無人機測量的空中定位技術應用研究

韓月嬌

黑龍江工業(yè)學院

無人機測量的空中定位技術應用研究

韓月嬌

黑龍江工業(yè)學院

隨著科技的發(fā)展，無人機測量技術無論在軍事還是農(nóng)業(yè)還是地理勘探等多個領域發(fā)揮著越來越重要的作用。由于傳統(tǒng)的無線電定位系統(tǒng)，定位區(qū)域小，定位準確度低，定位速度慢等不足，所以現(xiàn)在開發(fā)的全球定位系統(tǒng)能很好地解決以上問題，為了將無人機測量技術更好的運用到實際中，本文著重分析實時相位差分定位技術（GPS-RTK）在現(xiàn)有的無人機測量空中應用效果，并且淺析其在應用過程中的優(yōu)缺點，提出合理的解決方法。

無人機測量；GPS-RTK；探析

一、前言

科學技術是第一生產(chǎn)力，各行各業(yè)都隨著科技的進步邁向新的階梯，在地質勘探領域，無人機測量將發(fā)揮愈加重要的作用。現(xiàn)在，國內(nèi)地質勘探主要是靠專業(yè)人員人工測繪，再加上航拍技術對地面進行拍攝修正，兩相結合得到需要的地形數(shù)據(jù)，但這種方法無法適應小地形和環(huán)境險峻的地方，專家試圖從現(xiàn)在軍事科技和通信技術中尋求突破，設想將GPS和無人機結合到一起，進行無人機測繪，這樣在控制就可以通過遠程控制完成數(shù)據(jù)獲取，大大提高效率和準確度。就目前而言，達到測繪要求的全球定位系統(tǒng)有動態(tài)后處理技術（GPS-PPK）和實時相位差分定位技術（GPS-RTK）這兩種。下面我們就對實時相位差分定位技術（GPS-RTK）進行淺析，闡述其在無人機測量的空中定位方法中的應用特點。

二、GPS-RTK在無人機空中定位的應用分析

隨著GPS技術的迅猛發(fā)展，實時相位差分定位技術（GPSRTK）在無人機測量的空中定位中的使用也越來越廣泛。實時相位差分定位技術（GPS-RTK）系統(tǒng)是通過基準站、流動站和通訊電臺三部分的配合，關鍵是用了載波全球定位測量，并且通過基準站和流動站的觀測數(shù)據(jù)對比減小誤差提高精度，達到準確定位。在多年的實際應用過程中，全球定位系統(tǒng)能很好地克服傳統(tǒng)儀器的弊端，但是實時相位差分定位技術（GPS-RTK）也有以下幾方面缺點。

1.受衛(wèi)星技術限制

在無人機測量過程中，如果使用GPS-RTK技術，那么對GPS系統(tǒng)的信號覆蓋率要求就比較高，但由于GPS自身的設計和技術缺陷，再加上測量要求的提高，目前的衛(wèi)星狀況、組成以及信號的強度都很難滿足需求。而且在一些特殊的地區(qū)，在某些時間段內(nèi)還會存在衛(wèi)星探測的盲區(qū)，這就為無人機測量技術留下很大的技術隱患。如何解決衛(wèi)星狀況對GPS-RTK技術在無人機測量中使用的限制也成為一個很重要的研究課題。

2.受電離層干擾影響

由于技術原因，衛(wèi)星在白天工作的時候，電離層對其干擾非常大，并且導致公用衛(wèi)星數(shù)量變少。這種情況就會讓GPS系統(tǒng)在開始工作時的初始化時間非常長或者無法進行初始化，進而影響無人機的工作，不能進行測量。根據(jù)實際應用經(jīng)驗，正午的時候由于電離層強度最高，不適合測量。

3.受衛(wèi)星電臺數(shù)據(jù)傳輸距離影響

將GPS-RTK技術應用到無人機測量中，意味著數(shù)據(jù)傳輸需要在衛(wèi)星系統(tǒng)、無人機、地面接收系統(tǒng)三者間傳輸，期間受到外界影響的可能就很大，無論是天氣還是對信號有屏蔽效果的高山、建筑等，都會很大程度下影響無人機的工作狀況，減小有效工作半徑和測量精度。在實際應用中就發(fā)現(xiàn)GPS-RTK技術需要在較小半徑下工作，超過半徑，會讓測量數(shù)據(jù)誤差超標，可靠度不能達到100%，相比較而言，在這些影響下，GPS-RTK技術的可靠度和穩(wěn)定性還不及全站儀的高。

4.受高空異常條件的限制

現(xiàn)在使用無人機測量的工作大都是工作人員難以親自深入的地區(qū)，所以GPS-RTK技術就顯得尤為重要。GPS-RTK工作的時候需要進行準確的高空轉換，但是我國現(xiàn)在的高空有問題的地方都集中分布在山區(qū)，很多都是人跡未至存在數(shù)據(jù)空白，這就讓GPS-RTK在無人機測量時面臨很大的技術難題，不僅影響測量精度，而且由于測量工作的環(huán)境復雜，導致無人機測量系統(tǒng)與衛(wèi)星系統(tǒng)之間的信號傳遞也有很大的障礙，可能會因為系統(tǒng)初始化困難導致測量無法繼續(xù)。

三、提高GPS-RTK技術在無人機測量的作業(yè)效率的方法

GPS-RTK技術的定位精度高,沒有誤差積累、全天候作業(yè)、RTK作業(yè)自動化、集成化程度高這些優(yōu)點我們就不加多言，應為這些傳統(tǒng)測量技術無法比擬的優(yōu)點GPS-RTK技術才迅速風靡。對于上面說到的GPS-RTK技術在無人機測量中的缺點,我們在實踐中也總結出一下幾種改良優(yōu)化的方法，來彌補其實踐應用的不足，提高測量工作的效率。

1.熟悉儀器特征

為了詳細了解測量設備的實際精度、測量誤差和工作范圍等系列參數(shù)，我們設計各種實驗條件，對設備進行多次試驗，熟悉記錄實驗設備的運行數(shù)據(jù)。在試驗中我們清楚諒解設備的正常工作要求，在哪種條件下性能最好，狀態(tài)最佳，以及初始化的時間等重要數(shù)據(jù)，讓我們在實際操作中更加方便。

2.選擇合適的基準站

基準站與流動站的配合是確保測量數(shù)據(jù)準確度的關鍵部分，所以在測量過程中選擇合適的基準站至關重要?；鶞庶c要盡量高，有利于接收衛(wèi)星信號和數(shù)據(jù)信息的傳遞。流動站和基準站之間的距離不要太遠，控制在GPS-RTK技術要求工作班半徑內(nèi)，這樣就避免出現(xiàn)工作盲區(qū)，出現(xiàn)大的測量誤差。同時基準站附近避免受到電磁干擾，以提高測量精度。

3.在適當?shù)臅r間工作

應為電離層對工作系統(tǒng)的影響很大，我們要合理的通過工作時間的變化來降低其影響。利用衛(wèi)星分布圖合理規(guī)劃測量時間和地區(qū)，提高工作效率。

四、結論

在以上的分析中可以得出，雖然GPS-RTK技術有一些缺陷，但是在無人機測量的空中定位技術中還是能發(fā)揮很大作用，只要在合適條件下使用，就能很大程度上提高無人機測量的工作效率。也希望能有更加好的空中定位技術應用到無人機測量工作中。

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