無人機飛行途中的RTK差分定位技術解析

一.什么是RTK

實時動態差分法（Real-time kinematic，RTK）又稱載波相位差分技術。這是一種新的常用GPS測量方法。以前的靜態、快速靜態、動態測量都需要事后解算才能獲得厘米級的精度。RTK則是一種可以在野外實時獲得厘米級定位精度的測量方法，可以實時提供觀測點的三維坐標，達到厘米級的高精度。與偽差分原理相同，基準站通過數據鏈實時向用戶站傳輸載波觀測和站坐標信息。用戶站接收GPS衛星的載波相位和基準站的載波相位，形成相位差分觀測值進行實時處理，可以實時給出厘米級的定位結果。實現載波相位差分GPS方法分為修正法和差分法兩類。前者與偽差分相同，基準站將載波相位修正發送給用戶站，以糾正載波相位，然后求解坐標。后者將基準站采集的載波相位發送到用戶臺進行求差解算坐標。前者為準RTK技術，后者是真實的RTK技術。

二.GPS與RTK

RTK技術基于上述基準站和用戶站的載波相位上的，采用載波相位動態實時差分法。GPS應用的主要里程碑，是工程放樣、地形測圖、各種控制測量帶來了新的曙光，大大提高了外部作業效率。

常規GPS測量方法有靜態、快速靜態、動態等，都需要事后解算才能獲得厘米級精度，而且RTK是一種能在野外實時獲得厘米級定位精度的測量方法，采用載波相位動態實時差分（Real–timekinematic）方法，是GPS應用的重要里程碑，給工程放樣、地形測圖、各種控制測量帶來了新的曙光，大大提高了外部作業效率。

高精度的GPS載波相位觀測值必須用于測量，RTK定位技術是一種基于載波相位觀測值的實時動態定位技術，可實時提供指定坐標系中測量站點的三維定位結果，達到厘米級精度。RTK在操作模式下，基準站通過數據鏈將其觀測值和測量站坐標信息傳輸到移動站。移動站不僅通過數據鏈接收到基準站的數據，還收集數據GPS觀察數據，在系統中形成差異觀測值進行實時處理，并給出厘米級定位結果，持續時間不到一秒鐘。移動站可以處于靜止狀態或運動狀態；進入動態操作前可以在固定點初始化，也可以在動態條件下直接啟動，在動態環境下完成整周模糊度的搜索解決。整周知數解固定后，每個歷元都可以實時處理。只要能跟蹤四顆以上衛星相位觀測值和必要的幾何圖形，移動站就可以隨時給出厘米級定位結果。

RTK技術的關鍵在于數據處理技術和數據傳輸技術，RTK定位時，基準站接收機需要將觀測數據（偽距觀測值、相位觀測值）和已知數據實時傳輸給移動站接收機。數據量相對較大，一般需要9600波特率，這在無線電中并不難實現。

三、RTK在無人機上的應用

近年來，無人機市場非常火爆，無人機公司數不勝數。無人機的應用場合也很多，如農業、物流、安全、巡航、測繪、航拍等。與此同時，無人機市場也催生了許多配套設備的發展。RTK在工業無人機的應用就是一個很好的例子。它的準確性可以說是完美的，固定解狀態的定位精度可以達到厘米級。這里就不分析RTK系統是如何工作了，主要講的是如何應用這個系統。

RTK全名稱為載波相位差分，其應用依賴基站的差分信號。然后在接收器上求差解決坐標位置。這種解算的數據定位精度可以達到厘米級。當然，這是相對于基站的定位精度，因為基站自己的坐標屬于單點位置，單點位置本身存在誤差。

RTK一旦進入固定解，里面有很多數據可以使用，不僅是位置，還有高度。但是對的RTK數據的可靠性要求仍然非常重要，因為基本上在市場上RTK系統對數據的可靠性是99.99%，還需要考慮中間差分數據鏈突然斷裂。因此，還需要用RTK的一些數據判斷，如固定解標志、位置方差等。如果你感興趣，可以自己探索。這也是需要經驗的。

RTK在無人機上的應用在一定程度上非常重要。畢竟，這是在天空中飛行的。一旦出問題，損失就會很大。目前，許多領域的無人機都需要精準定位。例如，農業無人機在噴灑時要求不漏噴、不重噴，這就需要RTK在系統了，有些無人機的電子羅盤容易受到干擾，比如電力巡航可以采用定位定向的RTK系統。

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