【無人機 學習筆記 4】GPS與RTK技術
什麼是RTK技術
常規的GPS測量方法，如靜態、快速靜態、動態測量都需要事後進行解算才能獲得釐米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到釐米級定位精度的測量方法，它採用了載波相位動態實時差分（Real - time kinematic）方法，是GPS應用的重大里程碑，它的出現為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業作業效率。
高精度的GPS測量必須採用載波相位觀測值，RTK定位技術就是基於載波相位觀測值的實時動態定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定座標系中的三維定位結果，並達到釐米級精度。在RTK作業模式下，基準站通過資料鏈將其觀測值和測站座標資訊一起傳送給流動站。流動站不僅通過資料鏈接收來自基準站的資料，還要採集GPS觀測資料，並在系統內組成差分觀測值進行實時處理，同時給出釐米級定位結果，歷時不到一秒鐘。流動站可處於靜止狀態，也可處於運動狀態；可在固定點上先進行初始化後再進入動態作業，也可在動態條件下直接開機，並在動態環境下完成周模糊度的搜尋求解。在整週末知數解固定後，即可進行每個曆元的實時處理，只要能保持四顆以上衛星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動站可隨時給出釐米級定位結果。 RTK技術的關鍵在於資料處理技術和資料傳輸技術，RTK定位時要求基準站接收機實時地把觀測資料（偽距觀測值，相位觀測值）及已知資料傳輸給流動站接收機，資料量比較大，一般都要求9600的波特率，這在無線電上不難實現。
GPS接收機如何分類
GPS衛星傳送的導航定位訊號，是一種可供無數使用者共享的資訊資源。對於陸地、海洋和空間的廣大使用者，只要使用者擁有能夠接收、跟蹤、變換和測量GPS訊號的接收裝置，即GPS訊號接收機。可以在任何時候用GPS訊號進行導航定位測量。根據使用目的的不同， 使用者要求的GPS訊號接收機也各有差異。目前世界上已有幾十家工廠生產GPS接收機， 產品也有幾百種。這些產品可以按照原理、用途、功能等來分類。
按接收機的用途分類
導航型接收機 此型別接收機主要用於運動載體的導航，它可以實時給出載體的位置和速度。這類接收機 一般採用C/A碼偽距測量，單點實時定位精度較低，一般為±25mm，有SA影響時為±100mm。 這類接收機價格便宜，應用廣泛。根據應用領域的不同，此類接收機還可以進一步分為：車載型--用於車輛導航定位； 航海型--用於船舶導航定位； 航空型--用於飛機導航定位。由於飛機執行速度快，因此，在航空上用的接收機要求能適應高速運動。星載型--用於衛星的導航定位。由於衛星的速度高達 7km/s以上，因此對接收機的要求更高。
測地型接收機 測地型接收機主要用於精密大地測量和精密工程測量。定位精度高。儀器結構複雜，價格較貴。
授時型接收機 這類接收機主要利用GPS衛星提供的高精度時間標準進行授時，常用於天文臺及無線電通訊中時間同步。
按接收機的載波頻率分類
單頻接收機 單頻接收機只能接收L1載波訊號，測定載波相位觀測值進行定位。由於不能有效消除 電離層延遲影響，單頻接收機只適用於短基線（<15km）的精密定位。 雙頻接收機 雙頻接收機可以同時接收L1，L2載波訊號。利用雙頻對電離層延遲的不一樣，可以消除電離層 對電磁波訊號的延遲的影響，因此雙頻接收機可用於長達幾千公里的精密定位。
按接收機通道數分類
GPS接收機能同時接收多顆GPS衛星的訊號，為了分離接收到的不同衛星的訊號，以實現對衛星訊號的跟蹤、處理和量測，具有這樣功能的器件稱為天線訊號通道。根據接收機所具有的通道種類可分為： 多通道接收機 序貫通道接收機 多路多用通道接收機 按接收機工作原理分類
碼相關型接收機 碼相關型接收機是利用碼相關技術得到偽距觀測值。
平方型接收機 平方型接收機是利用載波訊號的平方技術去掉調製訊號,來恢復完整的載波訊號 通過相位計測定接收機內產生的載波訊號與接收到的載波訊號之間的相位差，測定偽距觀測值。
混合型接收機 這種儀器是綜合上述兩種接收機的優點，既可以得到碼相位偽距，也可以得到載波相位觀測值。 幹
涉型接收機 這種接收機是將GPS衛星作為射電源，採用干涉測量方法，測定兩個測站間距離。
RTK技術如何應用
1．各種控制測量 傳統的大地測量、工程控制測量採用三角網、導線網方法來施測，不僅費工費時，要求點間通視，而且精度分佈不均勻，且在外業不知精度如何，採用常規的GPS 靜態測量、快速靜態、偽動態方法，在外業測設過程中不能實時知道定位精度，如果測設完成後，回到內業處理後發現精度不合要求，還必須返測，而採用RTK來進行控制測量，能夠實時知道定位精度，如果點位精度要求滿足了，使用者就可以停止觀測了，而且知道觀測質量如何，這樣可以大大提高作業效率。如果把RTK用於公路控制測量、電子線路控制測量、水利工程控制測量、大地測量、則不僅可以大大減少人力強度、節省費用，而且大大提高工作效率，測一個控制點在幾分鐘甚至於幾秒鐘內就可完成。
2．地形測圖 過去測地形圖時一般首先要在測區建立圖根控制點，然後在圖根控制點上架上全站儀或經緯儀配合小平板測圖，現在發展到外業用全站儀和電子手簿配合地物編碼，利用大比例尺測圖軟體來進行測圖，甚至於發展到最近的外業電子平板測圖等等，都要求在測站上測四周的地形地貌等碎部點，這些碎部點都與測站通視，而且一般要求至少2-3人操作，需要在拼圖時一旦精度不合要求還得到外業去返測，現在採用RTK時，僅需一人揹著儀器在要測的地形地貌碎部點呆上一二秒種，並同時輸入特徵編碼，通過手簿可以實時知道點位精度，把一個區域測完後回到室內，由專業的軟體介面就可以輸出所要求的地形圖，這樣用RTK僅需一人操作，不要求點間通視，大大提高了工作效率，採用RTK配合電子手簿可以測設各種地形圖，如普通測圖、鐵路線路帶狀地形圖的測設，公路管線地形圖的測設，配合測深儀可以用於測水庫地形圖，航 海海洋測圖等等。
3．放樣程放樣是測量一個應用分支，它要求通過一定方法採用一定儀器把人為設計好的點位在實地給標定出來，過去採用常規的放樣方法很多，如經緯儀交會放樣，全站儀的邊角放樣等等，一般要放樣出一個設計點位時，往往需要來回移動目標，而且要2-3人操作，同時在放樣過程中還要求點間通視情況良好，在生產應用上效率不是很高，有時放樣中遇到困難的情況會藉助於很多方法才能放樣，如果採用RTK技術放樣時，僅需把設計好的點位座標輸入到電子手簿中，揹著GPS接收機，它會提醒你走到要放樣點的位置，既迅速又方便，由於GPS是通過座標來直接放樣的，而且精度很高也很均勻，因而在外業放樣中效率會大大提高，且只需一個人操作。