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RTK技术:无人机(jī)航线精准定位新技术(shù)

 

基建、巡检(jiǎn)、警(jǐng)用和消(xiāo)防领域的应用不断扩展,针(zhēn)对无人机的(de)应用现状而言,如何(hé)提高(gāo)定(dìng)位精度一直是无人(rén)机(jī)厂商们努力的方向,而RTK技术的出现为(wéi)无人机提供(gòng)了(le)新(xīn)的高精(jīng)度定位(wèi)系(xì)统。

我们知道(dào)无(wú)人机的飞行航(háng)线依赖于导航定位系统,可以根据定位(wèi)系统所得到的信息让(ràng)无人机在指定(dìng)的时间内(nèi)完(wán)成(chéng)航行任务,而其精准(zhǔn)度(dù)与所搭载的(de)定位技术直接挂钩,基于RTK技术的无人(rén)机定位系统可以(yǐ)通过实时(shí)获取导航卫星信(xìn)号和RTK差(chà)分(fèn)定位信息,为无人机(jī)飞(fēi)行作业(yè)提供高精度定位(wèi)支持。

技术简介

RTK的中文全称是实(shí)时动态(tài)差分法,是(shì)建(jiàn)立在(zài)实时处理两个测站的载波相位基础上的种新的常用(yòng)的GPS测量方法(fǎ),与之(zhī)前的GPS定位技术相比,采用了载波相位动态实时差(chà)分方法,可以在野外实时得(dé)到厘米级定位精度。

RTK作业(yè)模式是(shì)通(tōng)过基准站采集(jí)卫星数据后,通过数(shù)据链将其观测值和站点坐(zuò)标信(xìn)息一起传(chuán)送(sòng)给流动站,而流动站通过对所采集(jí)到的卫星数据和接(jiē)收(shōu)到的数据链(liàn)进行实时载波(bō)相位差分的处理,得出定(dìng)位结果,可以消除无人机传统的(de)GPS定位(wèi)技术所带来的卫星钟误差、星历误差,并(bìng)修正信号在电离层及对流层(céng)中传(chuán)播(bō)的误差。

由此可见,RTK 技术的关(guān)键在于数据处理和数据传(chuán)输方面(miàn),其中求解起始的(de)整周模糊度(dù)、基准站与流动(dòng)站间的数据传输及坐标转换参数的求解(jiě)技术是核心(xīn)重(chóng)点所在。

根(gēn)据(jù)实际应用显(xiǎn)示,主(zhǔ)要(yào)由GPS 接收设备、无线(xiàn)电通讯设备、电(diàn)子手簿、蓄电池、基(jī)站和流动站天线及连线配套设(shè)备组成的(de)RTK定(dìng)位系统可以实时(shí)提供观测点的三(sān)维坐标,并达(dá)到(dào)厘米级的高(gāo)精度(dù)。

与以(yǐ)前的静态、快速(sù)静(jìng)态、动态测量都需要事后(hòu)进行解(jiě)算才能获得厘米级的(de)精度相比,为工程放样、地(dì)形测图,各种(zhǒng)控制测量带来(lái)了新曙光(guāng),极大(dà)地提高了外业作业效率。

技术(shù)优势

与(yǔ)传统(tǒng)的定位技术相比,RTK技(jì)术因其作(zuò)业自动化、集成(chéng)化程度高(gāo),测绘功能强大而胜任各种作业领域。内装式软(ruǎn)件控制系统可自动实现多(duō)种(zhǒng)测绘功能,减(jiǎn)少人为误差(chà),保证了作业精度。

RTK技术是通过基准站(zhàn)和流动站之间进行(háng)的数据(jù)采(cǎi)集、传(chuán)输和处理来进行(háng)定位,且在一般的地理条件下,RTK设(shè)站后一次可以完成的作业(yè)区(qū)域是半径10KM左(zuǒ)右(yòu),极大的减少了传统测量作(zuò)业中的“搬站”次数,因此与(yǔ)传(chuán)统(tǒng)全站仪等测量仪(yí)器(qì)相比(bǐ),数据可靠性高,累计(jì)误差几乎为零,且作(zuò)业速度快,不仅提高了测量效(xiào)率(lǜ)也节(jiē)省了作业经费。

