
说到定位,相信大家都不会觉得陌生。如今信息时代,人人都有手机。每天,我们都会使用与地图和导航相关的应用程序。
这些应用基于定位技术。说到定位技术,大家肯定会想到GPS和北斗这两个名词。是的,这些都属于全球导航卫星系统,即GNSS(全球导航卫星系统)。
正是这些在太空中飞行的卫星,帮助我们的手机具备了定位能力,为我们提供了导航服务。
以上概念大家都知道。接下来我要介绍一个大家可能比较陌生的概念:它也和卫星有关,是目前业界最常用的定位技术之一,为我们的工作和生活提供了很大的帮助。是——RTK。
RTK到底是什么?有了卫星,你还需要什么?它的特点是什么,工作原理是什么?唐别担心,让我们让我们一起做吧。
RTK是什么?
RTK,英文全称是Real-time kinematic,意思是实时动态。这是一个缩写,全称其实应该是RTK(实时运动学)载波相位差技术。(为方便阅读,以下将继续简称为RTK。)
不要慌!这项技术虽然看起来很专业,但实际原理并不复杂。
RTK是一种辅助GNSS的技术。为什么要帮助全球导航卫星系统?当然,这因为GNSS有自己的缺点!
众所周知,GNSS卫星之所以能定位地球上的终端(如手机、汽车、轮船、飞机等。)取决于三维坐标系。
找到至少四颗卫星并计算距离L(该距离也称为伪距)在每颗卫星和终端之间,你可以列出四个方程。经过计算,可以得到终端的四个参数,即经度、纬度、海拔(高度)和时间。
通过改变每单位时间的位置,也可以计算终端的速度。三维坐标、速度和时间信息,我们通常称之为PVT(位置、速度和时间)。我们只能通过卫星才能到达PVT。但是注意,卫星定位是有误差的。
错误来自系统内部和外部。比如卫星信号穿透电离层和对流层产生的误差,以及卫星高速运动产生的多普勒效应、多径效应误差、信道误差、卫星时钟误差、星历误差、内部噪声误差等等。
这些误差,有的可以完全消除,有的不能消除或只能部分消除,影响系统的精度和可靠性。
为了更好的消除误差,提高定位精度,业内专家开发了一种更强大的定位技术,那就是RTK。
RTK的工作原理
让咱们直接看RTK的工作原理。
如上图,这是一个标准的传统RTK组网。
其中,RTK系统除卫星外,还包括两个重要组成部分:——参考站和流动站。
这两个站都装有卫星接收器,可以观察和接收卫星数据。顾名思义,参考站是提供参考的基站。移动站是可以不断移动的站。流动站实际上是测量自身三维坐标的对象,也就是用户终端。
经常看到有人背着三脚架在户外做测量。它们中的一些可能携带RTK参考站或移动站。
让让我们仔细看看定位流程。
首先,参考站作为测量参考,通常固定在视野开阔的地方。参考站的三维坐标信息通常是已知的。
(1)基站首先观测并接收卫星数据;
第二步,基站通过附近的无线电台(数据链)将观测数据实时发送到流动站(距离一般小于20km
(3)流动站不仅接收参考站的数据,还观测和接收卫星数据;
(4)流动站在基准站数据和自身数据的基础上,根据相对定位原理进行实时差分运算,从而计算出流动站的三维坐标及其精度,其定位精度可达1cm~2cm。
至此,测量完成。
如你所见,RTK技术是一种非常好的定位技术,具有无需通视(无需视距)、定位精度高、操作简单、全天候运行等优点。
网络RTK与传统RTK
刚才说的是RTK的早期模式,我们称之为传统RTK技术。
传统RTK技术实现简单,成本低。但是它也有一个很大的问题,就是流动站和参考站之间的距离有限。距离越远,误差因子差异越大,定位精度越低。而且距离远远超出了电台的通信范围,所以可以不工作。
为了克服传统RTK技术的缺陷,在20世纪90年代中期,人们提出了网络RTK技术。
在网络RTK技术中,多个基准站(三个或三个以上)均匀分布在一个较大的区域内,形成一个基准站网络。
(参考站网络)
那么,在这种情况下,流动站是否需要与每个参考站进行比较和测量?不,当然,那太麻烦了。
与传统RTK相比,网络RTK实际上是用区域GNSS网络误差模型代替单点GNSS误差模型。
由多个参考站组成的参考站网络,向中央服务器发送数据。中央服务器将模拟一个虚拟参考站根据资料显示。(所以网络RTK也叫虚拟参考站技术或者虚拟参考站。)
对于漫游者来说,它只会参见这虚拟参考站。根据这个虚拟参考站,漫游者完成最后的测量操作。
网络RTK的优势非常明显。
大家应该看到,我们平时看到的移动通信基站其实是可以兼职的参考站。我们周围都是基站,也就是说网络RTK基本实现了无缝覆盖。
首先,漫游车与中心服务器的通信也可以通过漫游车(终端)内置的无线通信模块来完成。这些高精度定位模块,集成了RTK技术,也是移动通信模块,可以实现上述功能。
其次,对于用户来说,不需要自建参考站,节省了很多成本(只需要支付一些通信费用)。
第三,准确性和可靠性更高。毕竟标杆站很多。即使坏了一两个,影响也不大。
值得一提的是,在网络RTK模型中,网络的稳定性对定位精度影响很大。需要保证网络通信的稳定性,从而保证差分数据的稳定分布,以达到超高的定位精度。
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经过多年的积累,RTK技术已经越来越成熟。其高精度、高速度和高稳定性使其广泛应用于测绘、无人机、车载、安防等领域。
作为领先的物联网解决方案提供商,移动通信推出了多款集成RTK/DR技术的GNSS模块,包括近期发布的LC29H系列双频高精度/INS组合导航定位模块,可满足无人机、共享两轮车等场景的厘米级或分米级定位需求。LG69T系列车载级GNSS高精度/INS组合导航定位模块,集成了RTK/DR技术,正在为大型主机厂和一级客户提供厘米级定位跟踪服务。
未来RTK技术将向更远距离、更高精度、多频、多模式、更高稳定性的方向发展。让让我们拭目以待吧!
审计彭静









