刍议无人机测量的空中定位技术

江伟 王胜男 仲文华

摘要：伴随着科学技术以及经济等方面的发展以及进步，在社会当中有大量新型测量措施涌现了出来，而无人机的测量方式就是一类现代化高科技的测量措施。这篇文章主要是对于无人机测量当中空中定位的相关工艺实施进行了一定的剖析处理，涵盖了GPS-PPK以及GPS-RTK这两类测量工艺，对于这两类测量工艺的系统组成、工作原理、精度剖析还有控制范围进行相应的剖析，希望可以促使在今后的发展当中得到更好的运用，使其可以为国家社会建设方面相应的工作来做出巨大的贡献。

关键词：无人机测量；空中定位技术

[Abstract]With the development and progress of science and technology as well as economy，a large number of new measurement measures have emerged in society. The measurement method of UAV is a kind of modern high-tech measurement measures. This article mainly carries on the certain analysis processing to the unmanned aerial vehicle survey mid-air positioning correlation craft implementation，has covered the GPS-PPK and the GPS-RTK two kinds of survey craft，carries on the corresponding analysis to these two kinds of survey craft system composition，the work principle，the precision analysis as well as the control scope，hoped can urge In the future development will be better used，so that it can make a great contribution to the corresponding work of national social construction.

[Keywords]：UAV measurement；Air positioning technology

1引言

无人机因为他自己大量的长处已变成了各个国家竞相研究发展一部分。在一方面无人机有着不易发现、体积小以及机动灵活等优势，能够于敌占区域的上空实施长时间的低空侦察工作；在另外的方面无人机能够携带着多类的传感器，可以供给出多类形式的高分辨率目标信息数据；还有无人机的造价较为低廉，有著经济以及安全等特征。

在当今时代，科学技术工艺在持续的发展进步，而且在地形测量这个领域也有着更多的可用方式以及工艺，这其中的无人机测量就是一类极为关键地形测量的措施，于全部的地形测量方面发挥着极为关键的作用。不过受到各类条件的制约以及作用，目前的无人机测量工作主要还是利用着航摄工艺，经过对于地面像控点的修正来获得到相应地形数据信息，这类测量措施很难与小比例尺地形测量的精度需要相适应。所以，相应领域技术专家以及学者就对此开始了相关的研究分析，看其是不是存有一类方式，能够和GPS+测深装置对于水下地形方面测量是一样的，来使得在天空当中对于陆地地形进行测量得到实现，于这种研究之下，所以就有各类设想以及假想涌现出来，就像是运用着旋翼的无人机来当做空中的载体、运用着GPS技术实施空中定位以及运用着激光测距等多种方式。于这种体系当中，一定得保证GPS技术精度能够达到厘米级的级别。就当前而言，在真正意义上达到厘米级的测量精度GPS测量工艺主要涵盖了两个，其分别为GPS-PPK以及GPS-RTK这两个，该篇文章便是对于这两类测量工艺实施讨论，希望可以找到更为适当的用在GPS进行空中定位的措施。

2 GPS-PPK工艺以及GPS-RTK工艺工作原理剖析

GPS-PPK工艺也就是指的动态后的处理工艺，为一类经过载波相位来展开的事后差分 GPS定位工艺。GPS-PPK工艺工作的原理如下面的内容：经过正在实施同步观测一个基准站的接收机和一个或者是大于一个流动的接收机来对于卫星载波相位进行相应测量观测，在事后运用着GPS的处理软件于计算机当中来对其实施线性的组合，进而获得虚拟性载波相位的观测量数值，而且将接收机间所达成厘米级相对的位置给确定出来，最终再依照坐标的转换来获得于地方的坐标系当中流动站坐标的所处位置。

GPS-RTK工艺也就是指的实时相位的差分定位工艺，这种技术工作的原理如面下述：把一套无线电的通讯体系增至两个GPS接收机间，把相对独立两台或者是大于两台GPS的接收机给组合成为一个有机的整体，再安置于基准站上，就是指的已知点上GPS的接收机，运用着电台把观测所获得信息以及测站点的数据传输至移动站当中，而这一个移动站就是指的流动站，再后来流动站把由基准站所获得载波观测的信号还有流动站其自己观测获得载波信号进行差分的处理，从而也就可以解算获得两站间基本的向量，在最终再将事先所输入投影参数以及坐标的转化参数给结合起来，也就能够获得相应的流动站三维坐标的数据信息。

