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title: 2025-10-03 RTK學習筆記
tags: [note, 電系組]

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# RTK 學習筆記

> 📌 參考影片  
> - [GNSS / GPS 基礎介紹](https://www.youtube.com/watch?v=WjAAvaBwoxQ)  
> - [RTK 測量實驗簡介](https://www.youtube.com/watch?v=Rk09oMD_I24)  
> - [RTK 與演算法細節](https://www.youtube.com/watch?v=ieearzWTCZw)

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## 🌍 GNSS / GPS 基礎

GNSS（Global Navigation Satellite System，全球衛星導航系統）包含多個國家的系統：

- **GPS**（美國）
- **GLONASS**（俄羅斯）
- **Galileo**（歐盟）
- **BeiDou 北斗**（中國）

這些衛星繞行於距地 **約 20,200 公里（~12,500 英里）高空**，持續發送定位訊號。  
手機、汽車、測量設備都能透過接收 GNSS 訊號，計算自身相對於衛星的位置。

### 三邊測量法（Trilateration）

1. 衛星發送訊號的**發射時間**  
2. 接收器接收到的**接收時間**  
3. 時間差 × 光速 → **距離**

> 問題：大氣層折射、時間誤差、鐘差，會導致定位誤差。

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## 🛰️ GNSS 三大組成（Segments）

1. **Space Segment（太空部分）**  
   - 軌道上的衛星，持續傳送時間與位置訊號。

2. **Control Segment（控制部分）**  
   - 地面控制站（基準站 network），負責追蹤、修正衛星軌道與鐘差。  
   - 全球多個地面站，特別在人口稠密區域分布。

3. **User Segment（使用者部分）**  
   - 接收器（手機、汽車、測量儀器），用於計算自身位置。

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## 📏 定位精度

- **單點定位 (Single Solution)**  
  - 僅依靠衛星訊號  
  - 誤差約 **3–5 公尺**

- **差分定位 (DGPS / Float Solution)**  
  - 透過基準站（Base）傳來的修正資料  
  - 精度提升至 **亞公尺級**

- **RTK 定位 (Fixed Solution)**  
  - 使用**載波相位 (Carrier Phase)** 與基準站修正訊號  
  - 定位精度可達 **公分級**

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## ⚡ RTK (Real-Time Kinematic)

RTK 的原理：  
- **Base Station（基準站）**  
  - 同時追蹤多顆衛星，並即時傳送修正資料。  
- **Rover（流動站 / 測量設備）**  
  - 接收基準站與衛星訊號，計算高精度位置。  

> ✅ Rover 與 Base 的距離（Baseline）會影響精度：  
> - **單頻 GNSS**：10–15 公里內較可靠  
> - **多頻 GNSS**：可達 50–60 公里

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## 🧮 RTK 核心演算法

1. **Pseudo-range Measurement（偽距測量）**  
   - 根據時間差 × 光速得到粗略距離  
   - 誤差：幾公尺等級

2. **Carrier Phase Measurement（載波相位測量）**  
   - 訊號是高頻正弦波，可以計算相位差  
   - 相位差 × 波長 → 精確距離  
   - 可達公分級精度

3. **Base Correction（基準站修正）**  
   - Base 計算自身位置與衛星訊號的差異  
   - 傳送修正數據給 Rover  
   - Rover 應用修正 → 得到精準位置

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## 🌐 NTRIP 協議

- **NTRIP (Networked Transport of RTCM via Internet Protocol)**  
- 一種透過網路傳輸差分修正數據的協議  
- Rover 可以透過 4G / WiFi 直接接收基準站修正資訊（而不必物理連線）

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## 📌 總結

- **GNSS** = 全球衛星系統（GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou）  
- **誤差來源**：時間偏差、大氣延遲、衛星軌道誤差  
- **RTK**：利用基準站 + 載波相位演算法 → 可達公分級定位  
- **應用**：測量、地形監測（例如板塊運動）、自駕車、精準農業  

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✨ Highlight: GNSS 與 RTK 技術讓我們從「幾公尺誤差」進步到「幾公分誤差」，應用範圍從日常導航到科學研究（例如板塊移動），真的非常酷！
