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RTK与植保无人机的不解之缘

发布日期:2017-12-31我要投稿我要评论

  1911年,德国林务官阿尔福莱德齐梅尔曼在世界上首次利用有人驾驶的飞机喷洒液体和粉末农药,以防治森林病虫害。1918年,美国第一次使用有人驾驶飞机喷施农药灭杀棉花虫害。自此,有人驾驶的航空施药拉开了历史序幕。

  近两年來,越来越多的无人机“飞”入农田,成为了农业植保的新「神器」。作为导航定位系统,既是无人机实现自主飞行的关键,也是其进行各项植保作业的基础。

  目前无人机大多采用基于GPS的组合导航技术,但GPS定位误差带来的「坑」早已在行业内饱受诟病。在植保无人机中RTK将无人机定位精度从米级提升至厘米级,成为了无人机技术突破中的一匹「黑马」。但近来有「砖家」提出质疑,农业植保领域真的需要使用比GPS定位更精准、但价格不「亲民」的RTK技术吗?我们不妨来了解RTK在农业领域的应用。

RTK与植保无人机的不解之缘

  RTK(Real - time kinematic)是实时动态定位的英文简称,我们使用的载波相位差分定位是一种广泛应用于高精度定位的成熟的相对定位技术。目的是为了消除或减小单点绝对定位中无法避免的定位误差。在卫星导航系统中,能引起定位误差的因素有多种,所有的这些都可以归纳为导航电磁波信号传播过程和接收过程中时间的误差,这些因素包括:测站站钟误差、卫星星钟误差、电离层影响、对流层影响、太阳光压、星历误差等多种因素;使用多个测站的观测数据,建立观测方程、然后对这些观测方程求差处理就可以消除大部分公共误差,从而可以解算出非常精确的定位信息,这就是差分相对定位的优异之处。

  农业领域中使用的RTK技术是一种兼顾实行性和高精度的方案,通过基准站和飞机上安装的导航信号接收机(移动站)对卫星导航信号同步接收,移动站实时获取基准站的观测数据或者修正数据,经行相应的数学处理得到定位信息,用于无人机导航

  RTK对于植保无人机的作用

  在农业植保领域,大家都已经知道它能为无人机提高定位精度,降低飞行误差。 飞机在作业时获取到的航线坐标并不是一条直线,而是一个有宽度的区域,如果使用GPS定位进行航线作业,则区域的宽度在0-10米的范围内,此时飞机实际飞行的轨迹将会是一条歪歪扭扭的曲线,并且每一次飞行的曲线都不一致,很有可能会导致重喷、漏喷,且无法杜绝。

  而使用RTK技术时,航线将是一个0-10厘米宽度的区域,与GPS相比,RTK基本等于是直线飞行,弯曲的幅度很小,因此喷洒的效果将更均匀可控。 在一些垄间距较大的田间作业时,如发生的偏移较大,甚至可能产生作物本身大部分漏喷和土地污染等次生危害,总而言之,RTK通过大幅提高定位精度来拓宽GPS定位技术的应用场景。 在未来的农田里,RTK也会有更多产生作用的地方。它将融入作物生长的每一个阶段,帮助我们实时获取农田中任意位置的时间和空间信息,再搭配对应的设备,实现定时、定点、定量的农药化肥投放,取得最佳的经济效益和环境效益。除了植保作业外,高精度的实时定位还可以协助农村土地测量、确权和提供其他农田中的无人自动化设备高精度导航与数据服务。

  在植保无人机使用RTK技术有哪些问题?

  1、基站的位置和它与移动站的距离会对RTK的定位精度产生直接影响。基准站应尽量架设在开阔的地带,太阳能直射到的地方。尽量远离高大的建筑物以及水面。

  2、RTK技术的本身,是依赖于GPS卫星信号定位的,它定位时需要至少四颗以上卫星的载波相位观测数据,一般开阔的室外区域基本都能满足要求,基准站的初始化需要较强的卫星信号。基准站和观测站应远离光滑的地面、水面、盐碱滩、玻璃幕墙等可以产生强烈反射信号的地方,接收机天线应该具备较强的多径抑制能力。太阳活动(黑子、耀斑、太阳风)会对电离层造成难以计算的影响也会影响定位精度。

  3、RTK价格偏高,真的值得消费者掏钱买单吗?

  的确,RTK由于技术门槛高,价格并不「亲民」,市面上一套优质RTK系统的价格可能相当于一台植保无人机了。但是,仅仅因为价格偏高,就足以成为拒绝使用新技术的理由吗?

  七八十年代,电脑刚在国内出现时,也是大几千甚至上万的「天价」。使用电脑的第一批用户中,很多利用这一新工具,发现了更多创造更大价值的机会。一台大型的农业机械设备,价格可达几十万甚至上百万,但农业机械化的第一批践行者,因为最快地走上了精准、高效生产之路,从而最早实现了发家致富。

  有时候,价格不是问题,关键在于你买的产品能否给你带来相应的价值回报。聪明的消费者,不如拿出账本好好算一算,一台新设备的使用,能在多大程度上提高作业效率,能为你节省多少生产成本。

  农业植保服务的成本主要包括人工成本和设备成本。使用普通GPS的植保机,由于无法实现完全自动的高精度飞行,需要三名操作人员,包括飞手、安全员和地勤,缺一不可。而一套装有高精度RTK系统的植保机,只需一名操作人员即可完成全套作业,人工成本降低至过去的三分之一。

 
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标签:  RTK技术
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