GPS定位的基本原理是，測量出已知位置的衛(wèi)星到地面GPS接收器之間的距離，然后接收器通過與至少4顆衛(wèi)星通訊，計(jì)算與這些衛(wèi)星間的距離，就能確定其在地球上的具體位置。普通GPS的定位精度 ≥ 1米，信號誤差有50%的概率會達(dá)到2米以上。這一點(diǎn)被手機(jī)GPS導(dǎo)航坑過的人肯定有所體會。另外，GPS無法支持精準(zhǔn)定高，誤差可能高達(dá)十幾米。

GPS定位誤差是怎么產(chǎn)生的呢？

1、大氣層影響：大氣層中的電離層和對流層對電磁波的折射效應(yīng)，使得GPS信號的傳播速度發(fā)生變化，從而讓GPS信號產(chǎn)生延遲。

2、衛(wèi)星星歷誤差：由于衛(wèi)星運(yùn)行中受到復(fù)雜的外力作用，而地面控制站和接收終端無法測定和掌握其規(guī)律，從而無法消除產(chǎn)生的誤差。

3、衛(wèi)星鐘差：衛(wèi)星鐘差是指GPS衛(wèi)星時鐘與GPS標(biāo)準(zhǔn)時間的差別。衛(wèi)星上使用銫原子鐘，所以兩者的時間也許不同步，就像你的手表跟你家客廳掛鐘的時間不同步一樣

4、多路徑效應(yīng)：GPS信號也有可能是在不同的障礙物上反射后才被接收到，這就是所謂的“多路徑效應(yīng)”。

RTK （Real Time Kinematic）， 即載波相位差分技術(shù)，它能夠?qū)崟r地提供測站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級精度。在RTK作業(yè)模式下，基站采集衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和站點(diǎn)坐標(biāo)信息一起傳送給移動站，而移動站通過對所采集到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)和接收到的數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行實(shí)時載波相位差分處理（歷時不足一秒），得出厘米級的定位結(jié)果。

要理解RTK，得先知道“差分”是什么？

差分就是把GPS的誤差想方設(shè)法分離出。在已知位置的參考點(diǎn)上裝上移動基站，就能知道定位信號的偏差。將這個偏差發(fā)送給需要定位的移動站，移動站就可以獲得更精準(zhǔn)的位置信息。

作為「無人機(jī)之眼」的定位系統(tǒng)，既是無人機(jī)實(shí)現(xiàn)自主飛行的關(guān)鍵，也是其進(jìn)行各項(xiàng)植保作業(yè)的基礎(chǔ)。研發(fā)和設(shè)計(jì)高精度的定位系統(tǒng)，一直是各大無人機(jī)廠商尋求技術(shù)突破的著力點(diǎn)。

目前無人機(jī)多采用GPS技術(shù)，但GPS定位誤差帶來的坑早已在行業(yè)內(nèi)飽受詬病。

RTK技術(shù)原本是軍用技術(shù)，2016年，極飛推出SUPER X2飛控系統(tǒng)和 P20 2017款植保無人機(jī)，搭載了GNSS RTK定位模塊。隨后，越來越多的無人機(jī)廠商開始投入到RTK產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)和系統(tǒng)整合中來。

一套RTK設(shè)備除了飛機(jī)上的定位模塊，還包括GNSS RTK手持測繪器、GNSS RTK移動基站和GNSS RTK固定基站。如下圖：

農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)真的有必要使用比GPS定位更精準(zhǔn)的RTK嗎？

我們知道，我國農(nóng)田的田埂寬度普遍較小，且多丘陵、山地等復(fù)雜地形，對植保無人機(jī)飛行航線的精度要求很高。如果不能做到精準(zhǔn)噴灑，不僅達(dá)不到防治病蟲害的效果，甚至還可能產(chǎn)生藥害。傳統(tǒng)植保無人機(jī)正是由于GPS定位偏差，會有掉高、飛不直等現(xiàn)象，常常出現(xiàn)重噴、漏噴等問題，如何實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)噴灑一直是業(yè)內(nèi)不遺余力攻克的技術(shù)難題。

