2023年4月18日发(作者：投币洗衣机)伪距单点定位matlab_⽆⼈机中的RTK差分定位技术解析
⼀、什么是RTK
实时动态差分法(Real-time kinematic，RTK)⼜称为载波相位差分技术。这是⼀种新的常⽤的GPS测量⽅法。以前的静态、快速静态、动
态测量都需要事后进⾏解算才能获得厘⽶级的精度，⽽RTK是能够在野外实时得到厘⽶级定位精度的测量⽅法，它能实时提供观测点的三维
坐标，并达到厘⽶级的⾼精度。与伪距差分原理相同，由基准站通过数据链实时将其载波观测量及站坐标信息⼀同传送给⽤户站。⽤户站接
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卫星的载波相位 与来⾃基准站的载波相位，并组成相位差分观测值进⾏实时处理，能实时给出厘⽶级的定位结果。实现载波相位差
分GPS的⽅法分为两类：修正法和差分法。前者与伪距差分相同，基准站将载波相位修正量发送给⽤户站，以改正其载波相位，然后求解坐
标。后者将基准站采集的载波相位发送给⽤户台进⾏求差解算坐标。前者为准RTK技术，后者为真正的RTK技术。
⼆、GPS与RTK
RTK技术是建⽴在实时处理上述基准站与⽤户站的载波相位基础上的金莲清热颗粒
,采⽤了载波相位动态实时差分⽅法，是GPS应⽤的重⼤⾥程碑，它的
出现为⼯程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极⼤地提⾼了外业作业效率。
常规的GPS测量⽅法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进⾏解算才能获得厘⽶级的精度，⽽RTK是能够在野外实时得到厘⽶级定位
精度的测量⽅法，它采⽤了载波相位动态实时差分(Real - time kinematic)⽅法，是GPS应⽤的重⼤⾥程碑，它的出现为⼯程放样、地形测
图，各种控制测量带来了新曙光，极⼤地提⾼了外业作业效率。
⾼精度的GPS测量必须采⽤载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定
坐标系中的三维定位结果，并达到厘⽶级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息⼀起传送给流动站。流动
站不仅通过数据链接收来⾃基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进⾏实时处理，同时给出厘⽶级定位结果，
历时不到⼀秒钟。流动站可处于静⽌状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进⾏初始化后再进⼊动态作业，也可在动态条件下直接开
机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知数解固定后，即可进⾏每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测
值的跟踪和必要的⼏何图形，则流动站可随时给出厘⽶级定位结果。
RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据(伪距观测值，相位观测值)及已知数据
传输给流动站接收机，数据量⽐较⼤，⼀般都要求9600的波特率，这在⽆线电上不难实现。
GPS接收机如何分类
GPS卫星发送的导航定位信号，是⼀种可供⽆数⽤户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的⼴⼤⽤户，只要⽤户拥有能够接收、跟踪、
