RTK技術的發展前景分析

王鶴龍

摘? ? 要： RTK作為一項適用范圍廣并且十分普及的技術，在不同方向上更新變化以適應工作需要，在未來依然有著廣闊的發展前景。

關鍵詞：RTK;慣導;星基

1? 引言

在新產品的沖擊下，傳統RTK技術已有被逐漸取代的趨勢，本文通過對RTK技術的幾種發展方向的分析，探討了RTK技術在未來不同情境下應用的可行性。

2? 時代技術背景

RTK載波相位差分技術能夠在野外實時得到厘米級定位精度，為工程放樣、地形測圖，各種控制測量極大地提高了作業效率。無論是技術進步促進的信息獲取，還是實際需求倒逼的技術進步，當下數據獲取方式的多樣化已是事實。在技術爆炸的今天，剛剛大展拳腳的RTK技術遇到了更強勁的對手，無人機、Lidar等一系列新式的數據采集方式顯得更受歡迎，只是在數據精度上暫時還不如RTK。在這樣的背景下，我們也迎來了不斷充實、求變的“新”RTK。

3? RTK技術的發展現狀

我國的北斗已經發展到北斗三，今年會有更多的北斗三衛星發射上天，已經完成組網進行全球授時定位服務;美國的GPS剛剛在去年底完成了首顆第三代衛星發射，據稱其定位精度是當前的3倍，抗干擾能力是當前的8倍。這表明第三代GPS衛星組網也已經開始;俄羅斯的格洛納斯在最新的格洛納斯-K衛星上天后，在軌衛星數量達到31顆，標志著其重新恢復全球信號覆蓋;歐洲的伽利略系統也在經歷初期進展緩慢后，進入了衛星發射高峰期，在2018年再次發射了4顆衛星，使在軌衛星總數達到26顆，開始提供全球導航服務。

在去年12月21日，自然資源部發布公告停止提供北京54坐標系和西安80坐標系基礎測繪成果，開始全面推行使用2000國家大地坐標系。由于WGS84坐標系統和CGCS2000坐標系統扁率差異微乎其微，而各個省級CORS基站發射的是標準的經緯度84坐標，RTK測量的時候選擇2000坐標系統，不需要任何參數，直接測出來的2000坐標和真值的2000坐標相差在厘米級。因此在大多數情境下，可以用RTK直連省級CORS網絡使用，方便快捷。

4? 幾種RTK的發展方向

4.1? 傾斜RTK

萊卡在2016年發布了免校正傾斜測量RTK，一時轟動業內。使用無校正傾斜RTK免去了對中過程，外業工作效率大大提高。不過目前傾斜測量技術主要依靠的是地磁解算，很容易受到磁場的影響，使用場景十分有限，測量結果也不可控，用戶在使用過程中會發現信號受干擾情況很普遍。

4.2? 星基RTK

RTK配上星基增強服務，對于海洋測量、無網絡信號的陸地測量有明顯優勢。星基增強系統通過地球靜止軌道衛星搭載衛星導航增強信號轉發器，可以向用戶播發星歷誤差、衛星鐘差、電離層延遲等多種修正信息，實現對于原有衛星導航系統定位精度的改進。凡是能收到衛星信號的地區，也能收到專用衛星播發的差分信號，從而實現全球實時定位的需求。我國海洋資源豐富，隨著習總書記“一帶一路”合作倡議的廣泛開展，海洋測繪必將成為一個新的技術增長點。

4.3? 多系統RTK

隨著美國GPS系統開始現代化、俄羅斯格洛納斯系統再次滿星座運行、歐盟伽利略系統加速組網以及我國北斗系統正式向全球提供定位服務，多系統集成已成為RTK技術的重要發展方向。單一的GPS系統已經不能滿足日常測量的需求，多系統互相輔助增強顯然是現階段民用領域較為容易實現的并且降低成本的方法，因此，多系統聯合將帶來一次RTK產品的全面換代升級。

