什么是RTK？GPS與RTK有什么區(qū)別

一、什么是RTK

實時動態(tài)差分法（Real-time kinematic，RTK）又稱為載波相位差分技術。這是一種新的常用的GPS測量方法。以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它能實時提供觀測點的三維坐標，并達到厘米級的高精度。與偽距差分原理相同，由基準站通過數(shù)據(jù)鏈實時將其載波觀測量及站坐標信息一同傳送給用戶站。用戶站接收GPS衛(wèi)星的載波相位 與來自基準站的載波相位，并組成相位差分觀測值進行實時處理，能實時給出厘米級的定位結(jié)果。實現(xiàn)載波相位差分GPS的方法分為兩類：修正法和差分法。前者與偽距差分相同，基準站將載波相位修正量發(fā)送給用戶站，以改正其載波相位，然后求解坐標。后者將基準站采集的載波相位發(fā)送給用戶臺進行求差解算坐標。前者為準RTK技術，后者為真正的RTK技術。

二、GPS與RTK

RTK技術是建立在實時處理上述基準站與用戶站的載波相位基礎上的,采用了載波相位動態(tài)實時差分方法，是GPS應用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

常規(guī)的GPS測量方法，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態(tài)實時差分（Real - time kinematic）方法，是GPS應用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

高精度的GPS測量必須采用載波相位觀測值，RTK定位技術就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術，它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結(jié)果，并達到厘米級精度。在RTK作業(yè)模式下，基準站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結(jié)果，歷時不到一秒鐘。流動站可處于靜止狀態(tài)，也可處于運動狀態(tài)；可在固定點上先進行初始化后再進入動態(tài)作業(yè)，也可在動態(tài)條件下直接開機，并在動態(tài)環(huán)境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知數(shù)解固定后，即可進行每個歷元的實時處理，只要能保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動站可隨時給出厘米級定位結(jié)果。

RTK技術的關鍵在于數(shù)據(jù)處理技術和數(shù)據(jù)傳輸技術，RTK定位時要求基準站接收機實時地把觀測數(shù)據(jù)（偽距觀測值，相位觀測值）及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動站接收機，數(shù)據(jù)量比較大，一般都要求9600的波特率，這在無線電上不難實現(xiàn)。

GPS接收機如何分類

GPS衛(wèi)星發(fā)送的導航定位信號，是一種可供無數(shù)用戶共享的信息資源。對于陸地、海洋和空間的廣大用戶，只要用戶擁有能夠接收、跟蹤、變換和測量GPS信號的接收設備，即GPS信號接收機。可以在任何時候用GPS信號進行導航定位測量。根據(jù)使用目的的不同， 用戶要求的GPS信號接收機也各有差異。目前世界上已有幾十家工廠生產(chǎn)GPS接收機， 產(chǎn)品也有幾百種。這些產(chǎn)品可以按照原理、用途、功能等來分類。

按接收機的用途分類

導航型接收機

此類型接收機主要用于運動載體的導航，它可以實時給出載體的位置和速度。這類接收機 一般采用C/A碼偽距測量，單點實時定位精度較低，一般為±25mm，有SA影響時為±100mm。這類接收機價格便宜，應用廣泛。根據(jù)應用領域的不同，此類接收機還可以進一步分為：車載型--用于車輛導航定位；航海型--用于船舶導航定位；航空型--用于飛機導航定位。由于飛機運行速度快，因此，在航空上用的接收機要求能適應高速運動。星載型--用于衛(wèi)星的導航定位。由于衛(wèi)星的速度高達 7km/s以上，因此對接收機的要求更高。

測地型接收機

測地型接收機主要用于精密大地測量和精密工程測量。定位精度高。儀器結(jié)構(gòu)復雜，價格較貴。

授時型接收機

這類接收機主要利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時間標準進行授時，常用于天文臺及無線電通訊中時間同步。

