RTK

Ein Navigationsgerät im Auto bestimmt seinen Standort mit Signalen von Satelliten. Diese Standortangabe ist normalerweise auf etwa drei bis zehn Meter genau. Für die Straßennavigation reicht das, für einen Traktor, der eine Saatreihe treffen soll, nicht. RTK ist ein Zusatzverfahren, das die Genauigkeit auf ein bis zwei Zentimeter steigert. Die Abkürzung steht für Real Time Kinematic, also Echtzeitkinematik: Die Korrektur passiert im laufenden Betrieb, während sich das Gerät bewegt. Dafür braucht man neben dem eigenen Empfänger eine zweite Station, deren genaue Position bereits bekannt ist.

Warum Zentimeter statt Meter den Unterschied machen

Viele Maschinen können mit einem Fehler von fünf Metern schlicht nichts anfangen. Ein selbstlenkender Traktor würde bei dieser Ungenauigkeit ganze Fahrspuren doppelt bearbeiten oder Streifen auslassen. Mit RTK fährt er Reihen ab, die auf den Zentimeter nebeneinander liegen. Das spart Saatgut, Dünger und Diesel, und der Fahrer muss nicht dauernd korrigieren.

Ähnlich sieht es auf Baustellen aus. Ein Bagger, der eine Grube auf exakte Tiefe aushebt, arbeitet heute oft mit RTK-gestützter Steuerung. Vermesser ersetzen damit Arbeitsschritte, für die früher Stativ, Messlatte und ein zweiter Mensch nötig waren. Auch Drohnen, die Felder oder Gebäude kartieren, brauchen zentimetergenaue Positionen, sonst passen die einzelnen Luftbilder später nicht zusammen.

Ein Missverständnis ist verbreitet: RTK macht nicht die Karte genauer, sondern die Position des Geräts auf der Karte. Wenn die zugrunde liegende Karte selbst ungenau ist, hilft RTK nicht weiter. Die beiden Fehlerquellen sind unabhängig voneinander.

Basisstation, Rover und der Trick mit der Trägerwelle

Die Ungenauigkeit gewöhnlicher Satellitenortung entsteht vor allem in der Atmosphäre. Die Signale werden auf ihrem Weg zur Erde leicht verzögert, und diese Verzögerung schwankt. Der entscheidende Punkt: Zwei Empfänger, die nur wenige Kilometer auseinanderstehen, haben fast denselben Fehler. Genau das nutzt RTK aus.

Dazu stellt man eine Basisstation an einen exakt eingemessenen Punkt. Sie empfängt dieselben Satellitensignale wie das bewegliche Gerät, der sogenannte Rover. Weil die Basisstation ihre wahre Position kennt, kann sie den aktuellen Fehler ausrechnen. Diese Korrekturwerte funkt sie per Mobilfunk oder Funkmodem an den Rover, der sie sofort in seine eigene Rechnung einsetzt.

Dazu kommt ein zweiter Kniff. Normale Empfänger werten den aufmodulierten Code des Satellitensignals aus, RTK dagegen misst zusätzlich die Trägerwelle selbst. Deren Wellenlänge beträgt nur etwa 19 Zentimeter, was eine viel feinere Messung erlaubt. Der Empfänger muss allerdings erst herausfinden, wie viele ganze Wellen zwischen ihm und dem Satelliten liegen. Dieses Einrasten dauert Sekunden bis Minuten und geht verloren, wenn eine Brücke oder ein Baum die Sicht unterbricht.

Vom Vermessungstrupp bis ins Smartphone

In der Praxis stellt kaum jemand noch eine eigene Basisstation auf. Stattdessen gibt es flächendeckende Korrekturdienste mit fest installierten Referenzstationen. In Deutschland betreibt die Landesvermessung das Netz SAPOS, daneben existieren kommerzielle Anbieter. Der Nutzer bezieht die Korrekturdaten über eine Mobilfunkverbindung und zahlt dafür eine Gebühr.

In Produktbeschreibungen taucht RTK vor allem bei Vermessungsgeräten, Landmaschinen und besseren Drohnen auf. Auch Mähroboter der neueren Generation werben damit: Sie brauchen dann keinen Begrenzungsdraht mehr im Rasen, weil sie ihre Position selbst kennen. Bei autonomen Fahrzeugen ist RTK ein Baustein von mehreren, ergänzt durch Kameras und Laserscanner.

Abzugrenzen ist RTK von PPP und von SBAS. PPP kommt ohne nahe Basisstation aus, braucht aber deutlich länger bis zur vollen Genauigkeit. SBAS, in Europa als EGNOS bekannt, verbessert die Position nur auf etwa einen Meter, ist dafür kostenlos. Welches Verfahren sinnvoll ist, hängt davon ab, wie genau, wie schnell und wie teuer es sein darf.