变换和测量GPS信号的接收设备，即GPS信号接收机。可以在任何时候⽤GPS信号进⾏导航定位测量。根据使⽤⽬的的不同， ⽤户要求的
GPS信号接收机也各有差异。⽬前世界上富豪发家史
已有⼏⼗家⼯⼚⽣产GPS接收机画新年的画
， 产品也有⼏百种。这些产品可以按照原理、⽤途、功能等来分
类。
按接收机的⽤途分类
导航型接收机
此类型接收机主要⽤于运动载体的导航，它可以实时给出载体的位置和速度。这类接收机 ⼀般采⽤C/A码伪距测量，单点实时定位精度较
低，⼀般为25mm，有SA影响时为100mm。 这类接收机价格便宜，应⽤⼴泛。根据应⽤领域的不同，此类接收机还可以进⼀步分
为：车载型--⽤于车辆导航定位； 航海型--⽤于船舶导航定位； 航空型--⽤于飞机导航定位。由于飞机运⾏速度快，因此，在航空上⽤的接
收机要求能适应⾼速运动。星载型--⽤于卫星两字词语
的导航定位。由于卫星的速度⾼达 7km/s以上，因此对接收机的要求更⾼。
测地型接收机
测地型接收机主要⽤于精密⼤地测量和精密⼯程测量。定位精度⾼。仪器结构复杂，价格较贵。
授时型接收机
这类接收机主要利⽤GPS卫星提供的⾼精度时间标准进⾏授时，常⽤于天⽂台及⽆线电通讯中时间同步。
按接收机的载波频率分类
单频接收机
单频接收机只能接收L1载波信号，测定载波相位观测值进⾏定位。由于不能有效消除 电离层延迟影响，单频接收机只适⽤于短基线
(<15km)的精密定位。 双频接收机 双频接收机可以同时接收L1，L2载波信号。利⽤双频对电离层延迟的不⼀样，可以消除电离层 对电磁
波信号的延迟的影响，因此双频接收机可⽤于长达⼏千公⾥的精密定位。
按接收机通道数分类
GPS接收机能同时接收多颗GPS卫星的信号，为了分离接收到的不同卫星的信号，以实现对卫星信号的跟踪、处理和量测，具有这样功能的
器件称为天线信号通道。根据接收机所具有的通道种类可分为： 多通道接收机 序贯通道接收机 多路多⽤通道接收机 按接收机⼯作原理分类
码相关型接收机
码相关型接收机是利⽤码相关技术得到伪距观测值。
平⽅型接收机
平⽅型接收机是利⽤载波信号的平⽅技术去掉调制信号,来恢复完整的载波信号 通过相位计测定接收机内产⽣的载波信号与接收到的载波信
号之间的相位差，测定伪距观测值。
混合型接收机
这种仪器是综合上述两种接收机的优点，既可以得到码相位伪距，也可以得到载波相位观测值。
⼲涉型接收机
这种接收机是将GPS卫星作为射电源，采⽤⼲涉测量⽅法，测定两个测站间距离。
RTK技术如何应⽤
1．各种控制测量 传统的⼤地测量、⼯程控制测量采⽤三⾓⽹、导线⽹⽅法来施测，不仅费⼯费时，要求点间通视，⽽且精度分布不均匀，
且在外业不知精度如何，采⽤常规的GPS 静态测量、快速静态、伪动态⽅法，在外业测设过程中不能实时知道定位精度，如果测设完成
后，回到内业处理后发现精度不合要求，还必须返测，⽽采⽤RTK来进⾏控制测量，能够实时知道定位精度，如果点位精度要求满⾜了，⽤
户就可以停⽌观测了，⽽且知道观测质量如何，这样可以⼤⼤提⾼作业效率。如果把RTK⽤于公路控制测量、电⼦线路控制测量、⽔利⼯程
控制测量、⼤地测量、则不仅可以⼤⼤减少⼈⼒强度、节省费⽤，⽽且⼤⼤提⾼⼯作效率，测⼀个控闪了腰怎样快速恢复
制点在⼏分钟甚⾄于⼏秒钟内就可完
成。
2．地形测图 过去测地形图时⼀般⾸先要在测区建⽴图根控制点，然后在图根控制点上架上全站仪或经纬仪配合⼩平板测图，现在发展到外
业⽤全站仪和电⼦⼿簿配合地物编码，利⽤⼤⽐例尺测图软件来进⾏测图，甚⾄于发展到最近的外业电⼦平板测图等等，都要求在测站上测
四周的地形地貌等碎部点，这些碎部点都与测站通视，⽽且⼀般要求⾄少2-3⼈操作，需要在拼图时⼀旦精度不合要求还得到神奇宝贝壁纸
外业去返测，
