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RTK技术:无人机航线精准定位新(xīn)技术

 

基建、巡检、警用和消防领域的应用不断扩展,针对无人机的(de)应(yīng)用现状而言(yán),如何提高定位精(jīng)度一直是无人机厂商们努力(lì)的方(fāng)向(xiàng),而RTK技(jì)术的出(chū)现(xiàn)为无人机提供了新的高精(jīng)度定位(wèi)系统。

我们知道无人机的(de)飞(fēi)行(háng)航线依赖于(yú)导(dǎo)航定位(wèi)系统,可以根据定位系统所得到(dào)的信息让无人机在指定的(de)时间内完成(chéng)航行任(rèn)务,而其精准度(dù)与所搭载的定位技术直接挂钩,基于RTK技(jì)术的(de)无(wú)人机定位系统可以通(tōng)过实时(shí)获取导航(háng)卫星信号和RTK差分(fèn)定位信息,为无(wú)人机飞行作(zuò)业(yè)提供(gòng)高精(jīng)度定位支持。

技术简介

RTK的中文全称(chēng)是(shì)实时动态差分法,是建立在实时(shí)处理两个(gè)测站的载波(bō)相位(wèi)基础上的种新的(de)常用(yòng)的GPS测量方(fāng)法,与之(zhī)前(qián)的GPS定位(wèi)技术(shù)相比(bǐ),采用了载波相位动态实时差分方法,可以在野外实时得到(dào)厘(lí)米级定位精度。

RTK作(zuò)业模式(shì)是通过基(jī)准(zhǔn)站采集(jí)卫星数据后,通过数据链将其(qí)观测值和站点(diǎn)坐标信息一(yī)起传送给流动站,而流动(dòng)站通过对所采集(jí)到的(de)卫星数据和接收到的(de)数据(jù)链进行实时载波相位差(chà)分的处理,得出定位结果,可(kě)以消除无人机传统(tǒng)的GPS定位技术所带来的卫星(xīng)钟(zhōng)误差、星(xīng)历误差,并修(xiū)正(zhèng)信号在电离(lí)层及对流(liú)层中传(chuán)播的(de)误差。

由此(cǐ)可见,RTK 技术的关键在(zài)于数据(jù)处理和数据传(chuán)输(shū)方(fāng)面,其(qí)中求解起(qǐ)始的(de)整周模(mó)糊度、基准站(zhàn)与流动(dòng)站(zhàn)间的数据传输及坐标转换参数的求(qiú)解(jiě)技术(shù)是核心重点(diǎn)所在。

根据实际应用显示,主要由GPS 接收设备、无线电通讯设备、电子手簿(bù)、蓄(xù)电池、基站和流动站天线及连线配套设(shè)备组成的RTK定位系统(tǒng)可以实时提供观(guān)测(cè)点的三维坐标,并达到厘米(mǐ)级的高精度。

与以前的静态(tài)、快速静态(tài)、动态测量都需要事后进(jìn)行(háng)解算才能获得厘米级的精(jīng)度(dù)相比,为工程放样、地(dì)形(xíng)测图,各种控制测量带来了新曙光,极大地提高了外业作业效(xiào)率(lǜ)。

技(jì)术优(yōu)势

与传统的定(dìng)位技术相(xiàng)比,RTK技术因其作业(yè)自动化、集成(chéng)化程度高,测绘功能强大而胜任各种(zhǒng)作业领(lǐng)域。内装式软件控制系统可(kě)自动(dòng)实现(xiàn)多种测(cè)绘功能,减少人为误(wù)差(chà),保(bǎo)证了作业精度。

RTK技术是(shì)通过基准(zhǔn)站和流动(dòng)站之间进行的数(shù)据采集、传输和处(chù)理(lǐ)来进行(háng)定位,且在一般的地理条件下,RTK设站(zhàn)后一次可以完成的作业区域是(shì)半(bàn)径10KM左右,极大(dà)的减少了传统测量作业中的(de)“搬站(zhàn)”次(cì)数,因此与传统全站仪(yí)等测(cè)量仪器相比,数据可靠(kào)性高,累计误(wù)差几乎(hū)为零,且(qiě)作业速度快(kuài),不仅提(tí)高了(le)测量效率也节省(shěng)了作业经费。