在(zài)作业条件方面,RTK技术(shù)不要求两点间满足(zú)光学通视,只要求满足"电磁波通视(shì)"和对天(tiān)基本通视(shì),因此受到通视条件、能见(jiàn)度、气候等因素的影响较小,在传(chuán)统定位技术教难完成作业的(de)区域也可轻松完成作业。

随着RTK技术(shù)的不断(duàn)发(fā)展,其数据通讯技术也在不断完(wán)善,目前作(zuò)业过(guò)程中受到电台稳定性、电源(yuán)电(diàn)量、天线性能等因(yīn)素的影响(xiǎng)较少,操作简(jiǎn)单编(biān)辑,而且系统可以随时与计算机或其(qí)它测量仪器通信, 拥有极强的数据处理能力,可以快速的进(jìn)行数据的输入、输出和转换等(děng)。

实际应用

目前RTK技术已经在多(duō)个领域得(dé)到广泛应用(yòng),而在无人机(jī)行(háng)业也成为了新科技中的一匹黑马,为无人机(jī)的精准飞行提(tí)供了技术支持,也为无人(rén)机飞行任务的完成(chéng)提(tí)供了保障。

RTK定位系统应用在无人机领域上主要(yào)分为远程(chéng)终端控制系统和无人机移(yí)动定位几(jǐ)首系统两部分,可以为无人机(jī)制定精(jīng)密的飞行作业方案,并且规划飞行(háng)路线,不仅可(kě)以提高(gāo)自动化作(zuò)业(yè)的能(néng)力,还可以(yǐ)提高作业的效率。

举例来说(shuō),传(chuán)统的无人机植保作业由于定位(wèi)技术的问题(tí),常常面临重喷、漏喷等问题(tí),如何精确完成断点(diǎn)续喷也是一直(zhí)在解决的技术问题(tí),而搭载(zǎi)RTK定位系统后(hòu),则可以先通过搭载RTK模(mó)块(kuài)的手持测绘器进行地块测量以获(huò)取高精度的田地边界信(xìn)息,作(zuò)为制定精确度达到(dào)厘米级别航(háng)线的(de)数据基础,而无人机则可以在航线制定后进行飞行作(zuò)业,妥善解决因(yīn)航线偏移(yí)而带来(lái)的重(chóng)喷、漏喷(pēn)等问(wèn)题。目前,零(líng)度(dù)智控的农业整机守护(hù)者和极(jí)翼的农业植(zhí)保整机方案,均(jun1)有采用RTK技术。

随(suí)着人(rén)类活动(dòng)范围的不断(duàn)扩张,建设中(zhōng)心(xīn)开(kāi)始向建(jiàn)设(shè)环境恶劣的领域(yù)不断延伸(shēn),而复(fù)杂的地形地质条件和其(qí)他因(yīn)素的影响使得搭载(zǎi)传统定位系统(tǒng)的(de)航测变得问题凸显,而(ér)RTK与无(wú)人(rén)机低空摄(shè)影测量技术的结合颠覆了也传统航测技术需要(yào)大量布设地面控制点或者稀少控制点的作(zuò)业流程,成为无人机领域新的(de)研究方向。

随着技术的不断发(fā)展,RTK技术(shù)已由传统的1+11+2发展到了(le)广域差分系统WADGPS,并(bìng)在(zài)一些城市设(shè)立了CORS系统(tǒng),数据(jù)传输(shū)也由最初的(de)电台传输发(fā)展到了现在(zài)的GPRS和(hé)GSM网络传输,不仅(jǐn)提高了(le)RTK的测(cè)量范围,也为未来技术的广泛(fàn)应用提供了技术基(jī)础。

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