芻議無人機測量的空中定位技術

江偉 王勝男 仲文華

摘要：伴隨著科學技術以及經濟等方面的發(fā)展以及進步，在社會當中有大量新型測量措施涌現(xiàn)了出來，而無人機的測量方式就是一類現(xiàn)代化高科技的測量措施。這篇文章主要是對于無人機測量當中空中定位的相關工藝實施進行了一定的剖析處理，涵蓋了GPS-PPK以及GPS-RTK這兩類測量工藝，對于這兩類測量工藝的系統(tǒng)組成、工作原理、精度剖析還有控制范圍進行相應的剖析，希望可以促使在今后的發(fā)展當中得到更好的運用，使其可以為國家社會建設方面相應的工作來做出巨大的貢獻。

關鍵詞：無人機測量；空中定位技術

[Abstract]With the development and progress of science and technology as well as economy，a large number of new measurement measures have emerged in society. The measurement method of UAV is a kind of modern high-tech measurement measures. This article mainly carries on the certain analysis processing to the unmanned aerial vehicle survey mid-air positioning correlation craft implementation，has covered the GPS-PPK and the GPS-RTK two kinds of survey craft，carries on the corresponding analysis to these two kinds of survey craft system composition，the work principle，the precision analysis as well as the control scope，hoped can urge In the future development will be better used，so that it can make a great contribution to the corresponding work of national social construction.

[Keywords]：UAV measurement；Air positioning technology

1引言

無人機因為他自己大量的長處已變成了各個國家競相研究發(fā)展一部分。在一方面無人機有著不易發(fā)現(xiàn)、體積小以及機動靈活等優(yōu)勢，能夠于敵占區(qū)域的上空實施長時間的低空偵察工作；在另外的方面無人機能夠攜帶著多類的傳感器，可以供給出多類形式的高分辨率目標信息數(shù)據(jù)；還有無人機的造價較為低廉，有著經濟以及安全等特征。

在當今時代，科學技術工藝在持續(xù)的發(fā)展進步，而且在地形測量這個領域也有著更多的可用方式以及工藝，這其中的無人機測量就是一類極為關鍵地形測量的措施，于全部的地形測量方面發(fā)揮著極為關鍵的作用。不過受到各類條件的制約以及作用，目前的無人機測量工作主要還是利用著航攝工藝，經過對于地面像控點的修正來獲得到相應地形數(shù)據(jù)信息，這類測量措施很難與小比例尺地形測量的精度需要相適應。所以，相應領域技術專家以及學者就對此開始了相關的研究分析，看其是不是存有一類方式，能夠和GPS+測深裝置對于水下地形方面測量是一樣的，來使得在天空當中對于陸地地形進行測量得到實現(xiàn)，于這種研究之下，所以就有各類設想以及假想涌現(xiàn)出來，就像是運用著旋翼的無人機來當做空中的載體、運用著GPS技術實施空中定位以及運用著激光測距等多種方式。于這種體系當中，一定得保證GPS技術精度能夠達到厘米級的級別。就當前而言，在真正意義上達到厘米級的測量精度GPS測量工藝主要涵蓋了兩個，其分別為GPS-PPK以及GPS-RTK這兩個，該篇文章便是對于這兩類測量工藝實施討論，希望可以找到更為適當?shù)挠迷贕PS進行空中定位的措施。

2 GPS-PPK工藝以及GPS-RTK工藝工作原理剖析

GPS-PPK工藝也就是指的動態(tài)后的處理工藝，為一類經過載波相位來展開的事后差分 GPS定位工藝。GPS-PPK工藝工作的原理如下面的內容：經過正在實施同步觀測一個基準站的接收機和一個或者是大于一個流動的接收機來對于衛(wèi)星載波相位進行相應測量觀測，在事后運用著GPS的處理軟件于計算機當中來對其實施線性的組合，進而獲得虛擬性載波相位的觀測量數(shù)值，而且將接收機間所達成厘米級相對的位置給確定出來，最終再依照坐標的轉換來獲得于地方的坐標系當中流動站坐標的所處位置。

GPS-RTK工藝也就是指的實時相位的差分定位工藝，這種技術工作的原理如面下述：把一套無線電的通訊體系增至兩個GPS接收機間，把相對獨立兩臺或者是大于兩臺GPS的接收機給組合成為一個有機的整體，再安置于基準站上，就是指的已知點上GPS的接收機，運用著電臺把觀測所獲得信息以及測站點的數(shù)據(jù)傳輸至移動站當中，而這一個移動站就是指的流動站，再后來流動站把由基準站所獲得載波觀測的信號還有流動站其自己觀測獲得載波信號進行差分的處理，從而也就可以解算獲得兩站間基本的向量，在最終再將事先所輸入投影參數(shù)以及坐標的轉化參數(shù)給結合起來，也就能夠獲得相應的流動站三維坐標的數(shù)據(jù)信息。

