RTK差分定位应用

RTK,即实时动态差分定位技术,是在GPS定位系统的基础上进一步提升了定位精度。该技术通过架设一个地面基站来实现误差的分离与校正。地面基站由于其固定位置,能够准确获取其真实的地理位置信息,并与从卫星接收到的定位信息进行对比。通过这一对比过程,基站能够计算出GPS定位存在的误差。

随后,这些计算出的误差数据会通过GPRS(这里应更正为GPRS的准确表述,即通用分组无线服务技术,但通常我们可能指的是通过无线方式,如电台或运营商的数据网络,进行差分数据的实时传输)以无线传送的形式被发送给移动站。移动站,如无人机等,在接收到这些误差数据后,会利用这些信息进行误差纠正,即对从卫星获得的原始定位数据进行解算和调整,从而得到更为精确的位置信息。

图片

一、定位模块

无人机RTK差分定位系统通常由GPS接收机、差分数据接收模块、数据处理单元等组成。GPS接收机负责接收卫星信号,差分数据接收模块则负责接收来自基站的误差数据。数据处理单元则负责将这些数据进行整合处理,最终输出高精度的位置信息。

二、基站与流动站配置

基站通常被固定在一个已知精确位置的地面上,负责接收卫星信号并计算定位误差。流动站(如无人机)则搭载有差分定位模块,能够接收来自基站的误差数据并进行自我校正。基站与流动站之间需要通过无线方式进行数据通信,以确保误差数据的实时传输。

RTK 流动站的常用指令为:MODE ROVER、SAVECONFIG

三、GPS数据的接收

在RTK差分定位系统中,GPS数据的接收是关键环节之一。无论是基站还是流动站,都需要通过GPS接收机接收来自卫星的信号。这些信号包含了卫星的位置、时间等信息,是后续进行定位解算的基础。有效的数据无非就是定位数据、经纬度数据、可见卫星数和参与定位卫星数。

GPGGA:GPS定位信息(输出定位的时间、位置与相关的定位数据)

GPGSA:当前卫星信息(输出接收机工作方式,参与定位的卫星以及DOP值等信息)

GPGSV:可见卫星信息(输出可见卫星数量,卫星编号、仰角、方位角和信比)

四、GPS数据的处理

接收到GPS数据后,需要进行一系列的处理工作。基站会首先计算出定位误差,并将这些误差数据发送给流动站。流动站则利用这些误差数据进行自我校正,通过复杂的算法计算出更为精确的位置信息。这些处理过程需要在短时间内完成,以确保无人机等移动平台能够实时获得高精度定位结果。

1.经纬度数据转换

将经纬度数据转换为厘米单位,便于计算实际距离。涉及到GIS地理信息系统中的坐标转换算法。

2.计算距离和航向偏差

项目需要计算当前距离与目标距离的直线距离,以及当前航向与指向目标航向的偏差。所以需要一些数学运算:经纬度像弧度的转换。

为什么需要将经纬度转为弧度,是因为三角函数通常在弧度制下运算,而经纬度数据通常以度为单位。转换的公式:弧度=度*pai/180.

(图片源自网络,侵删