隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，精確的位置信息變得越來越重要，能讓無人機(jī)實現(xiàn)真正的無人自動飛行等智能應(yīng)用。因此，RTK定位技術(shù)逐漸被應(yīng)用到無人機(jī)領(lǐng)域中。接下來我們?yōu)榇蠹抑v述并分析什么是RTK 差分定位系統(tǒng)和一些使用時的注意事項?！?/span>
RTK 技術(shù)原理
RTK(Real - time kinematic)實時動態(tài)差分法。這是一種新的常用的GPS 測量方法，高精度的GPS 測量必須采用載波相位觀測值，RTK 定位技術(shù)就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級精度。在RTK 作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標(biāo)信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS 觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進(jìn)行實時處理，同時給出厘米級定位結(jié)果，歷時不足一秒鐘?！ ?/span>
RTK 技術(shù)的優(yōu)點
- RTK 作業(yè)自動化、集成化程度高，測繪功能強(qiáng)大。RTK 可勝任各種測繪內(nèi)、外業(yè)。流動站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動實現(xiàn)多種測繪功能，使輔助測量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度。
- 降低了作業(yè)條件要求。RTK 技術(shù)不要求兩點間滿足光學(xué)通視，只要求滿足“電磁波通視”和對天基本通視，因此，和傳統(tǒng)測量相比，RTK 技術(shù)受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測量看來由于地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿足RTK 的基本工作條件，它也能輕松地進(jìn)行快速的高精度定位作業(yè)。
- 定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累。不同于全站儀等儀器，全站儀在多次搬站后，都存在誤差累積的狀況，搬的越多，累積越大，而RTK 則沒有，只要滿足RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)，RTK 的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級。
- 作業(yè)效率高。在一般的地形地勢下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測完10km 半徑左右的測區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點數(shù)量和測量儀器的“搬站”次數(shù)，僅需一人操作，在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即得一點坐標(biāo)，作業(yè)速度快，勞動強(qiáng)度低，節(jié)省了外業(yè)費用，提高了測量效率?！ ?/span>
- 操作簡便、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。南方測繪RTK 的基準(zhǔn)站無需任何設(shè)置，移動站就可以邊走邊獲得測量結(jié)果坐標(biāo)或進(jìn)行坐標(biāo)放樣。數(shù)據(jù)輸入、存儲、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強(qiáng)，能方便快捷地與計算機(jī)、其他測量儀器通信。
RTK 技術(shù)的缺點
- RTK 測量受接收衛(wèi)星個數(shù)限制，RTK 接收天空衛(wèi)星個數(shù)低于4 個時不能正常工作。
- 受一些地域限制，城區(qū)樓群林立、山區(qū)山高林密，跨越溝崗、基準(zhǔn)站與流動站距離過大時，流動站接收不到基準(zhǔn)站發(fā)射的電臺信號，導(dǎo)致流動站只有浮動解，而無固定解。因此在這些地區(qū)作業(yè)時RKT 的高作業(yè)效率得不到體現(xiàn)。
