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    聯(lián)系人:李經(jīng)理

    什么是RTK技術(shù)
    文章作者:admin 更新時(shí)間:2023-12-28

    正是這些在太空中飛行的衛星,幫助我們的手機具備了定位能力,并為我們提供導航服務(wù)。


    上面都是大家知道的。接下來(lái),本文要給大家介紹一個(gè)可能比較陌生的概念。它也和衛星有關(guān),是目前行業(yè)最常用的定位技術(shù)之一,為我們的工作和生活提供了很大的幫助。它就是——RTK。

    究竟什么是RTK?有了衛星,為什么還需要它?它有什么特點(diǎn),又是如何工作的?


    別急,且聽(tīng)作者一一道來(lái)。



    █ 什么是RTK


    RTK,英文全名叫做Real-time kinematic,也就是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。這是一個(gè)簡(jiǎn)稱(chēng),全稱(chēng)其實(shí)應該是RTK(Real-time kinematic,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài))載波相位差分技術(shù)。(為了方便閱讀,接下來(lái),我還是會(huì )簡(jiǎn)寫(xiě)為RTK。)


    不要慌!這個(gè)技術(shù)雖然看上去很專(zhuān)業(yè),但實(shí)際原理并不復雜。


    RTK是一個(gè)對GNSS進(jìn)行輔助的技術(shù)。


    為什么要對GNSS進(jìn)行輔助?當然是因為GNSS自身存在不足啦!


    大家都知道,GNSS衛星之所以能夠對地球上的終端(例如手機、汽車(chē)、輪船、飛機等)進(jìn)行定位,依靠的是三維坐標系。


    圖片


    找至少4顆衛星,河南尚輝航信息技術(shù)有限公司分別計算各個(gè)衛星與終端之間的距離△L(這個(gè)距離也被稱(chēng)為“偽距”),就可以列出4個(gè)方程組。


    計算之后,就能得出終端的四個(gè)參數,分別是經(jīng)度、緯度,高程(海拔高度)和時(shí)間。


    通過(guò)單位時(shí)間的位置變化,還能算出終端的速度。三維坐標、速度、時(shí)間信息,我們通常稱(chēng)之為PVT(Position Velocity and Time)。


    僅靠衛星,我們可以得到PVT。但是,注意了,衛星定位是存在誤差的。


    誤差既來(lái)自系統的內部,也來(lái)自外部。例如衛星信號穿透電離層和對流層時(shí)產(chǎn)生的誤差,還有衛星高速移動(dòng)產(chǎn)生的多普勒效應引起的誤差,以及多徑效應誤差、通道誤差、衛星鐘誤差、星歷誤差、內部噪聲誤差,等等。


    這些誤差,有些可以完全消除,有些無(wú)法消除或只能部分消除。它們影響了系統的準確性和可靠性。


    好啦,我們的主角終于要登場(chǎng)了。


    為了更好地消除誤差、提高定位精度,行業(yè)專(zhuān)家們研究出了一個(gè)更厲害的定位技術(shù),那就是RTK。



    █ RTK的工作原理


    我們直接來(lái)看RTK的工作原理。


    圖片


    如上圖所示,這是一個(gè)標準的傳統RTK組網(wǎng)。(是不是超簡(jiǎn)單?)


    其中,除了衛星之外,RTK系統包括兩個(gè)重要組成部分——基準站和流動(dòng)站。


    兩個(gè)站都帶有衛星接收機,可以觀(guān)測和接收衛星數據。顧名思義,基準站是提供參考基準的基站。而流動(dòng)站,是可以不斷移動(dòng)的站。流動(dòng)站其實(shí)就是要測量自身三維坐標的那個(gè)對象目標,也就是用戶(hù)終端。


    大家經(jīng)常在戶(hù)外看到一些扛著(zhù)三腳架設備進(jìn)行測量的人。其中一部分人,扛的可能就是RTK基準站或流動(dòng)站。


    我們來(lái)仔細看看定位過(guò)程。


    首先,基準站作為測量基準,一般會(huì )固定放在開(kāi)闊且視野良好的地方?;鶞收镜娜S坐標信息,一般是已知的。


    圖片


    第①步,基準站先觀(guān)測和接收衛星數據。


    第②步,基準站通過(guò)旁邊的無(wú)線(xiàn)電臺(數據鏈),將觀(guān)測數據實(shí)時(shí)發(fā)送給流動(dòng)站(距離一般不超過(guò)20公里)。


    第③步,流動(dòng)站收到基準站數據的同時(shí),也觀(guān)測和接收了衛星數據。


    第④步,流動(dòng)站在基準站數據和自身數據的基礎上,根據相對定位原理,進(jìn)行實(shí)時(shí)差分運算,從而解算出流動(dòng)站的三維坐標及其精度,其定位精度可達1cm~2cm。至此,測量完成。