按接收機的載波頻率分類

單頻接收機

單頻接收機只能接收L1載波信號，測定載波相位觀測值進行定位。由于不能有效消除 電離層延遲影響，單頻接收機只適用于短基線（<15km）的精密定位。雙頻接收機 雙頻接收機可以同時接收L1，L2載波信號。利用雙頻對電離層延遲的不一樣，可以消除電離層 對電磁波信號的延遲的影響，因此雙頻接收機可用于長達幾千公里的精密定位。

按接收機通道數(shù)分類

GPS接收機能同時接收多顆GPS衛(wèi)星的信號，為了分離接收到的不同衛(wèi)星的信號，以實現(xiàn)對衛(wèi)星信號的跟蹤、處理和量測，具有這樣功能的器件稱為天線信號通道。根據(jù)接收機所具有的通道種類可分為：多通道接收機 序貫通道接收機 多路多用通道接收機 按接收機工作原理分類

碼相關型接收機

碼相關型接收機是利用碼相關技術得到偽距觀測值。

平方型接收機

平方型接收機是利用載波信號的平方技術去掉調(diào)制信號,來恢復完整的載波信號 通過相位計測定接收機內(nèi)產(chǎn)生的載波信號與接收到的載波信號之間的相位差，測定偽距觀測值。

混合型接收機

這種儀器是綜合上述兩種接收機的優(yōu)點，既可以得到碼相位偽距，也可以得到載波相位觀測值。

干涉型接收機

這種接收機是將GPS衛(wèi)星作為射電源，采用干涉測量方法，測定兩個測站間距離。

RTK技術如何應用

1．各種控制測量 傳統(tǒng)的大地測量、工程控制測量采用三角網(wǎng)、導線網(wǎng)方法來施測，不僅費工費時，要求點間通視，而且精度分布不均勻，且在外業(yè)不知精度如何，采用常規(guī)的GPS 靜態(tài)測量、快速靜態(tài)、偽動態(tài)方法，在外業(yè)測設過程中不能實時知道定位精度，如果測設完成后，回到內(nèi)業(yè)處理后發(fā)現(xiàn)精度不合要求，還必須返測，而采用RTK來進行控制測量，能夠?qū)崟r知道定位精度，如果點位精度要求滿足了，用戶就可以停止觀測了，而且知道觀測質(zhì)量如何，這樣可以大大提高作業(yè)效率。如果把RTK用于公路控制測量、電子線路控制測量、水利工程控制測量、大地測量、則不僅可以大大減少人力強度、節(jié)省費用，而且大大提高工作效率，測一個控制點在幾分鐘甚至于幾秒鐘內(nèi)就可完成。

2．地形測圖 過去測地形圖時一般首先要在測區(qū)建立圖根控制點，然后在圖根控制點上架上全站儀或經(jīng)緯儀配合小平板測圖，現(xiàn)在發(fā)展到外業(yè)用全站儀和電子手簿配合地物編碼，利用大比例尺測圖軟件來進行測圖，甚至于發(fā)展到最近的外業(yè)電子平板測圖等等，都要求在測站上測四周的地形地貌等碎部點，這些碎部點都與測站通視，而且一般要求至少2-3人操作，需要在拼圖時一旦精度不合要求還得到外業(yè)去返測，現(xiàn)在采用RTK時，僅需一人背著儀器在要測的地形地貌碎部點呆上一二秒種，并同時輸入特征編碼，通過手簿可以實時知道點位精度，把一個區(qū)域測完后回到室內(nèi)，由專業(yè)的軟件接口就可以輸出所要求的地形圖，這樣用RTK僅需一人操作，不要求點間通視，大大提高了工作效率，采用RTK配合電子手簿可以測設各種地形圖，如普通測圖、鐵路線路帶狀地形圖的測設，公路管線地形圖的測設，配合測深儀可以用于測水庫地形圖，航 海海洋測圖等等。