在(zài)作业条(tiáo)件方面,RTK技(jì)术(shù)不要求两点间满足光学通视(shì),只要求满足"电磁波通视"和对天基本通视,因(yīn)此受到通视条件、能见度、气候等(děng)因素的(de)影响较小,在传统(tǒng)定位技术教难完成作业的区域也可(kě)轻松完成作业。

随着RTK技(jì)术的不断(duàn)发展,其数据通讯技术也在(zài)不断完善,目前作业(yè)过程中受到电台稳定性、电源电量、天线(xiàn)性能等(děng)因素的影(yǐng)响较少,操作简单(dān)编辑,而(ér)且系统(tǒng)可以随(suí)时(shí)与计(jì)算机或(huò)其(qí)它测量仪器(qì)通信, 拥有(yǒu)极强的数据处理能力(lì),可以(yǐ)快速的进行数据的输(shū)入(rù)、输出和转换(huàn)等(děng)。

实际应(yīng)用

目前RTK技(jì)术已(yǐ)经在多个领(lǐng)域得到广泛应用,而在无人机行业(yè)也(yě)成为了新(xīn)科技(jì)中的一匹黑马,为无人机的精(jīng)准飞行提(tí)供了技术支持,也为无人机飞行任(rèn)务的完(wán)成提供了(le)保(bǎo)障。

RTK定位(wèi)系统(tǒng)应用在无人机领域上主要分为远程终端控制系统和无人机移动定位几首系(xì)统两部分,可以为无(wú)人机制定精密(mì)的飞行作业(yè)方案,并(bìng)且(qiě)规划飞行路线(xiàn),不(bú)仅(jǐn)可以(yǐ)提高自动(dòng)化作业的能(néng)力,还可以(yǐ)提高作(zuò)业的效率。

举例来说,传统的无人(rén)机植保作业由于定位技术的问题,常常(cháng)面临重喷、漏(lòu)喷(pēn)等问题(tí),如(rú)何精确完成断点续喷也(yě)是一直在解决的(de)技术问题,而搭(dā)载RTK定位系统后,则可(kě)以先通过搭载RTK模块的手持测绘器进行地块测量以获取高精(jīng)度的田地边界(jiè)信(xìn)息(xī),作为制定精确度达到厘米级别航线(xiàn)的数据基础,而无人(rén)机(jī)则(zé)可以在航线制定(dìng)后进行飞(fēi)行作业,妥善解决因航线偏(piān)移(yí)而带来的重喷、漏喷等问题(tí)。目前,零度智(zhì)控的农业整机守护者(zhě)和极翼的(de)农业植保整机方案(àn),均有采用RTK技术。

随着人类(lèi)活动范围的不断扩张(zhāng),建设中心开始(shǐ)向(xiàng)建设环境(jìng)恶劣的领域不断延(yán)伸,而复杂(zá)的(de)地形地质条件和其他因素的影响(xiǎng)使(shǐ)得搭(dā)载(zǎi)传统定位系统(tǒng)的航测变(biàn)得问(wèn)题(tí)凸显,而RTK与无人机低(dī)空摄影测量技术的(de)结合颠覆(fù)了也(yě)传统航测技术需要大量布(bù)设地(dì)面控制点或者稀少控制点的作业流程,成为无人机领域新的研(yán)究方向。

随着技术的(de)不(bú)断发展,RTK技术(shù)已(yǐ)由(yóu)传统的1+11+2发展(zhǎn)到了广域(yù)差分(fèn)系(xì)统WADGPS,并在一些(xiē)城(chéng)市设立了(le)CORS系统,数据传输(shū)也由最初的(de)电台传(chuán)输发展到了(le)现在的GPRSGSM网络传输,不(bú)仅提高了RTK的测量(liàng)范围,也为未来技术的(de)广泛应用提供(gòng)了技(jì)术基础(chǔ)。

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