    如大家所見(jiàn),RTK技術(shù)具有觀(guān)測站之間無(wú)需通視(無(wú)需在視線(xiàn)范圍內)、定位精度高、操作簡(jiǎn)單、全天候作業(yè)等優(yōu)點(diǎn),是非常不錯的定位技術(shù)。



    █ 網(wǎng)絡(luò )RTK vs 傳統RTK


    剛才我們所說(shuō)的,是RTK的早期模型,我們稱(chēng)為傳統RTK技術(shù)。


    傳統RTK技術(shù)實(shí)施簡(jiǎn)單,成本低廉。但是,它也存在一個(gè)很大的問(wèn)題,那就是流動(dòng)站和基準站之間存在距離限制。


    距離越遠,誤差因素差異變大,定位精度就會(huì )下降。而且,距離遠了,超過(guò)了無(wú)線(xiàn)電臺的通信范圍,也就無(wú)法工作了。


    為了克服傳統RTK技術(shù)的缺陷,在20世紀90年代中期,人們提出了網(wǎng)絡(luò )RTK技術(shù)。


    在網(wǎng)絡(luò )RTK技術(shù)中,在一個(gè)較大的區域內,均勻分散設置多個(gè)基準站(3個(gè)或以上),構成一個(gè)基準站網(wǎng)。


    圖片

    基準站網(wǎng)


    那么,這種情況下,流動(dòng)站需要和每個(gè)基準站進(jìn)行對比和測算嗎?


    當然不會(huì ),那樣太費事了。


    網(wǎng)絡(luò )RTK相比傳統RTK,其實(shí)是用區域型的GNSS網(wǎng)絡(luò )誤差模型取代了單點(diǎn)GNSS誤差模型。


    多個(gè)基準站組成的基準站網(wǎng),它們將數據發(fā)給中央服務(wù)器。中央服務(wù)器會(huì )根據數據,模擬出一個(gè)“虛擬基準站”。(所以,網(wǎng)絡(luò )RTK也被稱(chēng)為“虛擬基準站技術(shù)”或“虛擬參考站技術(shù)”。)


    圖片


    對于流動(dòng)站來(lái)說(shuō),它只會(huì )“看到”這個(gè)“虛擬基準站”?;谶@個(gè)“虛擬基準站”發(fā)來(lái)的數據,流動(dòng)站完成最終的測量運算。


    網(wǎng)絡(luò )RTK的優(yōu)勢是非常明顯的。


    大家應該都看出來(lái)了,我們平時(shí)看到的移動(dòng)通信基站,其實(shí)就可以兼職“基準站”。我們身邊到處都是基站,也就意味著(zhù),網(wǎng)絡(luò )RTK基本上實(shí)現了無(wú)縫覆蓋。


    流動(dòng)站與中央服務(wù)器的通信,也可以通過(guò)流動(dòng)站(終端)內置的無(wú)線(xiàn)通信模組來(lái)完成。這些高精度定位模組,集成了RTK技術(shù),且本身也是移動(dòng)通信模組,可以實(shí)現上述功能。


    其次,對于用戶(hù)來(lái)說(shuō),不需要自建基準站,節約了大量成本(只需要支付一些通訊費用)。


    第三,精度和可靠性更高。畢竟基準站多了嘛,就算壞了一兩個(gè),也影響不大。值得一提的是,網(wǎng)絡(luò )RTK的模型中,網(wǎng)絡(luò )的穩定性對定位精度影響極大。必須保證網(wǎng)絡(luò )通信穩定,從而確保差分數據穩定下發(fā),才能實(shí)現超高定位精度。



    RTK技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的積累,已經(jīng)變得越來(lái)越成熟。它的高精度、高速度、高穩定性特點(diǎn),使得其被測繪、無(wú)人機、車(chē)載、安防等領(lǐng)域廣泛應用。


    作為領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)整體解決方案供應商,移遠通信已推出多款集成RTK/DR技術(shù)的GNSS模組,包括近期發(fā)布的雙頻段高精度/INS組合導航定位模組LC29H系列,可以滿(mǎn)足無(wú)人機、共享兩輪車(chē)等場(chǎng)景的厘米級或分米級定位需求。而集成了RTK/DR技術(shù)的車(chē)規級GNSS高精度/INS組合導航定位模組LG69T系列,更是在為大型整車(chē)廠(chǎng)和Tier 1客戶(hù)提供厘米級定位追蹤服務(wù)。




    說(shuō)到定位,相信大家一定不會(huì )覺(jué)得陌生。如今我們所處的信息時(shí)代,人人都有手機。每天,我們都會(huì )用到與地圖和導航有關(guān)的APP。


    這些APP,就是基于定位技術(shù)的。


    說(shuō)到定位技術(shù)呢,大家又肯定會(huì )想到GPS、北斗這些名詞。是的,這些都屬于全球導航衛星系統,也就是GNSS(Global Navigation Satellite System)。




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