由上述两者工作的原理能够得到，假如是运用着GPS-RTK工艺，其机载电脑能够对于GPS所供给出的通过养分分析处理实时的坐标位置直接给出；运用着GPS-PPK工艺，其机载电脑仅仅可以对于GPS所接收到的位置资料进行相关的记录，还需回到地面上，经过数据的处理工作，才可以得到飞行器其当时坐标的具体位置。所以说两类方式均可以使无人机的测量需求得到满足。

目标的无人机经过数传的电台能够实时的收到各个站点位置参数还有测距的信息数据参数，还有目标目前所预估位置的信息数据参数，经过对于目标的定位算法处理，来计算得到自身真实的位置信息数据，实施紧急的导航工作。在后续还能够采取软件进行升级的措施，来使得卡尔曼的滤波预测工艺得到增强，提升目标短时间的丢失以及重捕获功能，来进一步使得目标定位工艺得到提升。

3 GPS-PPK工艺和GPS-RTK工艺系统构成

GPS-PPK体系构成成分中主要涵盖了流动站以及基准站，而GPS-RTK体系的构成成分主要是涵盖了流动站、基准站还有通讯电台。所以能够得到，在这两技术间其最大差异就是具有着无通讯电台的模块。这对无人机而言，他的续航水平以及他的载重量间具有紧密的联系，其载重量愈小，那么他的续航水平就会愈强大。所以GPS-PPK体系当中仅仅存在两构成成分，他的重量与GPS-RTK相比较更加的轻盈，且他的用电量也减少了，所以无人机更加适于运用GPS-PPK体系。

4 GPS-RTK技术以及GPS-PPK技术所控制的范围

GPS-RTK体系运用的为实时相位的差分定位方式，其需要来对基准站进行相应的架设，而且运用着电台来实时的对于数据信息进行传输，能够实时获得待测点其精准的坐标位置，其有效的距离能够达到15km。而GPS-PPK体系所运用的为动态测量之后的处理方式，其需要有参考站来对于GPS数据信息进行相关的记录，不过不需要运用电台进行实时的传输处理，以及事后的处理等工作，而且还不需要对于电离层的影响作用进行考虑，其有效的距离达到了80km还要多。

因为运用着无人机来对于地形等方面进行相关的测量工作，遭受到无人机方面续航水平的制约，通常其不会比5km大，所以，这两者均可以使得工作方面得到一定的满足。不过由于GPS-RTK工艺运用着无线电台进行通讯，有可能会遭受意外信号所带来的各种干扰情况，但是对于定位的精度问题有一定的影响，GPS-PPK工艺更加适用在无人机空中的定位工作。

5 GPS-RTK技术与GPS-PPK技术的精度剖析

GPS-RTK工艺以及GPS-PPK工艺均是建立于基准站以及流动站误差强烈的这种基础上面，伴随基准站以及流动站间的距离逐渐加大，他的误差类似性会愈来愈差，而且定位的精度状况也会愈来愈低。还有数据通信问題也会遭受作用的距离而得到拉长，以及干拢因素所带来的影响状况。GPS-PPK工艺因为不会遭受到通讯因素的干扰，所以会更加具有优点。

6 GPS-RTK技术以及GPS-PPK技术实测数据信息的比较

为对于GPS-PPK体系的精度进行相关的验证，在某个城市的一个工地实施一次GPS-RTK技术以及GPS-PPK技术数据信息的采集比较，其测量的结果如下面表1所示。在表1内能够得到，GPS-PPK技术和GPS-RTK技术同样是有着稳定平面的定位水平，其最大点位差是 0.023m，有着非常高的精准度；于小范围区域之内，是不对高程异常作用进行影响的，GPS-PPK技术同样也可以对测点高程进行精密的测量，GPS-PPK工艺高程和GPS-RTK工艺高程来比较，其高程的差值最大是0.039m。在这些统计的信息数据当中能够确定出：GPS-PPK技术以及GPS-RTK技术均可以使得无人机的空中定位需要得到满足。

7结束语

总的来说，依据上述讨论我们能够得到GPS-PPK工艺以及GPS-RTK工艺均能够运用至无人机测量当中，不过相比较而言，GPS-PPK工艺优势是更为明显，他不仅仅是重量得到了有效的减轻以及用电量得到有效降低，还有其不会遭受到电台控制的范围制约，使得电台干扰对于精度带来的影响有效的降低了，所以相对来说其更为适用于无人机测量当中。

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