由上述兩者工作的原理能夠得到，假如是運用著GPS-RTK工藝，其機載電腦能夠對于GPS所供給出的通過養(yǎng)分分析處理實時的坐標位置直接給出；運用著GPS-PPK工藝，其機載電腦僅僅可以對于GPS所接收到的位置資料進行相關的記錄，還需回到地面上，經過數(shù)據(jù)的處理工作，才可以得到飛行器其當時坐標的具體位置。所以說兩類方式均可以使無人機的測量需求得到滿足。

目標的無人機經過數(shù)傳的電臺能夠實時的收到各個站點位置參數(shù)還有測距的信息數(shù)據(jù)參數(shù)，還有目標目前所預估位置的信息數(shù)據(jù)參數(shù)，經過對于目標的定位算法處理，來計算得到自身真實的位置信息數(shù)據(jù)，實施緊急的導航工作。在后續(xù)還能夠采取軟件進行升級的措施，來使得卡爾曼的濾波預測工藝得到增強，提升目標短時間的丟失以及重捕獲功能，來進一步使得目標定位工藝得到提升。

3 GPS-PPK工藝和GPS-RTK工藝系統(tǒng)構成

GPS-PPK體系構成成分中主要涵蓋了流動站以及基準站，而GPS-RTK體系的構成成分主要是涵蓋了流動站、基準站還有通訊電臺。所以能夠得到，在這兩技術間其最大差異就是具有著無通訊電臺的模塊。這對無人機而言，他的續(xù)航水平以及他的載重量間具有緊密的聯(lián)系，其載重量愈小，那么他的續(xù)航水平就會愈強大。所以GPS-PPK體系當中僅僅存在兩構成成分，他的重量與GPS-RTK相比較更加的輕盈，且他的用電量也減少了，所以無人機更加適于運用GPS-PPK體系。

4 GPS-RTK技術以及GPS-PPK技術所控制的范圍

GPS-RTK體系運用的為實時相位的差分定位方式，其需要來對基準站進行相應的架設，而且運用著電臺來實時的對于數(shù)據(jù)信息進行傳輸，能夠實時獲得待測點其精準的坐標位置，其有效的距離能夠達到15km。而GPS-PPK體系所運用的為動態(tài)測量之后的處理方式，其需要有參考站來對于GPS數(shù)據(jù)信息進行相關的記錄，不過不需要運用電臺進行實時的傳輸處理，以及事后的處理等工作，而且還不需要對于電離層的影響作用進行考慮，其有效的距離達到了80km還要多。

因為運用著無人機來對于地形等方面進行相關的測量工作，遭受到無人機方面續(xù)航水平的制約，通常其不會比5km大，所以，這兩者均可以使得工作方面得到一定的滿足。不過由于GPS-RTK工藝運用著無線電臺進行通訊，有可能會遭受意外信號所帶來的各種干擾情況，但是對于定位的精度問題有一定的影響，GPS-PPK工藝更加適用在無人機空中的定位工作。

5 GPS-RTK技術與GPS-PPK技術的精度剖析

GPS-RTK工藝以及GPS-PPK工藝均是建立于基準站以及流動站誤差強烈的這種基礎上面，伴隨基準站以及流動站間的距離逐漸加大，他的誤差類似性會愈來愈差，而且定位的精度狀況也會愈來愈低。還有數(shù)據(jù)通信問題也會遭受作用的距離而得到拉長，以及干攏因素所帶來的影響狀況。GPS-PPK工藝因為不會遭受到通訊因素的干擾，所以會更加具有優(yōu)點。

6 GPS-RTK技術以及GPS-PPK技術實測數(shù)據(jù)信息的比較

為對于GPS-PPK體系的精度進行相關的驗證，在某個城市的一個工地實施一次GPS-RTK技術以及GPS-PPK技術數(shù)據(jù)信息的采集比較，其測量的結果如下面表1所示。在表1內能夠得到，GPS-PPK技術和GPS-RTK技術同樣是有著穩(wěn)定平面的定位水平，其最大點位差是 0.023m，有著非常高的精準度；于小范圍區(qū)域之內，是不對高程異常作用進行影響的，GPS-PPK技術同樣也可以對測點高程進行精密的測量，GPS-PPK工藝高程和GPS-RTK工藝高程來比較，其高程的差值最大是0.039m。在這些統(tǒng)計的信息數(shù)據(jù)當中能夠確定出：GPS-PPK技術以及GPS-RTK技術均可以使得無人機的空中定位需要得到滿足。

7結束語

總的來說，依據(jù)上述討論我們能夠得到GPS-PPK工藝以及GPS-RTK工藝均能夠運用至無人機測量當中，不過相比較而言，GPS-PPK工藝優(yōu)勢是更為明顯，他不僅僅是重量得到了有效的減輕以及用電量得到有效降低，還有其不會遭受到電臺控制的范圍制約，使得電臺干擾對于精度帶來的影響有效的降低了，所以相對來說其更為適用于無人機測量當中。

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