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【技术贴】关于RTK的七七八八发表于:2017-06-01  阅读:2164

随着无人机的推广,高精度定位的需求爆发式增长,一种高精度卫星定位技术,RTK走入我们的视野。但是他一出现就带着大量专业术语,多模,多频,浮点解,固定解……这些都是什么?今天来扒一扒。

首先,什么是RTK?缩写来自Real-timekinematic,意思是实时实时动态差分。差分就是使用地面基站解算误差,发到天上修正天上那个的计算结果,得到高精度定位结果。差分定位技术已经存在了十几年,那为什么现在还要搞出一个RTK?原因就在另两个词:实时和动态。必须同时具备实时和动态定位的特点,才能辅助随时在运动中的飞行器的飞行。而早期的差分大多计算时间较长,而且需要反复测量。

这里要说明的是,这种实时并非严格定义的软实时或硬实时,而是在几百毫秒的量级给出结果,满足飞行器需求即可。

要达到实时输出差分结果,就需要大量计算和多种卫星信号源的辅助。搞电子的同人都知道,目前大规模计算要保证实时性,目前只有FPGA的大规模并行处理能够做到,所有串行处理器性能高了功耗发热无法板卡化,功率小得性能不足,无法做到实时,在性能上大打折扣,比如ublox 得m8p,用于飞机效果并不好。

解决了计算性能,下面要看计算素材,就是卫星信号类型。我们头顶上专用于定位的卫星有几种,最早的美国的GPS,后来俄罗斯的Glonass,中国自研的北斗,还有欧洲的伽利略和日本的SBAS。GPS一直维护的很好,一般大家都习惯用它了,Glonass系统随着俄罗斯衰退逐渐变得不那么靠谱,用的越来越少。而北斗随着中国的不断发展,则后来居上。伽利略和SBAS的完成度不足,目前基本不太考虑。

如果一种定位设备能够同时接收和处理一种卫星信号,我们叫他单星系统,两种的叫双模,三种和以上叫多模。这里注意,双模和主备是不同的,ublox的m8n是主备,就是能接收两种卫星,但只能使用一个解算位置,另一个则在这种卫星信号不好的时候才使用,作为备份,而不是同时使用。当然双模系统会便宜些,一般2010年前双模指的是gps和glonass,而现在大多使用gps和北斗。

那多频又是什么?每一种卫星都是使用多个频率在发送多种信号。民用一般只使用一种,就是免费的那个。其他频率是需要授权的,也就是要交钱啦,不过一般都是开发商交钱。这些信号一般都在不同频率,拥有不同功能,能接收多个频率信息可以大幅度提高定位解算的稳定性和抗干扰性能,这也是实时性的保证。所以要RTK,多模和多频恐怕是绕不开的。现在市场常见的民用高端板卡,双模五频,三模六频和七频为什么贵,大家都明白了吧。

再说说解算。RTK因为有了实时和高精度的特性,就有了解算结果的不同阶段和精度。我们管地上那个叫做基站,天上的叫移动站。移动站自己解算的定位结果叫单点解,因为没有差分,所以现在精度是10到20米,他也可以使用卫星发的差分信息精确到2米。当他接到基站的差分信息,但是还不稳定,此时叫做差分解。当基站和移动站都工作稳定,但是卫星信息不足的时候,会计算一个相对好的统计结果,这叫浮点解,精度分米级,其实我觉得应该叫统计解更准确,因为浮点这个词会被各种理解。当差分系统工作良好,基站和移动站卫星信号也好,就能够很快解算出确定的结果,这就是固定解了,也就是达到RTK状态。

总结一下:飞机必须实时定位,实时就要多模多频,其实就说了这点事情。个人意见:民用无人机,gps和北斗的双模四频(各两频),是性价比较高的组合。

(配图)无人机用后差分套装

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