為了加快作業效率,測繪無人機采用RTK差分定位系統。據悉,如果采用普通GPS定位,為了校正誤差還需要派人去實地布設若干個像控點;而RTK可實現厘米級定位,用了RTK則可以基本不用,或者只需要少量像控點。數據顯示:無人機裝載差分GPS后,在精度要求保持不變的前提下,相同測區控制點數量可以減少70%到80%。
第一:什么是RTK?
RTK(Real -time kinemaTIc)定位技術,是基于載波相位觀測值的實時動態定位技術,能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果,并達到厘米級精度。
第二:RTK的原理是什么?
如上圖所示,基站與A點的距離比較近,因此他們接收衛星信號時受到的大氣層影響也基本接近,基站本身已知所處位置的坐標,在得到衛星信號提供的坐標之后與原數據做新差分,并將差分的結果告知A點,因此A點也可以得到高精度的結果。
第三:RTK對于無人機來說有什么用?
自從遇到無人機,RTK技術在無人機上的應用很火。在農業植保領域,RTK能為無人機提高定位精度,降低飛行誤差。由于衛星信號的多路徑效應以及大氣中對衛星信號的折射和反射,當農田周邊出現防風林或者天氣環境影響時,衛星的定位精度就會降低,導致作業中的無人機出現航線偏移,從而產生風險:使用普通GPS進行定位,航線偏移的誤差甚至可達10m左右,這種偏移量,可能導致植保無人機撞上防風林或者其他事故發生,根本無法實現自主飛行。
通過下圖先了解一下GPS和RTK定位的特點:
普通GPS的圓概率誤差(CEP)有50%左右的概率在2.5m以內,另外50%的誤差可能更大甚至接近10m。上圖中,當我們想要尋找O點的位置時,普通GPS會認為O點在A處,而A是黃圈直徑10m范圍內的任意一點。RTK通過實時差分技術,可以將范圍縮小到10cm內。
飛機在作業時獲取到的航線坐標并不是一條直線,而是一個有寬度的區域,如果使用GPS定位進行航線作業,則區域的寬度在010m的范圍內,此時飛機實際飛行的軌跡將會是一條歪歪扭扭的曲線,并且每一次飛行的曲線都不一致。而使用RTK技術時,航線將是一個010cm寬度的區域,與GPS相比,RTK基本等于是直線飛行,彎曲的幅度很小,因此效果將更均勻可控。
無人機差分技術是通過差分GPS與無人機控制系統相結合,實現在航拍過程中,高分辨率照片的獲取,同時也可以獲得相應航拍影像的精準坐標及高程信息。在航拍圖像處理時,將差分數據與地面控制點相結合,對圖像進行聯合平差,從而實現使用少量控制點,獲取更高精度的地形圖,從而節約成本,提高制圖精度。
植保無人機:在一些壟間距較大的田間作業時,如發生的偏移較大,甚至可能產生作物本身大部分漏噴和土地污染等次生危害。可以說,RTK通過大幅提高定位精度來拓寬GPS定位技術的應用場景。在未來的農田里,RTK會有更多用武之地:將融入作物生長的每一個階段,幫助我們實時獲取農田中任意位置的時間和空間信息,再搭配對應的設備,實現定時、定點、定量的農藥化肥投放,取得最佳的經濟效益和環境效益。除了植保作業外,高精度的實時定位還可以協助農村土地測量、確權和提供其他農田中的無人自動化設備高精度導航與數據服務。
第四:在植保無人機上使用RTK技術存在哪些問題?
1、基站的設置及作業半徑對RTK的測量精度和作業速度有直接影響。基準站應盡量架設在地勢較高的地方,且要遠離強電磁干擾源和大面積的信號反射物。
2、RTK技術是依賴于GPS衛星定位的,使用時要有四顆以上衛星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形,如果所在地本身接受GPS的信號就很差,那RTK也起不到作用。另外,在有大面積的信號反射物的地方是無法定位的,如高層建筑附近,茂密的森林等;強電磁源也會干擾信號,如高壓輸電線附近,變電站等,在云層較厚的時候也有影響。
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原文標題:知識點Get!行業無人機上RTK到底有什么用?
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