无人机飞行途中的RTK差分定位技术解析

一.什么是RTK

实时动态差分法（Real-time kinematic，RTK）又称载波相位差分技术。这是一种新的常用GPS测量方法。以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后解算才能获得厘米级的精度。RTK则是一种可以在野外实时获得厘米级定位精度的测量方法，可以实时提供观测点的三维坐标，达到厘米级的高精度。与伪差分原理相同，基准站通过数据链实时向用户站传输载波观测和站坐标信息。用户站接收GPS卫星的载波相位和基准站的载波相位，形成相位差分观测值进行实时处理，可以实时给出厘米级的定位结果。实现载波相位差分GPS方法分为修正法和差分法两类。前者与伪差分相同，基准站将载波相位修正发送给用户站，以纠正载波相位，然后求解坐标。后者将基准站采集的载波相位发送到用户台进行求差解算坐标。前者为准RTK技术，后者是真实的RTK技术。

二.GPS与RTK

RTK技术基于上述基准站和用户站的载波相位上的，采用载波相位动态实时差分法。GPS应用的主要里程碑，是工程放样、地形测图、各种控制测量带来了新的曙光，大大提高了外部作业效率。

常规GPS测量方法有静态、快速静态、动态等，都需要事后解算才能获得厘米级精度，而且RTK是一种能在野外实时获得厘米级定位精度的测量方法，采用载波相位动态实时差分（Real–timekinematic）方法，是GPS应用的重要里程碑，给工程放样、地形测图、各种控制测量带来了新的曙光，大大提高了外部作业效率。

高精度的GPS载波相位观测值必须用于测量，RTK定位技术是一种基于载波相位观测值的实时动态定位技术，可实时提供指定坐标系中测量站点的三维定位结果，达到厘米级精度。RTK在操作模式下，基准站通过数据链将其观测值和测量站坐标信息传输到移动站。移动站不仅通过数据链接收到基准站的数据，还收集数据GPS观察数据，在系统中形成差异观测值进行实时处理，并给出厘米级定位结果，持续时间不到一秒钟。移动站可以处于静止状态或运动状态；进入动态操作前可以在固定点初始化，也可以在动态条件下直接启动，在动态环境下完成整周模糊度的搜索解决。整周知数解固定后，每个历元都可以实时处理。只要能跟踪四颗以上卫星相位观测值和必要的几何图形，移动站就可以随时给出厘米级定位结果。

RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，RTK定位时，基准站接收机需要将观测数据（伪距观测值、相位观测值）和已知数据实时传输给移动站接收机。数据量相对较大，一般需要9600波特率，这在无线电中并不难实现。

三、RTK在无人机上的应用

近年来，无人机市场非常火爆，无人机公司数不胜数。无人机的应用场合也很多，如农业、物流、安全、巡航、测绘、航拍等。与此同时，无人机市场也催生了许多配套设备的发展。RTK在工业无人机的应用就是一个很好的例子。它的准确性可以说是完美的，固定解状态的定位精度可以达到厘米级。这里就不分析RTK系统是如何工作了，主要讲的是如何应用这个系统。

RTK全名称为载波相位差分，其应用依赖基站的差分信号。然后在接收器上求差解决坐标位置。这种解算的数据定位精度可以达到厘米级。当然，这是相对于基站的定位精度，因为基站自己的坐标属于单点位置，单点位置本身存在误差。

RTK一旦进入固定解，里面有很多数据可以使用，不仅是位置，还有高度。但是对的RTK数据的可靠性要求仍然非常重要，因为基本上在市场上RTK系统对数据的可靠性是99.99%，还需要考虑中间差分数据链突然断裂。因此，还需要用RTK的一些数据判断，如固定解标志、位置方差等。如果你感兴趣，可以自己探索。这也是需要经验的。

RTK在无人机上的应用在一定程度上非常重要。毕竟，这是在天空中飞行的。一旦出问题，损失就会很大。目前，许多领域的无人机都需要精准定位。例如，农业无人机在喷洒时要求不漏喷、不重喷，这就需要RTK在系统了，有些无人机的电子罗盘容易受到干扰，比如电力巡航可以采用定位定向的RTK系统。

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