無人機測量的空中定位技術應用研究

韓月嬌

黑龍江工業學院

無人機測量的空中定位技術應用研究

韓月嬌

黑龍江工業學院

隨著科技的發展，無人機測量技術無論在軍事還是農業還是地理勘探等多個領域發揮著越來越重要的作用。由于傳統的無線電定位系統，定位區域小，定位準確度低，定位速度慢等不足，所以現在開發的全球定位系統能很好地解決以上問題，為了將無人機測量技術更好的運用到實際中，本文著重分析實時相位差分定位技術（GPS-RTK）在現有的無人機測量空中應用效果，并且淺析其在應用過程中的優缺點，提出合理的解決方法。

無人機測量；GPS-RTK；探析

一、前言

科學技術是第一生產力，各行各業都隨著科技的進步邁向新的階梯，在地質勘探領域，無人機測量將發揮愈加重要的作用。現在，國內地質勘探主要是靠專業人員人工測繪，再加上航拍技術對地面進行拍攝修正，兩相結合得到需要的地形數據，但這種方法無法適應小地形和環境險峻的地方，專家試圖從現在軍事科技和通信技術中尋求突破，設想將GPS和無人機結合到一起，進行無人機測繪，這樣在控制就可以通過遠程控制完成數據獲取，大大提高效率和準確度。就目前而言，達到測繪要求的全球定位系統有動態后處理技術（GPS-PPK）和實時相位差分定位技術（GPS-RTK）這兩種。下面我們就對實時相位差分定位技術（GPS-RTK）進行淺析，闡述其在無人機測量的空中定位方法中的應用特點。

二、GPS-RTK在無人機空中定位的應用分析

隨著GPS技術的迅猛發展，實時相位差分定位技術（GPSRTK）在無人機測量的空中定位中的使用也越來越廣泛。實時相位差分定位技術（GPS-RTK）系統是通過基準站、流動站和通訊電臺三部分的配合，關鍵是用了載波全球定位測量，并且通過基準站和流動站的觀測數據對比減小誤差提高精度，達到準確定位。在多年的實際應用過程中，全球定位系統能很好地克服傳統儀器的弊端，但是實時相位差分定位技術（GPS-RTK）也有以下幾方面缺點。

1.受衛星技術限制

在無人機測量過程中，如果使用GPS-RTK技術，那么對GPS系統的信號覆蓋率要求就比較高，但由于GPS自身的設計和技術缺陷，再加上測量要求的提高，目前的衛星狀況、組成以及信號的強度都很難滿足需求。而且在一些特殊的地區，在某些時間段內還會存在衛星探測的盲區，這就為無人機測量技術留下很大的技術隱患。如何解決衛星狀況對GPS-RTK技術在無人機測量中使用的限制也成為一個很重要的研究課題。

2.受電離層干擾影響

由于技術原因，衛星在白天工作的時候，電離層對其干擾非常大，并且導致公用衛星數量變少。這種情況就會讓GPS系統在開始工作時的初始化時間非常長或者無法進行初始化，進而影響無人機的工作，不能進行測量。根據實際應用經驗，正午的時候由于電離層強度最高，不適合測量。

3.受衛星電臺數據傳輸距離影響

將GPS-RTK技術應用到無人機測量中，意味著數據傳輸需要在衛星系統、無人機、地面接收系統三者間傳輸，期間受到外界影響的可能就很大，無論是天氣還是對信號有屏蔽效果的高山、建筑等，都會很大程度下影響無人機的工作狀況，減小有效工作半徑和測量精度。在實際應用中就發現GPS-RTK技術需要在較小半徑下工作，超過半徑，會讓測量數據誤差超標，可靠度不能達到100%，相比較而言，在這些影響下，GPS-RTK技術的可靠度和穩定性還不及全站儀的高。

4.受高空異常條件的限制

現在使用無人機測量的工作大都是工作人員難以親自深入的地區，所以GPS-RTK技術就顯得尤為重要。GPS-RTK工作的時候需要進行準確的高空轉換，但是我國現在的高空有問題的地方都集中分布在山區，很多都是人跡未至存在數據空白，這就讓GPS-RTK在無人機測量時面臨很大的技術難題，不僅影響測量精度，而且由于測量工作的環境復雜，導致無人機測量系統與衛星系統之間的信號傳遞也有很大的障礙，可能會因為系統初始化困難導致測量無法繼續。

三、提高GPS-RTK技術在無人機測量的作業效率的方法

GPS-RTK技術的定位精度高,沒有誤差積累、全天候作業、RTK作業自動化、集成化程度高這些優點我們就不加多言，應為這些傳統測量技術無法比擬的優點GPS-RTK技術才迅速風靡。對于上面說到的GPS-RTK技術在無人機測量中的缺點,我們在實踐中也總結出一下幾種改良優化的方法，來彌補其實踐應用的不足，提高測量工作的效率。

1.熟悉儀器特征

為了詳細了解測量設備的實際精度、測量誤差和工作范圍等系列參數，我們設計各種實驗條件，對設備進行多次試驗，熟悉記錄實驗設備的運行數據。在試驗中我們清楚諒解設備的正常工作要求，在哪種條件下性能最好，狀態最佳，以及初始化的時間等重要數據，讓我們在實際操作中更加方便。

2.選擇合適的基準站

基準站與流動站的配合是確保測量數據準確度的關鍵部分，所以在測量過程中選擇合適的基準站至關重要。基準點要盡量高，有利于接收衛星信號和數據信息的傳遞。流動站和基準站之間的距離不要太遠，控制在GPS-RTK技術要求工作班半徑內，這樣就避免出現工作盲區，出現大的測量誤差。同時基準站附近避免受到電磁干擾，以提高測量精度。

3.在適當的時間工作

應為電離層對工作系統的影響很大，我們要合理的通過工作時間的變化來降低其影響。利用衛星分布圖合理規劃測量時間和地區，提高工作效率。

四、結論

在以上的分析中可以得出，雖然GPS-RTK技術有一些缺陷，但是在無人機測量的空中定位技術中還是能發揮很大作用，只要在合適條件下使用，就能很大程度上提高無人機測量的工作效率。也希望能有更加好的空中定位技術應用到無人機測量工作中。

[1]李洪斌,高憲軍.基于頻率變化率測量的無人機單站無源定位技術的研究[J].四川兵工學報,2015,（08）：141-144.

[2]李英成,葉冬梅,薛艷麗,李團好.GPS輔助空中三角測量技術在無人機海島測圖中的應用[J].測繪科學,2012,（05）：55-57.

[3]李文格，尹欣，強伯年.低空無人飛機航攝在中小型水利工程中的應用試驗[J].北京水務，2008年04期