無(wú)人機(jī)用途廣泛，具有造價(jià)低、多任務(wù)、無(wú)人員傷亡、機(jī)動(dòng)性好、效益高和低輻射等特點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于軍事和民用生產(chǎn)各個(gè)方面。

由于GPS具有全天候、高精度和自動(dòng)測(cè)量的特點(diǎn)，目前用于測(cè)繪的無(wú)人機(jī)基本都是用GPS進(jìn)行定位和導(dǎo)航。無(wú)人機(jī)飛控的GPS單點(diǎn)定位精度太差，之前都是使用大量的像控點(diǎn)去校正影像的畸變。

但是，有些特殊地形（如山川、峽谷、河流等）外業(yè)人員很難布設(shè)像控點(diǎn)，為了減輕工作量，減少大部分像控點(diǎn)甚至是不需要像控點(diǎn)，就必需提高飛機(jī)pos點(diǎn)的精度，RTK技術(shù)和PPK技術(shù)均可達(dá)到厘米級(jí)精度。

以下我們從RTK和PPK這兩種技術(shù)原理出發(fā)，進(jìn)行對(duì)比分析，以找出更適合應(yīng)用于GPS空中定位的方法。

RTK的作業(yè)原理

RTK（Real Time Kinematic）測(cè)量系統(tǒng)一般由三部分組成：即GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和實(shí)施動(dòng)態(tài)測(cè)量的軟件系統(tǒng)。RTK測(cè)量技術(shù)是以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的，有快速高精度定位功能的載波相位差分測(cè)量技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)獲得測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，且具有厘米級(jí)的定位精度。

RTK（Real Time Kinematic）測(cè)量系統(tǒng)

RTK測(cè)量的工作原理是：將一臺(tái)接收機(jī)置于基準(zhǔn)站上，另一臺(tái)或幾臺(tái)接收機(jī)置于載體（稱為移動(dòng)站）上，基準(zhǔn)站和移動(dòng)站同時(shí)接收同一時(shí)間、同一GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，基準(zhǔn)站所獲得的觀測(cè)值與已知位置信息進(jìn)行比較，得到GPS差分改正值。然后將這個(gè)改正值通過(guò)無(wú)線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)及時(shí)傳遞給共視衛(wèi)星的移動(dòng)站精化其GPS觀測(cè)值，從而得到經(jīng)差分改正后移動(dòng)站較準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)位置。

目前主流的廠商RTK的定位平面精度可達(dá)8mm+1ppm，高程精度可達(dá)15mm+1ppm。基站與移動(dòng)站之間的通訊方式主要有電臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)兩種，電臺(tái)信號(hào)穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)，各有優(yōu)點(diǎn)。

PPK的作業(yè)原理

PPK（Post-Processing Kinematic，GPS動(dòng)態(tài)后處理差分）技術(shù)的工作原理是利用一臺(tái)進(jìn)行同步觀測(cè)的基準(zhǔn)站接收機(jī)和至少一臺(tái)流動(dòng)接收機(jī)，對(duì)GPS衛(wèi)星進(jìn)行同步觀測(cè)；也就是基準(zhǔn)站保持連續(xù)觀測(cè)，初始化后的流動(dòng)站遷站至下一個(gè)待定點(diǎn)，在遷站過(guò)程中需要保持對(duì)衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤，以便將整周模糊度傳遞至待定點(diǎn)。

PPK（Post-Processing Kinematic，GPS動(dòng)態(tài)后處理差分）技術(shù)的工作原理

基準(zhǔn)站和流動(dòng)站同步接收的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行線性組合，形成虛擬的載波相位觀測(cè)量，確定接收機(jī)之間的相對(duì)位置，最后引入基準(zhǔn)站的已知坐標(biāo)，從而獲得流動(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)方式（又稱半動(dòng)態(tài)法、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位法、走走停停（Stop and Go）法），它與RTK技術(shù)的主要區(qū)別在于：在基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間，不必象RTK那樣，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，而是在定位觀測(cè)后，對(duì)兩臺(tái)GPS接收機(jī)所采集的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)后的聯(lián)合處理，從而計(jì)算出流動(dòng)站在對(duì)應(yīng)時(shí)間上的坐標(biāo)位置，其基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間的距離沒(méi)有嚴(yán)格的限制。它的優(yōu)點(diǎn)是定位精度高、作業(yè)效率高、作業(yè)半徑大、易操作。

