RTK 技术究竟意味着什么?跟普通 GPS有什么区别?
RTK 技术究竟意味着什么?跟普通 GPS有什么区别?
极飞农业智能
2018-07-10 20:54
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官方新闻
极飞农业智能
2018-07-10 20:54
RTK 技术究竟意味着什么?跟普通 GPS有什么区别?

最近一段时间 RTK 技术有点火,在农业植保领域,大家都已经知道它能为无人机提高定位精度,降低飞行误差极飞P20 在 2016 年首次将 RTK 技术带入了植保无人机领域,并且基于 RTK 技术开发出一整套全自主植保无人机系统。对于一台用于植保领域的全自主无人机来讲,RTK 技术究竟意味着什么?


自主飞行的保障


极飞 P20 是一款全自主飞行作业的无人机,为了能够自动适应农田环境中各种各样的复杂环境,它对飞行安全的考量更为精细全面:


由于卫星信号的多路径效应以及大气中对卫星信号的折射和反射,当农田周边出现防风林或者天气环境影响时,卫星的定位精度就会降低,导致作业中的无人机出现航线整体偏移:


GPS 定位误差有时可能达到 10 米


航线偏移存在一定的风险,在使用普通 GPS 进行定位时,航线偏移的误差甚至可能达到 10 米左右,如果偏移量太大,将可能导致飞机撞上防风林或者其他发生。因此这样的自主飞行并不能让人安心,也没有办法真正的解放操作员的双手,操作员仍需要全神贯注地盯着整个作业的过程,随时准备救场。


RTK 在定位的过程中增加了差分基站来解决这个问题。


差分基站的作用


基站与 A 点的距离比较近,因此他们接收卫星信号时受到的大气层影响也基本接近,基站本身已知所处位置的坐标,在得到卫星信号提供的坐标之后与原数据做差分,并将差分的结果告知 A 点,因此 A 点也可以得到高精度的结果。


看不懂不要紧。反正 RTK 就是一种通过基站来修正卫星信号偏差的技术。通过这种方式,RTK 技术大幅降低了大气层对定位精度的影响,将偏移量控制在厘米级的范围内,此时的偏移量基本可控,就算飞行偏差个十几厘米,产生意外的概率也是极低。


精准喷洒的基石


作为一款植保无人机,喷洒的效果是 P20 最关键的一环,精准喷洒的意义在于保证每单位面积农田的着药量均匀分布,假设喷头喷洒情况良好的前提下,无人机飞行的精度就是影响喷洒效果的显著因素。


通过下图我们先来了解一下 GPS 和 RTK 定位的其中一个特点:



普通 GPS 的圆概率误差 (CEP) 有 50% 左右的概率在 2.5 米以内,另外 50% 的误差可能更大,甚至接近 10 米。上图中, 当我们想要寻找 O 点的位置时,普通的 GPS 会告诉我们 O 点 在 A 处,而 A 则是黄圈直径 1000 cm 范围内的任意一个点。RTK 通过实时差分技术,可以将范围缩小到 10 cm 内,在实际农田中的情况如下图:



飞机在作业时获取到的航线坐标并不是一条直线,而是一个有宽度的区域(如上图),如果使用 GPS 定位进行航线作业,则区域的宽度在 0~1000 cm 的范围内,此时飞机实际飞行的轨迹将会是一条歪歪扭扭的曲线,并且每一次飞行的曲线都不一致,很有可能会导致重喷、漏喷,且无法杜绝。


而使用 RTK 技术时,航线将是一个 0~10 cm 宽度的区域,与 GPS 相比 RTK 基本等于直线飞行,弯曲的幅度很小,因此喷洒的效果将更均匀可控。


在一些垄间距较大的田间作业时(如高经济价值葡萄园),如发生较大偏移,甚至可能产生作物本身大部分漏喷和土地污染等次生危害。


总而言之,RTK 通过大幅提高定位精度来拓宽 GPS 定位技术的应用场景,对于 P20 来说,RTK 是实现全自主航线作业的核心技术,不可或缺。


在未来的农田里,RTK 也会有更多产生作用的地方。


它将融入作物生长的每一个阶段,帮助我们实时获取农田中任意位置的时间和空间信息,再搭配对应的设备,实现定时、定点、定量的农药化肥投放,取得最佳的经济效益和环境效益。除了植保作业外,高精度的实时定位还可以协助农村进行土地测量、确权和提供其他农田中的无人自动化设备的高精度导航与数据服务。相信这一天很快就会到来。