3．放樣程放樣是測量一個應用分支，它要求通過一定方法采用一定儀器把人為設計好的點位在實地給標定出來，過去采用常規(guī)的放樣方法很多，如經(jīng)緯儀交會放樣，全站儀的邊角放樣等等，一般要放樣出一個設計點位時，往往需要來回移動目標，而且要2-3人操作，同時在放樣過程中還要求點間通視情況良好，在生產(chǎn)應用上效率不是很高，有時放樣中遇到困難的情況會借助于很多方法才能放樣，如果采用RTK技術放樣時，僅需把設計好的點位坐標輸入到電子手簿中，背著GPS接收機，它會提醒你走到要放樣點的位置，既迅速又方便，由于GPS是通過坐標來直接放樣的，而且精度很高也很均勻，因而在外業(yè)放樣中效率會大大提高，且只需一個人操作。

三、無人機中的RTK

最近幾年無人機市場可以說的上是非?；鸨?，無人機公司也是數(shù)不勝數(shù)。無人機的應用場合也是非常之多的，農(nóng)業(yè)、物流、安防、巡航、測繪、航拍等等都得到了非常好的應用。同時無人機市場也催生了許多的配套設備的發(fā)展。RTK在工業(yè)無人機上的應用就是一個很好的例子，他的精準性可以說的上是相當完美，在固定解狀態(tài)定位精度是可以達到厘米級的。在這里就不對RTK系統(tǒng)如何去工作來做解析了，我們這里主要講的是如何去應用這個系統(tǒng)。

RTK的全名是叫載波相位差分，其應用依賴于基站的差分信號。再在接收機上求差解算坐標位置。這種解算出來的數(shù)據(jù)定位精度可以到達厘米級，當然這個是相對基站的定位精度，因為基站獲取自身的坐標屬于單點位置，而單點位置本身就存在誤差。

RTK一旦進入到固定解在這里面是有很多的數(shù)據(jù)可以利用，不止是位置哦，還有高度也是可以用的。不過對RTK的數(shù)據(jù)的可靠性還是非常重要的，因為基本上市面上的RTK系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的可靠性都是99.99%，還有就是中間差分數(shù)據(jù)鏈突然斷掉了，這些都是需要去考慮的。所以還是有比用利用RTK中的一些數(shù)據(jù)來進行判別，比如固定解的標志，位置方差等等，大家有興趣可以自己去發(fā)掘，這個也是需要很多實驗才能夠得出的。

我這里就不對這些個方案進行詳細去描述，我這里只貼出幾張圖片，具體的如何去應用可以有很多的功能可以去開發(fā)的。這里我們貼出兩個參考方案，一個是基于普通無線的方式，這個主要是考慮移動性強，設計簡單，缺點是基站無線覆蓋范圍小。還有一個是基于GSM網(wǎng)絡方案，這個方案應用性強，但是這個就類似于手機基站了，這個覆蓋范圍廣（但是這個也不能太廣了最好是<60km），缺點是維護成本高，開發(fā)周期長。

無線方案就比較簡單，一個基站+一個無線模塊就可以解決。

這個主要是把差分數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡發(fā)送到服務器再分發(fā)到移動站終端，這個從長期的角度上來看是比較靠譜的，畢竟省了基站，而且這種差分數(shù)據(jù)也是可以應用在很多的場合的。這個就對很多無人機應用的場合就提出了要求，就是需要好的網(wǎng)絡才能通信順暢，不過未來的發(fā)展全面覆蓋網(wǎng)絡應該問題也不大。

RTK在無人機上的應用在一定程度上是非常重要的，畢竟這個是在天上飛，一旦有差池就掉下來，那樣損失就大了。目前很多領域的無人機都要求精準定位，比如農(nóng)業(yè)無人機就要求在噴灑的時候不漏噴、不重噴，那么這就需要RTK系統(tǒng)了，也有很多的無人機的電子羅盤很容易受到干擾，比如電力巡航就可以采用定位定向的RTK系統(tǒng)了。

審核編輯黃宇