RTK技術(shù)的應(yīng)用，可以說讓植保無人機(jī)真正走上了精準(zhǔn)作業(yè)之路。

精準(zhǔn)作業(yè)體現(xiàn)在兩個維度：

一是飛得精準(zhǔn)，即高精度自主飛行技術(shù)。通過RTK系統(tǒng)可獲取準(zhǔn)確的田地邊界信息，將航線精度從米級提升至厘米級，且不需要人工遙控，實(shí)現(xiàn)全自主飛行和噴灑；同時讓無人機(jī)自動避開房屋、樹木、電纜等障礙物，避免了碰撞和炸機(jī)事故。

二是噴得精準(zhǔn)，可以通過精準(zhǔn)變量噴灑技術(shù)來達(dá)到，同時妥善地解決了以往因GPS定位偏差而造成的重噴、漏噴等問題。

如果說定位系統(tǒng)相當(dāng)于無人機(jī)的「眼睛」，那GPS好比是「近視眼」，RTK則像是戴著高精度「智能眼鏡」的「明眸」，既能準(zhǔn)確識別各種障礙物，還能實(shí)時調(diào)整各種誤差，真正實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

RTK價格偏高，真的值得消費(fèi)者掏錢買單嗎？

的確，RTK由于技術(shù)門檻高，價格并不「親民」，市面上一套優(yōu)質(zhì)RTK系統(tǒng)的價格可能相當(dāng)于一臺植保無人機(jī)了。但是，僅僅因?yàn)閮r格偏高，就足以成為拒絕使用新技術(shù)的理由嗎？

七八十年代，電腦剛在國內(nèi)出現(xiàn)時，也是大幾千甚至上萬的「天價」。但電腦的第一批用戶中，很多利用這一新工具，發(fā)現(xiàn)了更多創(chuàng)造更大價值的機(jī)會。一臺大型的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，價格可達(dá)幾十萬甚至上百萬，但農(nóng)業(yè)機(jī)械化的第一批踐行者，因?yàn)樽羁斓刈呱狭司珳?zhǔn)、高效生產(chǎn)之路，從而最早實(shí)現(xiàn)了發(fā)家致富。

有時候，價格不是問題，關(guān)鍵在于你買的產(chǎn)品能否給你帶來相應(yīng)的價值回報(bào)。

聰明的消費(fèi)者，不如拿出賬本好好算一算，一臺新設(shè)備的使用，能在多大程度上提高作業(yè)效率，能為你節(jié)省多少生產(chǎn)成本。

農(nóng)業(yè)植保服務(wù)的成本主要包括人工成本和設(shè)備成本。使用普通GPS的植保機(jī)，由于無法實(shí)現(xiàn)全自動飛行，需要三名操作人員，包括飛手、安全員和地勤，缺一不可。而一套裝有高精度RTK系統(tǒng)的植保機(jī)，只需一名操作人員即可完成全套作業(yè)，人工成本降低至過去的三分之一。

在農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域，定位精度正是提高系統(tǒng)作業(yè)精度的關(guān)鍵限制因素，一方面，定位精度這一變量直接影響到航線規(guī)劃和藥劑噴灑精準(zhǔn)度等其它變量；另一方面，使用普通GPS的無人機(jī)在實(shí)際作業(yè)中的確受定位偏差影響很大，成為其明顯的短板。而將RTK技術(shù)應(yīng)用到植保無人機(jī)中，提高了飛行和噴灑的雙重精準(zhǔn)度，恰恰是突破這一關(guān)鍵限制因素的一劑良方。

隨著技術(shù)成本的降低，RTK系統(tǒng)大有可能成為行業(yè)應(yīng)用級無人機(jī)的標(biāo)配，也將在未來農(nóng)業(yè)植保中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
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