無人機用途廣泛，具有造價低、多任務(wù)、無人員傷亡、機動性好、效益高和低輻射等特點，被廣泛運用于軍事和民用生產(chǎn)各個方面。

由于GPS具有全天候、高精度和自動測量的特點，目前用于測繪的無人機基本都是用GPS進行定位和導(dǎo)航。無人機飛控的GPS單點定位精度太差，之前都是使用大量的像控點去校正影像的畸變。

但是，有些特殊地形（如山川、峽谷、河流等）外業(yè)人員很難布設(shè)像控點，為了減輕工作量，減少大部分像控點甚至是不需要像控點，就必需提高飛機pos點的精度，RTK技術(shù)和PPK技術(shù)均可達到厘米級精度。

以下我們從RTK和PPK這兩種技術(shù)原理出發(fā)，進行對比分析，以找出更適合應(yīng)用于GPS空中定位的方法。

RTK的作業(yè)原理

RTK(Real Time Kinematic)測量系統(tǒng)一般由三部分組成：即GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和實施動態(tài)測量的軟件系統(tǒng)。RTK測量技術(shù)是以載波相位觀測量為根據(jù)的，有快速高精度定位功能的載波相位差分測量技術(shù)，它能夠?qū)崟r獲得測站點在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，且具有厘米級的定位精度。

RTK(Real Time Kinematic)測量系統(tǒng)

RTK測量的工作原理是：將一臺接收機置于基準(zhǔn)站上，另一臺或幾臺接收機置于載體(稱為移動站)上，基準(zhǔn)站和移動站同時接收同一時間、同一GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，基準(zhǔn)站所獲得的觀測值與已知位置信息進行比較，得到GPS差分改正值。然后將這個改正值通過無線電數(shù)據(jù)鏈電臺及時傳遞給共視衛(wèi)星的移動站精化其GPS觀測值，從而得到經(jīng)差分改正后移動站較準(zhǔn)確的實時位置。

目前主流的廠商RTK的定位平面精度可達8mm+1ppm，高程精度可達15mm+1ppm。基站與移動站之間的通訊方式主要有電臺和網(wǎng)絡(luò)兩種，電臺信號穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)信號傳輸距離遠(yuǎn)，各有優(yōu)點。

PPK的作業(yè)原理

PPK（Post-Processing Kinematic，GPS動態(tài)后處理差分）技術(shù)的工作原理是利用一臺進行同步觀測的基準(zhǔn)站接收機和至少一臺流動接收機，對GPS衛(wèi)星進行同步觀測；也就是基準(zhǔn)站保持連續(xù)觀測，初始化后的流動站遷站至下一個待定點，在遷站過程中需要保持對衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤，以便將整周模糊度傳遞至待定點。

PPK（Post-Processing Kinematic，GPS動態(tài)后處理差分）技術(shù)的工作原理

基準(zhǔn)站和流動站同步接收的數(shù)據(jù)在計算機中進行線性組合，形成虛擬的載波相位觀測量，確定接收機之間的相對位置，最后引入基準(zhǔn)站的已知坐標(biāo)，從而獲得流動站的三維坐標(biāo)。

PPK技術(shù)是最早的GPS動態(tài)差分技術(shù)方式（又稱半動態(tài)法、準(zhǔn)動態(tài)相對定位法、走走停停(Stop and Go)法），它與RTK技術(shù)的主要區(qū)別在于：在基準(zhǔn)站和流動站之間，不必象RTK那樣，建立實時數(shù)據(jù)傳輸，而是在定位觀測后，對兩臺GPS接收機所采集的定位數(shù)據(jù)進行測后的聯(lián)合處理，從而計算出流動站在對應(yīng)時間上的坐標(biāo)位置，其基準(zhǔn)站和流動站之間的距離沒有嚴(yán)格的限制。它的優(yōu)點是定位精度高、作業(yè)效率高、作業(yè)半徑大、易操作。

RTK和PPK相同點

1、作業(yè)模式相同。兩種技術(shù)都采用參考站加流動站的作業(yè)模式。

2、兩種技術(shù)在作業(yè)前都需要初始化。

3、兩者都能達到厘米級精度。

RTK和PPK不同點

1、通訊方式不同。RTK技術(shù)需要電臺或者網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)氖遣罘謹(jǐn)?shù)據(jù)；PPK技術(shù)不需要通訊技術(shù)的支持，記錄的是靜態(tài)數(shù)據(jù)。

2、定位作業(yè)的方式不同。RTK采用的實時定位技術(shù)，可以在流動站隨時看到測量點的坐標(biāo)以及精度情況；PPK定位屬于后處理定位，在現(xiàn)場看不到點的坐標(biāo)，需要事后處理才能看到結(jié)果。

3、作業(yè)半徑不同。RTK作業(yè)受到通訊電臺的制約，作業(yè)距離一般不超過10 km，網(wǎng)絡(luò)模式的需要網(wǎng)絡(luò)信號全覆蓋的區(qū)域；運用PPK技術(shù)作業(yè)，一般作業(yè)半徑可以達到50 km。

4、受衛(wèi)星信號影響的程度不同。RTK作業(yè)時，如果在大樹等障礙物的附近，非常容易失鎖；而PPK作業(yè)時，經(jīng)過初始化后，一般不易失鎖。

5、定位精度不同。RTK平面精度8mm+1ppm，高程精度15mm+1ppm PPK平面精度2.5mm+0.5ppm，高程精度5mm+0.5ppm。

6、定位頻率不同。RTK基站發(fā)送差分?jǐn)?shù)據(jù)和移動站接收的頻率一般為1-2 HZ，PPK定位頻率最大可達50HZ。

對比分析

1、無人機空中飛行速度很快，需要很高的定位頻率，用RTK技術(shù)實時導(dǎo)航很難達到這個條件，PPK支持50HZ定位頻率，完全滿足需求。

2、RTK實時提供位置信息，PPK可通過后處理方式解算一個周期內(nèi)的歷元數(shù)據(jù)不僅可以提高固定率，而且解算精度更高。

3、RTK需要用電臺或者網(wǎng)絡(luò)通信模塊，PPK則不需要，減少無人機的負(fù)荷，增加飛機續(xù)航時間。

4、RTK作業(yè)距離有限，PPK作業(yè)距離更遠(yuǎn)可達50km，在長距離大范圍的作業(yè)區(qū)域內(nèi)，尤其是帶狀區(qū)域，比如輸電線路、公路、鐵路、油氣管道，PPK將是最佳選擇。

總結(jié)

雖然RTK可以實時提供高精度位置信息，但是目前在無人機的應(yīng)用上有很大的技術(shù)難題。PPK相對于RTK最大的好處就是可以事后處理，逆向濾波（Reverse Kalman Filter），這樣就可以解決一部分衛(wèi)星失鎖的問題，通過融合解（Forward&Reverse）提高定位精度。

PPK技術(shù)是一種更適合搭載在無人機上的空間定位技術(shù)隨著科技的發(fā)展。無人機技術(shù)的日趨成熟，大范圍的作業(yè)比傳統(tǒng)RTK測量效率提高很多很多。PPK技術(shù)在無人機方面明顯具有更廣闊的發(fā)展前景，PPK技術(shù)勢必會成為無人機在測繪方面給的中流砥柱。