為什么無人機(jī)測量主流現(xiàn)在都不用RTK技術(shù)，而是PPK技術(shù)？
時(shí)間: 2020-05-21 11:24:23
前言：無人機(jī)被廣泛使用，具有成本低，多任務(wù)，無人員傷亡，機(jī)動(dòng)性好，效率高，輻射低的特點(diǎn)，廣泛用于軍事和民用生產(chǎn)的各個(gè)方面。由于GPS具有全天候，高精度和自動(dòng)測量的特點(diǎn)，目前用于測繪的無人機(jī)基本上都使用GPS進(jìn)行定位和導(dǎo)航。無人機(jī)飛行控制的GPS單點(diǎn)定位精度太差。以前，大量的圖像控制點(diǎn)用于校正圖像失真。但是，在某些特殊地形（如山脈，山谷，河流等）中，野外人員很難部署圖像控制點(diǎn)。為了減少工作量，甚至不需要大多數(shù)圖像控制點(diǎn)，并且有必要提高飛機(jī)的定位精度，RTK技術(shù)和PPK技術(shù)可以達(dá)到厘米級的精度。下面我們從RTK和PPK的兩個(gè)技術(shù)原理出發(fā)，進(jìn)行比較分析，以找到更適合GPS空中定位的方法。一、RTK的工作原理RTK（實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)）測量系統(tǒng)通常包括三個(gè)部分：即，GPS接收設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測量的軟件系統(tǒng)。 RTK測量技術(shù)基于載波相位觀測，并具有快速，高精度的定位功能。載波相位微分測量技術(shù)可以實(shí)時(shí)獲得測量站在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并具有厘米級的定位精度。RTK測量的工作原理是：將一個(gè)接收器放在基站上，將另一個(gè)接收器放在載波上（稱為移動(dòng)站）?；竞鸵苿?dòng)站同時(shí)接收由同一GPS衛(wèi)星發(fā)送的信號。將獲得的觀測值與已知位置信息進(jìn)行比較，以獲得GPS差分校正值。然后，將該校正值通過無線電數(shù)據(jù)鏈路站及時(shí)發(fā)送到公共衛(wèi)星的移動(dòng)站，以細(xì)化其GPS觀測值，以便在差分校正后獲得更準(zhǔn)確的移動(dòng)站實(shí)時(shí)位置。目前，主流廠商RTK的定位平面精度可以達(dá)到8mm + 1ppm，仰角精度可以達(dá)到15mm + 1ppm?；竞鸵苿?dòng)臺(tái)之間主要有兩種通信方法：無線電臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)。廣播電臺(tái)信號穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)信號傳輸距離長，各有千秋。二、PPK的工作原理PPK（后處理運(yùn)動(dòng)學(xué)，GPS動(dòng)態(tài)后處理差分）技術(shù)的工作原理是使用基站接收機(jī)進(jìn)行同時(shí)觀測，并至少使用一個(gè)移動(dòng)接收機(jī)進(jìn)行GPS衛(wèi)星的同時(shí)觀測。也就是說，基站保持連續(xù)。觀察初始化后，流動(dòng)站移動(dòng)到下一個(gè)要確定的點(diǎn)，并且有必要在搬遷期間保持對衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤，以轉(zhuǎn)移衛(wèi)星的模糊性。整周到預(yù)定的時(shí)間。由參考站和流動(dòng)站同時(shí)接收的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中線性組合，以形成虛擬載波相位觀測值，以確定接收器之間的相對位置。最后，引入?yún)⒖颊镜囊阎鴺?biāo)以獲得流動(dòng)站的三維坐標(biāo)。