RTK和PPK相同點(diǎn)

1、作業(yè)模式相同。兩種技術(shù)都采用參考站加流動(dòng)站的作業(yè)模式。

2、兩種技術(shù)在作業(yè)前都需要初始化。

3、兩者都能達(dá)到厘米級(jí)精度。

RTK和PPK不同點(diǎn)

1、通訊方式不同。RTK技術(shù)需要電臺(tái)或者網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)氖遣罘謹(jǐn)?shù)據(jù)；PPK技術(shù)不需要通訊技術(shù)的支持，記錄的是靜態(tài)數(shù)據(jù)。

2、定位作業(yè)的方式不同。RTK采用的實(shí)時(shí)定位技術(shù)，可以在流動(dòng)站隨時(shí)看到測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)以及精度情況；PPK定位屬于后處理定位，在現(xiàn)場(chǎng)看不到點(diǎn)的坐標(biāo)，需要事后處理才能看到結(jié)果。

3、作業(yè)半徑不同。RTK作業(yè)受到通訊電臺(tái)的制約，作業(yè)距離一般不超過(guò)10 km，網(wǎng)絡(luò)模式的需要網(wǎng)絡(luò)信號(hào)全覆蓋的區(qū)域；運(yùn)用PPK技術(shù)作業(yè)，一般作業(yè)半徑可以達(dá)到50 km。

4、受衛(wèi)星信號(hào)影響的程度不同。RTK作業(yè)時(shí)，如果在大樹(shù)等障礙物的附近，非常容易失鎖；而PPK作業(yè)時(shí)，經(jīng)過(guò)初始化后，一般不易失鎖。

5、定位精度不同。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、定位頻率不同。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定位頻率最大可達(dá)50HZ。

對(duì)比分析

1、無(wú)人機(jī)空中飛行速度很快，需要很高的定位頻率，用RTK技術(shù)實(shí)時(shí)導(dǎo)航很難達(dá)到這個(gè)條件，PPK支持50HZ定位頻率，完全滿足需求。

2、RTK實(shí)時(shí)提供位置信息，PPK可通過(guò)后處理方式解算一個(gè)周期內(nèi)的歷元數(shù)據(jù)不僅可以提高固定率，而且解算精度更高。

3、RTK需要用電臺(tái)或者網(wǎng)絡(luò)通信模塊，PPK則不需要，減少無(wú)人機(jī)的負(fù)荷，增加飛機(jī)續(xù)航時(shí)間。

4、RTK作業(yè)距離有限，PPK作業(yè)距離更遠(yuǎn)可達(dá)50km，在長(zhǎng)距離大范圍的作業(yè)區(qū)域內(nèi)，尤其是帶狀區(qū)域，比如輸電線路、公路、鐵路、油氣管道，PPK將是最佳選擇。

總結(jié)

雖然RTK可以實(shí)時(shí)提供高精度位置信息，但是目前在無(wú)人機(jī)的應(yīng)用上有很大的技術(shù)難題。PPK相對(duì)于RTK最大的好處就是可以事后處理，逆向?yàn)V波（Reverse Kalman Filter），這樣就可以解決一部分衛(wèi)星失鎖的問(wèn)題，通過(guò)融合解（Forward&Reverse）提高定位精度。

PPK技術(shù)是一種更適合搭載在無(wú)人機(jī)上的空間定位技術(shù)隨著科技的發(fā)展。無(wú)人機(jī)技術(shù)的日趨成熟，大范圍的作業(yè)比傳統(tǒng)RTK測(cè)量效率提高很多很多。PPK技術(shù)在無(wú)人機(jī)方面明顯具有更廣闊的發(fā)展前景，PPK技術(shù)勢(shì)必會(huì)成為無(wú)人機(jī)在測(cè)繪方面給的中流砥柱。