatibilitäten bei den Korrekturen und deren Übertragung leiden, was zu einer geringeren Positionsgenauigkeit führt.
Ein erster wesentlicher Vorteil der GNSS-PPK-Nachbearbeitung gegenüber Echtzeit (RTK) besteht darin, dass das im Feld verwendete System keine Datenverbindung/Funkverbindung benötigt, um die vom CORS kommenden RTCM-Korrekturen in das INS/GNSS-System einzuspeisen.
Die größte Einschränkung bei der Einführung der Nachbearbeitung ist die Anforderung, dass die endgültige Anwendung auf die Umgebung reagiert. Wenn Ihre Anwendung jedoch die zusätzliche Verarbeitungszeit verkraften kann, die für die Erstellung einer optimierten Trajektorie benötigt wird, verbessert dies die Datenqualität für alle Ihre Ergebnisse erheblich.
Wie verbessert die Vorwärts- und Rückwärtsverarbeitung die Datengenauigkeit?
Stellen wir uns vor, wir haben einen 60-sekündigen GNSS-Ausfall mitten in unserer Vermessung. Der Positionsfehler in der Vorwärtsverarbeitung wächst schnell (die Rate hängt von den IMU-Spezifikationen und anderen Parametern ab) und erreicht am Ende des Ausfalls seinen Maximalwert. Dann erholt er sich schnell wieder.
Bei der Nachbearbeitung tun wir so, als ob die Zeit rückwärts läuft, und führen die Verarbeitung in antichronologischer Reihenfolge durch, da die physikalischen Gleichungen weiterhin gültig sind. Bei dieser Rückwärtsverarbeitung wäre der Fehler am tatsächlichen Beginn des GNSS-Ausfalls maximal, und zwar sehr symmetrisch zur natürlichen Vorwärtsverarbeitung.
Die Zusammenführung dieser beiden Berechnungsergebnisse führt zu einem maximalen Fehler in der Mitte des Ausfalls, der jedoch viel geringer ist als bei Lösungen, die nur vorwärts oder nur rückwärts verarbeitet wurden. Dies wird insbesondere GNSS+INS-Lösungen verbessern, wie sie von SBG Systems Produkten ermöglicht werden, aber auch die reine GNSS-Verarbeitung wird von diesem Workflow profitieren.
Wie bereits erwähnt, ist die Nachbearbeitung die einzige Möglichkeit, diese Verbesserung zu erzielen, da Sie alle Daten von Anfang bis Ende benötigen, was die Verwendung bis zum Ende der Vermessung verzögert.
Zugänglich für alle Vermessungsanwendungen
RTK wird häufig für die hochgenaue GNSS-Positionierung in der Kartierung, Bauwerkskontrolle und in maritimen Anwendungen eingesetzt, die Echtzeitergebnisse erfordern. Die Nachbearbeitung von INS-Daten kommt UAV- und USV-Anwendungen zugute, bei denen die Implementierung von Funkverbindungen und die Überwachung von RTCM-Korrekturdatenströmen eine Herausforderung darstellen.
Luftbildvermesser verwenden in der Regel PPK, da Datenverbindungen zu Flugzeugen schwierig herzustellen sind, da Mobilfunknetze in der Höhe aufgrund der Ausrichtung der terrestrischen Sendeantennen schlecht funktionieren.
Andere Anwendungen, die Post-Processing Kinematic benötigen, sind solche, bei denen Daten (z. B. Bild- oder LiDAR-Daten) in einem nachfolgenden Workflow, oft in der Cloud, verarbeitet werden und bei denen die Verarbeitung der Trajektorie mit einer GNSS-Post-Processing-Software wie Qinertia einfach hinzugefügt werden kann.