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站上，另一臺或幾臺接收機置于載體（稱為移動站）上，基準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，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，最后引入基準站的已知坐標，從而獲得流動站的三維坐標。

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)時間上的坐標位置，其基準站和流動站之間的距離沒有嚴格的限制。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?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，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)送差分數(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。