差分與RTK是個什么鬼?

差分就是把GPS的誤差想方設法分離出去。

GPS信號從遙遠的太空趕到地面,尤其要穿過電離層、路途上難免有差池。所以普通的GPS定位總有數米的誤差。

有天才的人類想到:可以在已知位置的參考點上裝上GPS,就能知道GPS的偏差。

將這個偏差用電臺發送給需要定位的GPS設備,用戶就可以獲得更精準的位置。
分析誤差的方式有定位結果(位置差分)、與衛星的距離(偽距差分)、

GPS的載波相位(載波相位差分,即RTK)。分析的越深入,就越麻煩、越貴,但是精度也更高。

差分不是都是厘米級

其實將無人機系統裝上差分GPS并不稀奇,許多科研院所都有這樣的項目,

但因為成本與需求問題并沒有多少投入商用。

最近一段時間差分似乎有種普及化的趨勢,

而且各家所使用的差分技術都是最復雜的RTK。
差分也分許多等級,之前用途比較廣泛的是偽距差分,

誤差半米左右;而RTK也分兩種:幾十厘米誤差的單頻RTK與厘米級的雙頻RTK。

雙頻GPS的意義是消除電離層誤差,所以雙頻RTK可以達到厘米級的定位精度。

一般廠家會宣稱其精度為:1cm+1ppm(與基準站距離的百萬分之一),

但是注意:這也是個理想值:只有在10公里以內才近似成立,與基準站距離遠了,精度也會迅速下降。

厘米級的設備未必有厘米級的精度

常用的這種差分設備都是與地面的基準站做校準,所以這些所謂的精度都不是相對地球的精度,

而是相對于基準站的精度?；鶞收疚恢貌粶室彩前状?。

基準站位置的確定大體有這么幾種方式:①建立在國家已知點上;

②建立在從國家已知點上引過來的點;

③建立在一個長期觀測的點上。

然而河北銘宇電子科技的技術人員卻對環球網無人機頻道表示:在外邊作業很少有能碰到國家已知點上。

只能選擇一個開闊的地方,如樓頂長期觀測。

業內人士表示:這就相當于多次測量求平均值,在20-30分鐘后結果會收斂;持續時間越長精度就越高。

但是最后依然會有米級誤差。

另外,差分依然要注意多路徑效應,也就是沒法攔住GPS信號“走冤枉路”。

所以差分GPS的基準站要在開闊的地方,最好在樓頂;無人機飛行也最好避開高大建筑物。

此外,定位精度是一方面、控制精度又是另一方面;飛控的可靠性還是一個方面。

光有精準的定位結果未必就能干好活兒。
 

夠用就好

差分很麻煩,而且很貴。即使是技術簡單、成本低廉的多旋翼飛控,加上差分也要數萬元。

但依然有許多無人機使用差分設備,各行業應用不是被“厘米級精度”的廣告語所吸引,而是秉承“夠用就好”的信條。

為無人機做差分之前就在航測(航空攝影測量)方面擁有廣泛的應用,配備精準的定位設備的無人機雖然采購成本高、

但是可以降低后期的使用成本。但測繪用的精確位置在拍完之后知道也不遲,所以用后處理的方法提高精度也可以。

還有許多雷達的標校也是以掛載龍伯球的無人機為靶標,雷達標校無人機也都掛載高精度的差分GPS/北斗定位系統。

但是雷達標校的特點是不關心絕對精度,只關心相對位置。

因為雷達的參考系是“雷達站心坐標系”,雷達以“自我為中心”,

所以基準站只要放在雷達站附近,隨便哪里都可以,精確位置不重要。

利用差分GPS還有一個比較有創意的運用:測向。

大型有人飛機、艦船等將兩端各裝個GPS天線可以實現側向;

而對于小尺寸的無人機使用高精度的差分技術也能做到,這個時候也不關心絕對精度、

而是只關心一個天線相對于另一個天線的位置。

而其它行業提高無人機的定位精度,還有一種效費比更高的方式:換一個性能好一點的GPS天線。