به طور کلی RTK را می‌توان تکنیک تعیین موقعیت دقیق ماهواره ای با استفاده از یک یا چند ایستگاه معلوم (Base) تعریف نمود. این ایستگاهها که به عنوان ایستگاههای زمینی مشاهدات ماهواره ای به کار گرفته می‌شوند و تجهیزات مربوطه به صورت دائمی بر روی آنها نصب است، قادرند در بازه زمانی کوتاهی از طریق ارتباطات رادیویی، سرویس پیام کوتاه و یا اتصالات بیسیم و اینترنتی تصحیحات محاسبه شده براساس مشاهدات خود را برای گیرنده های ماهواره ای متحرک و مستقر بر نقاط مجهول (Rover) ارسال نمایند. بدین ترتیب موقعیت ایستگاه مجهول با دقت بالایی بدست خواهد آمد.

                                                                                                                      سیستم تعیین موقعیت آنی، RTK

خصوصیات سیستم تعیین موقعیت آنی(RTK)

RTK مخفف Real-Time Kinematic است. عبارت «kinematic» از واژه­‌ای یونانی به معنی «حرکت کردن» مشتق شده است. بنابراین استفاده از تکنیک­‌های اندازه­‌گیری RTK به این معنی است که می­‌توان در حال حرکت و فوری به دقتی بسیار خوب دست یافت که این امر قابلیتی چشمگیر و مفید است.

RTK برای همه افراد مناسب نیست. تجهیزات آن گران­‌تر و استفاده از آن تکنیکی­‌ و فنی­‌ است، اما برای نقشه­‌برداران و سایر کاربرانی که به بهترین دقت نیاز دارند، ابزاری حیاتی است.

RTK نه تنها از شبه فواصل برای محاسبه موقعیت استفاده می‌کند، بلکه از فاز حامل و اندازه‌گیری‌های داپلر نیز بهره می‌گیرد که این امر منجر به ارزیابی خطای زمان (timing error) سیگنال می‌شود. ایستگاه مبنا، این داده‌ها را جمع‌آوری نموده و آنها را به گیرنده متحرک ارسال می‌کند.

گیرنده‌های RTK، این قابلیت را دارند که baseline (dx,dy,dz) را بین ایستگاه مبنا و متحرک محاسبه کنند. از آنجائیکه ایستگاه مبنا دارای مختصات معلوم است و همچنین baseline با صحت کمتر از یک سانتی متر، قابل محاسبه است، لذا موقعیت ایستگاه متحرک می‌تواند با صحتی در حد میلی‌متر محاسبه گردد.
رسیدن به این میزان از صحت، هزینه زیادی در برخواهد داشت. سیستم‌های RTK معمولاً ده ها هزار دلار قیمت دارند. با وجود اینکه واژه RTK بر آنی بودن (real-time بودن) دلالت دارد، اما تکنیک‌های کینماتیک پس پردازش نیز مدت‌های قبل از RTK استفاده می‌شدند.

RTK کاملاً نسبی است

در بسیاری از کاربردهای علمی و نقشه­‌برداری، هدف، تعیین موقعیت یک نقطه بر حسب طول و عرض جغرافیایی نیست بلکه تعیین موقعیت مکانی تعدادی از نقاط نسبت به یکدیگر است.

موقعیت­‌های نسبی می­‌توانند در مقایسه با موقعیت­‌های مطلق و مستقل با دقت بسیار بالاتر اندازه­‌گیری شوند و این برگ برنده RTK است که از یک گیرنده متحرک و یک ایستگاه مرجع (مبنا) استفاده می­‌کند. ایستگاه مبنا، تصحیحات بلادرنگ را به گیرنده متحرک می‌رساند.

موقعیت­‌یابی فاز حامل

سیستم تعیین موقعیت آنی از طریق اندازه‌­گیری فاز موج حامل (به جای کد PRN)، موقعیت مکانی نقاط را نسبت به ایستگاه مرجع تعیین می­‌کند. سیگنال موج حامل دارای طول موجی کوتاه­تر در مقایسه با پهنای چرخه کد PRN است (۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر کوتاه­تر). بنابراین به همین نسبت، قابلیت اندازه­‌گیری فاصله در تعیین موقعیت آنی، RTK بهبود می‌­یابد. در واقع، گویی فرآیند اندازه­‌گیری با خط­‌کشی که دارای درجه­‌بندی ریزتری است، انجام می­‌شود.

مزایا و معایب بهره­‌گیری از فاز حامل

بهره­‌گیری از فاز حامل دارای دو مزیت و یک عیب می­‌باشد که به شرح زیر هستند:

• مزیت: خطاهای گیرنده به کمترین حد می­‌رسند.

با بکارگیری DGPS، به واسطه اندازه­‌گیری کد PRN در یک نقطه مرجع و ارسال نتایج به گیرنده متحرک، خطاهای ماهواره و بعضی از خطاهای جوی به حداقل میزان ممکن می­‌رسند. اما با استفاده از فاز حامل (در RTK) و تکنیک­‌های پیچیده‌­تر ریاضی می­‌توان خطاهای گیرنده را نیز تا حد بیشتری حذف نمود.