- 溫度過低時，天線電纜線變硬，給作業(yè)帶來不便?！?/span>
RTK 的誤差特性：
同儀器和干擾有關(guān)的誤差，同儀器和干擾有關(guān)的誤差包括天線相位中心變化、多徑誤差、信號干擾和氣象因素：
- 天線相位中心變化。天線的機(jī)械中心和電子相位中心一般不重合。而且電子相位中心是變化的，它取決于接收信號的頻率、方位角和高度角。天線相位中心的變化，可使點位坐標(biāo)的誤差一般達(dá)到3-5cm。因此，若要提高RTK 定位精度，必須進(jìn)行天線檢驗校正，檢驗方法分為實驗室內(nèi)的絕對檢驗法和野外檢驗法?！?/span>
- 多路徑誤差。多徑誤差是RTK 定位測量中最嚴(yán)重的誤差。多徑誤差取決于天線周圍的環(huán)境。多徑誤差一般為幾厘米，高反射環(huán)境下可超過10cm?！ ?/span>
多徑誤差可通過下列措施予以削弱：
選擇合適的站址：
- 測站應(yīng)遠(yuǎn)離大面積平靜的水面。灌木叢、草和其他地面植被能較好地吸收微波信號的能量，是較為理想的設(shè)站地址。翻耕后的土地和其他粗糙不平的地面的反射能力也較差，也可以選站。
- 測站不宜選擇在山坡、山谷和盆地中。以避免反射信號從天線抑徑板上方進(jìn)入天線，產(chǎn)生多路徑效應(yīng)。
- 測站應(yīng)離開高層建筑物。觀測時，汽車也不要停放得離測站附近。
- 在天線中設(shè)置抑徑板。
- 接收天線對于極化特性不同的反射信號應(yīng)該有較強(qiáng)的抑制作用。
- 信號干擾。信號干擾可能有多種原因，如無線電發(fā)射源、雷達(dá)裝置、高壓線等，干擾的強(qiáng)度取決于頻率、發(fā)射臺功率和至干擾源的距離。為了削弱電磁波輻射副作用，必須在選點時遠(yuǎn)離這些干擾源，離無線電發(fā)射臺應(yīng)超過200 米，離高壓線應(yīng)超過50米。在基地站削弱天線電噪聲最有效的方法是連續(xù)監(jiān)測所有可見衛(wèi)星的周跳和信噪比?！?/span>
- 氣象因素?？焖龠\動中的氣象峰面，可能導(dǎo)致觀測坐標(biāo)的變化達(dá)到1-2dm。因此，在天氣急劇變化時不宜進(jìn)行RTK 測量?！?/span>
同距離有關(guān)的誤差
同距離有關(guān)的誤差包括軌道誤差、電離層誤差和對流層誤差，其的主要部分可通過多基準(zhǔn)站技術(shù)來消除。但是，其殘余部分也隨著至基地站距離的增加而加大。
- 軌道誤差。目前，軌道誤差只有幾米，其殘余的相對誤差影響約為1ppm，就短基線(<10km)而言，對結(jié)果的影響可忽略不計。但是，對20-30km 的基線則可達(dá)到幾厘米。
- 電離層誤差。電離層引起電磁波傳播延遲從而產(chǎn)生誤差，其延遲強(qiáng)度與電離層的電子密度密切相關(guān)，電離層的電子密度隨太陽黑子活動狀況、地理位置、季節(jié)變化、晝夜不同而變化，白天為夜間的5 倍，冬季為夏季的5 倍，太陽黑子活動最強(qiáng)時為最弱時的4 倍。利用下列方法使電離層誤差得到有效的消除和削弱：利用雙頻接收機(jī)將L1 和L2 的觀測值進(jìn)行線性組合來消除電離層的影響;利用兩個以上觀測站同步觀測量求差(短基線);利用電離層模型加以改正?！?/span>
- 對流層誤差。對流層的折射與地面氣候、大氣壓力、溫度和濕度變化密切相關(guān)，這也使得對流層折射比電離層折射更復(fù)雜。對流層折射的影響與信號的高度角有關(guān)，當(dāng)在天頂方向(高度角為90°)，其影響達(dá)2.3m;當(dāng)在地面方向(高度角為10°)，其影響可達(dá)20m。
RTK 模式時移動站和基準(zhǔn)站有效作用半徑相距不太遠(yuǎn)(一般小于20km)，由于信號通過對流層的路徑相似，所以對同一衛(wèi)星的同步觀測值求差，可以明顯地減弱對流層折射的影響。這一方法在精密測量相對定位中被廣泛應(yīng)用。
結(jié)論
- 利用RTK 進(jìn)行線路測量，遵循了“從整體到局部”的測量原則，避免了傳統(tǒng)測量方法中“從局部到局部”的誤差累積和傳播，保證了線路路徑走向的準(zhǔn)確無誤?！?/span>
- RTK 與航測方法相結(jié)合，可真正實現(xiàn)送電線路測量的一次性終勘定位，并可保證工程質(zhì)量，大大提高工作效率，減少青苗砍伐和環(huán)境破壞，降低工程成本，減少野外勞動強(qiáng)度?？梢灶A(yù)見，航測方法與RTK 相結(jié)合，將是今后送電線路測量的最終方向。
- 利用RTK 進(jìn)行選線，也可以大大優(yōu)化線路路徑走向，有效地避開建筑物和不良地質(zhì)地段，使線路路徑走向更加經(jīng)濟(jì)合理。