PPK技術(shù)是最早的GPS動(dòng)態(tài)差分技術(shù)（也稱為半動(dòng)態(tài)方法，準(zhǔn)動(dòng)態(tài)相對定位方法，停走方法），它與RTK技術(shù)的主要區(qū)別在于：在基站和流動(dòng)站上這是建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸（如RTK）所必需的，但是在進(jìn)行定位觀察之后，兩個(gè)GPS接收器收集的定位數(shù)據(jù)將在測量后進(jìn)行聯(lián)合處理，以計(jì)算出相應(yīng)時(shí)間移動(dòng)站的坐標(biāo)位置。流動(dòng)站不受嚴(yán)格限制。其優(yōu)點(diǎn)是定位精度高，工作效率高，工作半徑大，操作簡便。三、RTK和PPK的比較RTK和PPK相似1.操作模式相同。兩種技術(shù)都使用參考站加流動(dòng)站的操作模式。2.兩種技術(shù)都需要在操作之前進(jìn)行初始化。3.兩者都可以達(dá)到厘米級的精度。RTK和PPK之間的區(qū)別1.通訊方式不同。 RTK技術(shù)需要無線電臺(tái)或網(wǎng)絡(luò)來傳輸差分?jǐn)?shù)據(jù)。 PPK技術(shù)不需要通信技術(shù)的支持，并且可以記錄靜態(tài)數(shù)據(jù)。2.定位方法不同。 RTK所使用的實(shí)時(shí)定位技術(shù)使您可以隨時(shí)在流動(dòng)站上查看測量點(diǎn)的坐標(biāo)和精度； PPK定位是一種后處理定位，該點(diǎn)的坐標(biāo)無法在現(xiàn)場看到。它需要后處理才能看到結(jié)果。3.工作半徑不同。 RTK操作受通信站的限制。操作距離一般不超過10 km。網(wǎng)絡(luò)模式需要網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋的區(qū)域。使用PPK技術(shù)，一般操作半徑可以達(dá)到50 km。4.衛(wèi)星信號的影響程度不同。在RTK操作過程中，如果它位于大樹等障礙物附近，很容易失鎖；而在PPK操作中，初始化后，通常不容易丟失鎖。5.不同的定位精度。 RTK平面精度8mm + 1ppm，高程精度15mm + 1ppm PPK平面精度2.5mm + 0.5ppm，高程精度5mm + 0.5ppm。6.不同的定位頻率。 RTK基站發(fā)送差分?jǐn)?shù)據(jù)和移動(dòng)站接收的頻率一般為1-2 HZ，PPK的最大定位頻率可以達(dá)到50HZ。對比分析：1.無人機(jī)在空中的飛行速度非?？?，需要很高的定位頻率。 RTK技術(shù)的實(shí)時(shí)導(dǎo)航很難達(dá)到這種條件。 PPK支持50HZ的定位頻率，完全可以滿足需求。2. RTK實(shí)時(shí)提供位置信息。 PPK可以通過后處理在一段時(shí)間內(nèi)解決歷元數(shù)據(jù)。不僅可以提高固定速率，而且分辨率精度更高。3. RTK需要無線電或網(wǎng)絡(luò)通信模塊，而PPK則不需要，這可以減少無人機(jī)的負(fù)擔(dān)并延長飛機(jī)的飛行壽命。4. RTK的行駛距離有限，PPK的行駛距離可達(dá)50km。在長距離和大型作業(yè)區(qū)域，特別是皮帶區(qū)域，如輸電線路，公路，鐵路，石油和天然氣管道，PPK將是最佳選擇。四、總結(jié)一下盡管RTK可以實(shí)時(shí)提供高精度的位置信息，但是在無人機(jī)的應(yīng)用中當(dāng)前存在很大的技術(shù)困難。 PPK相對于RTK的最大優(yōu)勢在于它可以事后進(jìn)行處理，并且可以進(jìn)行反向?yàn)V波（反向卡爾曼濾波器），從而可以解決某些衛(wèi)星失鎖的問題，并通過融合和反向提高定位精度。PPK技術(shù)是一種空間定位技術(shù)，隨著技術(shù)的發(fā)展，它更適合安裝在無人機(jī)上。無人機(jī)技術(shù)正變得越來越成熟。大規(guī)模操作比傳統(tǒng)的RTK測量更有效率。 PPK技術(shù)顯然在無人機(jī)領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。 PPK技術(shù)必將成為無人機(jī)在測繪中的支柱。資料來源：RTK之家