4.4? 軟件RTK

現在手機的計算能力越來越強，軟件接收機的發展從技術上講已具備條件，從大眾市場的需求上講，低成本、簡易型軟件RTK也更受歡迎。接收機的硬件外形越來越小，已達到了便攜的目的，解算設備從手部到手機的過度已經開始，例如國內華測導航的LandStar7和中海達的HI-RTK兩款軟件，實現了安卓客戶端的開發應用，并且有云端連接選項，可通過云端實時查詢接收機的信號接收狀態，逐步淡化軟硬件的物理隔閡。可以預見的是，RTK軟件并入手機終端是一個發展方向。搭上手機行業發力發展的順風車，利用終端CPU的強勁計算能力以及豐富的硬件設備輔助，軟件RTK的發展一片光明。

4.5? 慣導RTK

傾斜測量使測量擁有了更多可能，但不如意的地方還是有很多：高樓、樹木的信號遮擋;無線電臺、信號塔的電磁干擾;甚至于小小的手機的使用，都有可能影響RTK的測量精度。慣導RTK使得傾斜測量適應環境的能力和測量效率以及測量數據精度得到較大提升，使測量更簡便。具體到技術層面，INS與GPS的組合通常有三種模式。其中深組合可以利用INS測量值、加速度、速度等信息對接收機的信號跟蹤進行輔助，是屬于信號處理層次的底層融合，對于高動態、復雜環境下的接收機性能提高有幫助，已在軍事、科研領域應用。隨著MEMS、IMU的成本下降及性能提高，未來慣導與RTK的結合將不僅僅是用來做姿態改正、短時間的衛星失鎖連續測量，更有價值的是通過深組合帶來信號更好、更穩定、精度更高的RTK接收機。

4.6? 視覺RTK

隨著像無人機、無人車等自動化載體的流行，RTK與視覺定位技術的融合已成為趨勢。視覺增強型RTK利用GNSS與視覺系統的數據在誤差源的相互獨立性和排他性的特點，將高精度GNSS定位和計算機視覺技術深度融合、在數據層上讓二者互相校正，從而保證了在各種復雜場景中實現厘米級精度定位。主要的使用場景就是當下火熱的無人機和自動駕駛。比如大疆在去年發布的PHANTOM 4 RTK小型多旋翼高精度航測無人機就是利用視覺校準和RTK技術結合進行工作的。可見，未來無人機和自動駕駛技術比拼的不是飛行和駕駛，而是視覺和定位。

5? 多系統聯合下的GNSS

RTK技術說到底是一項GNSS定位技術，目前完善的體系包括我國的北斗、美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐盟的伽利略，小范圍的區域定位系統還有日本準天頂和印度的IRNSS。衛星導航定位系統是國民經濟信息化建設的重要組成部分和推進力量，直接關系到國家安全、經濟發展。單個衛星導航系統在某些情況下并不能完全保證用戶定位、定時、導航服務的可靠性，特別是在高樓林立的城市地區，導航信號很容易被遮擋，有時還會產生多路徑效應。而所有的衛星導航系統都分為民用和軍用服務兩部分。在民用領域完全可以通過不同系統之間相互輔助增強，達到提高精度和信號覆蓋范圍的目的。顯然，兼容互操作可以無限制地使用多星座提供的多頻觀測信息，減弱對單一星座的依賴，降低電磁干擾、地形遮擋、電離層閃爍等因素導致的性能下降或服務中斷風險。當然，這并不容易，比如到2017年底中美才簽署《北斗與GPS信號兼容與互操作聯合聲明》。而且，對于衛星定位系統，信號兼容需要考慮空間參考坐標、時間參考系統、載波頻率、空間導航信號等多方面因素。這是一個未來發展的大趨勢，并不是一蹴而就的小課題，我們懷著和平美好的愿望，希望早日實現多系統聯合下的GNSS。

6? 結束語

綜合上述分析，RTK技術在新時代有很大的潛力可供挖掘，它并不會被其他的技術手段完全取代，而是成為新技術的一部分。伴隨數據采集方式的多樣性，RTK技術也在不斷進步，并參與到各種生產生活方式中去。因此，RTK技術在未來依然擁有廣闊的發展前景。

參考文獻：

[1] 謝世杰，涂國志.星基RTK系統[J].測繪通報，2004（10）.

[2] 余小龍，胡學奎.GPS RTK技術的優缺點及發展前景[J].測繪通報，2007（10）.