现在采⽤RTK时，仅需⼀⼈背着仪器在要测的地形地貌碎部点呆上⼀⼆秒种，并同时输⼊特征编码，通过⼿簿可以实时知道点位精度，把⼀
个区域测完后回到室内，由专业的软件接⼝就可以输出所要求的地形图，这样⽤RTK仅需⼀⼈操作，不要求点间通视，⼤⼤提⾼了⼯作效
率，采⽤RTK配合电⼦⼿簿可以测设各种地形图，如普通测图、铁路线路带状地形图的测设，公路管线地形图的测设，配合测深仪可以⽤于
测⽔库地形图，航 海海洋测图等等。
3．放样程放样是测量⼀个应⽤分⽀，它要求通过⼀定⽅法采⽤⼀定仪器把⼈为设计好的点位在实地给标定出来，过去采⽤常规的放样⽅法
很多，如经纬仪交会放样，全站仪的边⾓放样等等，⼀般要放样出⼀个设计点位时，往往需要来回移动⽬南瓜禁忌
标，⽽且要2-3⼈操作，同时在放
样过程中还要求点间通视情况良好，在⽣产应⽤上效率不是很⾼，有时放样中遇到困难的情况会借助于很多⽅法才能放样，如果采⽤RTK技
术放样时，仅需把设计好的点位坐标输⼊到电⼦⼿簿中，背着GPS接收机，它会提醒你⾛到要放样点的位置，既迅速⼜⽅便，由于GPS是通
过坐标来直接放样的，⽽且精度很⾼也很均匀，因⽽在外业放样中效率会⼤⼤提⾼，且只需⼀个⼈操作。
三、⽆⼈机中的RTK
最近⼏年⽆⼈机市场可以说的上是⾮常⽕爆的，⽆⼈机公司也是数不胜数。⽆⼈机的应⽤场合也是⾮常之多的，农业、物流、安防、巡航、
测绘、航拍等等都得到了⾮常好的应⽤。同时⽆⼈机市场也催⽣了许多的配套设备的发展。RTK在⼯业⽆⼈机上的应⽤就是⼀个很好的例
⼦，他的精准性可以说的上是相当完美，在固定解状态定位精度是可以达到厘⽶级的。在这⾥就不对RTK系统如何去⼯作来做解析了，我们
这⾥主要讲的是如何去应⽤这个系统。
RTK的全名是叫载波相位差分，其应⽤依赖于基站的差分信号。再在接收机上求差解算坐标位置。这种解算出来的数据定位精度可以到达厘
⽶级，当然这个是相对基站的定位精度，因为基站获取⾃⾝的坐标属于单点位置，⽽单点位置本⾝就存在误差。
RTK⼀旦进⼊到固定解在这⾥⾯是有很多的数据可以利⽤，不⽌是位置哦，还有⾼度也是可以⽤的。不过对RTK的数据的可靠性还是⾮常重
要的，因为基本上市⾯上的RTK系统对数据的可靠性都是99.99%，还有就是中间差分数据链突然断掉了，这些都是需要去考虑的。所以还
是有⽐⽤利⽤RTK中的⼀些数据来进⾏判别，⽐如固定解的标志，位置⽅差等等，⼤家有兴趣可以⾃⼰去发掘，这个也是需要很多实验才能
够得出的。
我这⾥就不对这些个⽅案进⾏详细去描述，我这⾥只贴出⼏张图⽚，具体的如何去应⽤可以有很多的功能可以去开发的。这⾥我们贴出两个
参考⽅案，⼀个是基于普通⽆线的⽅式，这个主要是考虑移动性强，设计简单，缺点是基站⽆线覆盖范围⼩。还有⼀个是回复询盘
基于GSM⽹络⽅
案，这个⽅案应⽤性强，但是这个就类似于⼿机基站了，这个覆盖范围⼴(但是这个也不能太⼴了最好是<60km)，缺点是维护成本⾼，开发
周期长。
⽆线⽅案就⽐较简单，⼀个基站+⼀个⽆线模块就可以解决。
这个主要是把差分数据通过⽹络发送到服务器再分发到移动站终端，这个从长期的⾓度上来看是⽐较靠谱的，毕竟省了基站，⽽且这种差分
数据也是可以应⽤在很多的场合的。这个就对很多⽆⼈机应⽤的场合就提出了要求，就是需要好的⽹络才能通信顺畅，不过未来的发展全⾯
覆盖⽹络应该问题也不⼤。
RTK在⽆⼈机上的应⽤在⼀定程度上是⾮常重要的，毕竟这个是在天上飞，⼀旦有差池就九里香的养殖方法
掉下来，那样损失就⼤了。⽬前很多领域的⽆⼈机
都要求精准定位，⽐如农业⽆⼈机就要求在喷洒的时候不漏喷、不重喷，那么这就需要RTK系统了，也有很多的⽆⼈机的电⼦罗盘很容易受
到⼲扰，⽐如电⼒巡航就可以采⽤定位定向的RTK系统了。
部分引⽤：