• مزیت: خطاهای جوی به کمترین حد می­‌رسند.

تاخیر یونوسفری که برای سیگنال ایجاد می­‌شود، تابعی قابل پیش­‌بینی از فرکانس است. با اندازه­‌گیری کردن تاخیرها در هر دو فرکانس­ حامل L1 و L2، می­‌توان خطای یونوسفری را با دقت بالا تعیین کرد و آن را به طور چشمگیری کاهش داد. به همین دلیل، گیرنده­‌هایی که دقت آنها تا حد سانتی­متر است، معمولاً هر دو حامل L1 و L2 را اندازه می­‌گیرند و در فواصل بیشتری از ایستگاه مبنا قادر به کار کردن هستند.

• عیب: ابهام فاز حامل باید با سعی و خطا حل شود.

فاز حامل برخلاف کد PRN، دارای شاخص زمانی نیست. این کد صرفاً امواج پشت سر هم هستند که همگی شبیه به یکدیگر می­‌باشند. می­‌توان فاز یک دوره (چرخه) از یک حامل را با دقت بالا اندازه‌­گیری کرد اما نمی­‌توان پی برد که چه تعداد دوره حامل میان گیرنده و ماهواره وجود دارد.

به هر حال در این مورد، فاصله تا ماهواره اهمیتی ندارد و فقط جهت و فاصله از گیرنده مرجع تا گیرنده متحرک حائز اهمیت است. این فاصله بسیار کوتاه­تر است و امکان استفاده از حدس و گمان قوی ریاضی را فراهم می­‌کند. کاربر ابتدا با امتحان کردن یک راه حل شروع کرده و سپس راه حل دیگری را آزمایش می­‌کند تا دریابد کدام راه حل به بهترین نحو با همه اندازه­‌گیری‌ها هماهنگی دارد. این فرآیند، «آغاز RTK» یا گاهی اوقات «یافتن عدد صحیح» نامیده می­‌شود.

هنگامی که تعیین موقعیت فاز حامل برای اولین بار در اواخر دهه ۸۰ میلادی مورد استفاده قرار گرفت، موقعیت­‌یابی صرفاً از طریق پس­‌پردازش با رایانه -بعد از اینکه همه اندازه­‌گیری­‌ها انجام شده و داده­‌ها جمع­‌آوری شدند- قابل انجام بود.
انجام محاسبات لازم برای به دست آوردن نتایج، مستلزم صرف ساعت­‌ها زمان بود. با پیشرفت تکنولوژی و فن­‌آوری، اکنون انجام این محاسبات به صورت بلادرنگ در گیرنده متحرک امکان­‌پذیر است.

                                                                                                                    RTK، روشی دقیق در تعیین موقعیت نسبی

پس­‌پردازش، به جای بلادرنگ، هنوز هم برای کاربردهایی که خواستار نهایت دقت (در حد میلی­متر) هستند، مورد استفاده قرار می­‌گیرد. اما سیستم تعیین موقعیت آنی روشی است که از هر جهت منتخب نقشه­‌برداران و سایر کاربران GPS است.

تفاوت­‌های میان DGPS و RTK

در جدول زیر به طور جزئی‌تر، تفاوت­‌های اساسی میان RTK با GPS مستقل و DGPS بررسی شده‌اند:

                                                                                                                        تفاوت‌های میان DGPS و RTK

منابع مرجع RTK

تاکنون فرض بر این گذاشته شد که منبع اطلاعات تصحیح تعیین موقعیت آنی، RTK، یک تک­ گیرنده مرجع می­‌باشد. این فرض، محدودیت قابل توجهی را به همراه خواهد داشت و آن، فاصله است. هر قدر فاصله گیرنده متحرک از گیرنده مرجع در روش تعیین موقعیت آنی بیشتر باشد، مسیر سیگنال­‌ها از گیرنده­‌ها تا ماهواره­‌ها -به دلیل عبور از قسمت­‌های مختلف جو- بیشتر دچار انحراف می­‌شود. این تغییرات ایجاد شده در لایه­‌های جوی (عمدتاً یونوسفری) که به دلیل فاصله بین گیرنده متحرک و گیرنده مرجع می­‌باشند، افزایش خطا را در موقعیت محاسبه شده RTK سبب می­‌گردند. این خطای وابسته به فاصله، بیشتر برای پردازش فاز حامل، مشکل ایجاد می­‌کند تا برای پردازش کد PRN.

اگر شرایط یونوسفر ملایم و مطبوع باشد، دستیابی به نتایج خوب در فاصله بیش از ۲۰ کیلومتر از مرجع در روش RTK امکان­‌پذیر است. در مناطق استوایی یا در شرایطی که یونوسفر فعال و پرتحرک است، نمی‌­توان بیش از ۵ کیلومتر از مرجع فاصله گرفت، مگر اینکه خطر افت ناگهانی دقت پذیرفته شود.

مباحث مربوط به GPS و روش‌های نوین مرتبط با آن، گسترده و پیوسته در حال نو شدن و پیشرفت است.