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PPK 無人機空間定位的祕密武器

如果要聊無人機的空間定位技術,現在提到RTK(實時差分動態定位技術),相信大家都不陌生。從大疆創新公司去年推出的M600PRO到今年的M200系列都配置了RTK定位裝置。

正是因為RTK賦予了無人機實時獲取高精度空間位置資訊的能力,無人機在未來的行業應用中將更精準的完成更復雜的任務。這也是區分航拍無人機與行業無人機的重要指標之一。

目前高質量的RTK在小範圍或者開闊的區域,理想作業半徑可以達到10km,但在實際作業中,由於受到電臺功率及資料鏈傳輸質量的影響,有效距離比標稱的要小很多。

根據實際作業經驗,基準站和流動站之間的距離最好限制在5 km以內,所以在大範圍無人機航測工作中,RTK的優勢就不太明顯,動態測量資料後處理PPK技術(Post Processing Kinematic)因此應運而生。

作為RTK技術的重要發展,PPK採用快速求整週模糊度的技術,利用2-5個曆元觀測值就可以得到釐米級的三維座標,不受通訊及地形的限制,且作業半徑可以達到30km以上。

PPK的工作原理

利用進行同步觀測的1臺GPS基準站和至少1臺GPS流動站對衛星的載波相位觀測量資料進行採集,在計算機中利用GPS處理軟體進行現象組合,形成虛擬的載波相位觀測量值,確定接收機釐米級的相對位置,然後進行座標轉換得到流動站在地方座標系中的座標。

RTK的工作原理

在基準站上設定1臺GPS接收機,對所有可見GPS衛星進行連續觀測,並將其觀測資料通過無線電傳輸裝置,實時傳送給流動站。流動站根據相對定位原理,實時解算整週模糊度未知數並計算顯示流動站的三維座標及其精度。

RTK技術與PPK技術比較

RTK與PPK精度比較

從資料對比中,可以看出兩種作業模式在測量精度上相差無幾。在小範圍的作業區域內,RTK作業效率高,且可以實時提供高精度位置資訊。在長距離大範圍的作業區域內,尤其是帶狀區域,比如輸電線路、公路、鐵路、油氣管道,PPK將是最佳選擇。

PPK無人機

Bramor無人機由C-ASTRAL公司製造,是一款效能優秀的軍品轉民品的飛機。其電動驅動最大航行時間210分鐘,最大航程150km,整合PPK高精度差分系統。

DT18無人機由delair-tech公司製造,電動驅動最大航行時間105分鐘,最大航程100km,整合PPK高精度差分系統。

CW-10大鵬無人機由成都縱橫自動化技術有限公司製造,電動驅動最大航行時間90分鐘,巡航速度20m/s,同時整合PPK/RTK高精度差分系統。

PPK板卡

Tersus GNSS公司近期推出了全新的GNSS PPK板Precis-BX316R,該板卡支援對GPS L1 / L2,GLONASS G1 / G2和BDS B1 / B2衛星的雙通道同步觀測。板載SD卡提供高達32GB的儲存空間,方便使用者收集後處理資料。同時支援相機快門同步,適配pixhawk和其他自駕儀。有興趣的機友可以自己組裝帶有PPK功能的無人機。

圖片和資料來自於文獻和網路