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什么是RTK?有了RTK差分,無人機精度就厘米級了?

瀏覽次數:0   更新時間:1/22/2019 10:10:00 AM   發布人:admin

  不知從什么時候開始以支持RTK差分為賣點的飛控就如雨后春筍一樣,甚至一些消費級無人機品牌亦推出了自己的差分飛控產品。宣傳口號一般都是“厘米級精度”,但真的有了RTK差分,就到了厘米級精度了嗎?

  差分與RTK是什么?

  差分就是把GPS的誤差想方設法分離出去。

RTK差分示意圖

  GPS信號從遙遠的太空趕到地面,尤其要穿過電離層、路途上難免有差池。所以普通的GPS定位總有數米的誤差。

載波相位差分

  有天才的人類想到:可以在已知位置的參考點上裝上GPS,就能知道GPS的偏差。將這個偏差用電臺發送給需要定位的GPS設備,用戶就可以獲得更精準的位置。

  分析誤差的方式有定位結果(位置差分)、與衛星的距離(偽距差分)、GPS的載波相位(載波相位差分,即RTK)。分析的越深入,就越麻煩、越貴,但是精度也更高。

  差分不是都是厘米級

  其實將無人機系統裝上差分GPS并不稀奇,許多科研院所都有這樣的項目,但因為成本與需求問題并沒有多少投入商用。最近一段時間差分似乎有種普及化的趨勢,而且各家所使用的差分技術都是最復雜的RTK。

  差分也分許多等級,之前用途比較廣泛的是偽距差分,誤差半米左右;而RTK也分兩種:幾十厘米誤差的單頻RTK與厘米級的雙頻RTK。

復雜的RTK差分技術

  雙頻GPS的意義是消除電離層誤差,所以雙頻RTK可以達到厘米級的定位精度。一般廠家會宣稱其精度為:1cm+1ppm(與基準站距離的百萬分之一),但是注意:這也是個理想值:只有在10公里以內才近似成立,與基準站距離遠了,精度也會迅速下降。

  厘米級的設備未必有厘米級的精度

  常用的這種差分設備都是與地面的基準站做校準,所以這些所謂的精度都不是相對地球的精度,而是相對于基準站的精度?;鶞收疚恢貌粶室彩前状?。

確認基站點位置

  基準站位置的確定大體有這么幾種方式:①建立在國家已知點上;②建立在從國家已知點上引過來的點;③建立在一個長期觀測的點上。

  然而河北銘宇電子科技的技術人員卻對環球網無人機頻道表示:在外邊作業很少有能碰到國家已知點上。只能選擇一個開闊的地方,如樓頂長期觀測。

  業內人士表示:這就相當于多次測量求平均值,在20-30分鐘后結果會收斂;持續時間越長精度就越高。但是最后依然會有米級誤差。

差分多路徑效應

  另外,差分依然要注意多路徑效應,也就是沒法攔住GPS信號“走冤枉路”。所以差分GPS的基準站要在開闊的地方,最好在樓頂;無人機飛行也最好避開高大建筑物。

  此外,定位精度是一方面、控制精度又是另一方面;飛控的可靠性還是一個方面。光有精準的定位結果未必就能干好活兒。

  夠用就好

  差分很麻煩,而且很貴。即使是技術簡單、成本低廉的多旋翼飛控,加上差分也要數萬元。但依然有許多無人機使用差分設備,各行業應用不是被“厘米級精度”的廣告語所吸引,而是秉承“夠用就好”的信條。

RTK測繪無人機

  為無人機做差分之前就在航測(航空攝影測量)方面擁有廣泛的應用,配備精準的定位設備的無人機雖然采購成本高、但是可以降低后期的使用成本。但測繪用的精確位置在拍完之后知道也不遲,所以用后處理的方法提高精度也可以。

雷達校準

  還有許多雷達的標校也是以掛載龍伯球的無人機為靶標,雷達標校無人機也都掛載高精度的差分GPS/北斗定位系統。但是雷達標校的特點是不關心絕對精度,只關心相對位置。因為雷達的參考系是“雷達站心坐標系”,雷達以“自我為中心”,所以基準站只要放在雷達站附近,隨便哪里都可以,精確位置不重要。

GPS測向

  利用差分GPS還有一個比較有創意的運用:測向。大型有人飛機、艦船等將兩端各裝個GPS天線可以實現測向;而對于小尺寸的無人機使用高精度的差分技術也能做到,這個時候也不關心絕對精度、而是只關心一個天線相對于另一個天線的位置。

GPS天線

  而其它行業提高無人機的定位精度,還有一種效費比更高的方式:換一個性能好一點的GPS天線。

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