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拓攻百科 | GPS、北斗卫星、千寻位置、RTK定位原理解析

发布日期:2018-07-18  来源:拓攻农业我要投稿我要评论

  GPS定位系统在无人机植保作业中发挥了很大的作用,但是小编发现,很多人不太清楚GPS、北斗卫星、千寻位置以及RTK到底有何区别,它们的定位原理又是怎样的?别急,小编这就来详细解析给你看。

  GPS

  GPS:利用GPS定位卫星,在全球范围内实时进行定位、导航的系统,称为全球卫星定位系统,简称GPS。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统,能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息,是卫星通信技术在导航领域的应用典范,它极大地提高了地球社会的信息化水平,有力地推动了数字经济的发展。

  GPS定位原理:24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上,以12小时的周期环绕地球运行,使得在任意时刻,在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。

  由于卫星的位置精确可知,在GPS观测中,卫星到接收机的距离,利用三维坐标中的距离公式,利用3颗卫星,就可以组成3个方程式,解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差,实际上有4个未知数,X、Y、Z和钟差,因而需要引入第4颗卫星,形成4个方程式进行求解,从而得到观测点的经纬度和高程。

  事实上,接收机往往可以锁住4颗以上的卫星,这时,接收机可按卫星的星座分布分成若干组,每组4颗,然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位,从而提高精度。普通大众使用的定位主要分为GPS单点定位,精度是米级,10米级。

  北斗卫星

  北斗卫星定义:是我国自主研发,利用地球同步卫星为用户提供全天候、区域性的卫星定位。也是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具短报文通信能力。“北斗一号”卫星导航定位系统,不受通讯信号和空间距离的影响,一台主指挥机进行卫星定位后,可连接多部类似手机的“北斗一号”终端机,终端机每次可编写40多字的短信发送到指定手机上,非常有利于震区的救援信息传递。

  北斗卫星定位原理:根据接收到的卫星信号,先计算卫星的位置,卫星与接收机的距离。这两个知道了,接收机所有可能的位置就是以卫星为球心,以距离为单位的球。四个球的交点就是接收机的位置。所以理论上最少用四颗卫星可以实现定位。当然,实际上最少三颗卫星就可以实现定位,因为另一个远离地球表面的点可以排除。卫星数越多,定位越准确。和GPS略有不同的是,北斗用户可以和卫星进行短消息通信,但有发射功率要求,所以主要用于车载和船舶等。

  千寻位置

  千寻位置定义:千寻位置提供全国最大范围的精准定位服务。目前大众使用的美国GPS导航定位精度是5~10米级的,而兼容北斗/GPS双模的大众导航终端定位精度大部分也在3~5米左右,千寻位置通过地基增强系统,已经可以将定位精度提升到厘米级、甚至是静态毫米级。

  千寻位置定位原理:千寻位置和GPS是不同的概念;GPS主要通过卫星去定位,没有任何定位增强系统,而由于信号传播有误差,所以定位精度在米级;千寻位置在各个地区搭建基站,而基站的目的主要是将卫星发过来的信息误差进行修改,使得定位更加准确;因此千寻位置需要配合卫星完成精准定位;精度级别在厘米级别。千寻位置将引入全国CORS网,引入差分定位系统,对坐标进行改正,精度可为亚米级,厘米级。

  小编在这偷偷告诉你,其实拓攻在很早之前就已经接入了千寻网络位置服务,使得植保无人机在农业应用中具有低成本、易操作、效率高等优势。

  RTK

  RTK定义:RTK(Real - time kinematic,实时动态)载波相位差分技术,是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法,将基准站采集的载波相位发给用户接收机,进行求差解算坐标。这是一种新的常用的GPS测量方法,以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度,而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法,它采用了载波相位动态实时差分方法,是GPS应用的重大里程碑,它的出现为工程放样、地形测图,各种控制测量带来了新曙光,极大地提高了外业作业效率。

  RTK定位原理:基准站建在已知或未知点上;基准站接收到的卫星信号通过无线通信网实时发给用户;用户接收机将接收到的卫星信号和收到基准站信号实时联合解算,求得基准站和流动站间坐标增量(基线向量)。站间距30公里,平面精度1-2厘米。RTK是实时动态差分,精度达到厘米级,也就是说RTK是GPS的一种应用方法。

  相信各位对这四种定位有了初步的了解,下面小编着重讲一下,咱们飞防植保人员常用的RTK,到底有何优点呢?

  RTK技术的优点

  1、作业效率高

  在一般的地形地势下,高质量的RTK设站一次即可测完5km半径的测区,大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数,仅需一人操作,每个放样点只需要停留1~2秒,就可以完成作业,其精度和效率是常规测量所无法比拟的。

  2、定位精度高,没有误差积累

  只要满足RTK的基本工作条件,在一定的作业半径范围内(一般为5km),RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级,且不存在误差积累。

  3、全天候作业

  RTK技术不要求两点间满足光学通视,只需要满足“电磁波通视和对空通视的要求”,因此和传统测量相比,RTK技术作业受限因素少,几乎可以全天候作业。

  4、RTK作业自动化、集成化程度高

  RTK可胜任各种测绘外业。流动站配备高效手持操作手簿,内置专业软件可自动实现多种测绘功能,,减少人为误差,保证了作业精度。

 
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