王鶴龍

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

關(guān)鍵詞：RTK;慣導(dǎo);星基

1? 引言

在新產(chǎn)品的沖擊下，傳統(tǒng)RTK技術(shù)已有被逐漸取代的趨勢，本文通過對RTK技術(shù)的幾種發(fā)展方向的分析，探討了RTK技術(shù)在未來不同情境下應(yīng)用的可行性。

2? 時代技術(shù)背景

RTK載波相位差分技術(shù)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(yè)效率。無論是技術(shù)進步促進的信息獲取，還是實際需求倒逼的技術(shù)進步，當下數(shù)據(jù)獲取方式的多樣化已是事實。在技術(shù)爆炸的今天，剛剛大展拳腳的RTK技術(shù)遇到了更強勁的對手，無人機、Lidar等一系列新式的數(shù)據(jù)采集方式顯得更受歡迎，只是在數(shù)據(jù)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(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國的北斗已經(jīng)發(fā)展到北斗三，今年會有更多的北斗三衛(wèi)星發(fā)射上天，已經(jīng)完成組網(wǎng)進行全球授時定位服務(wù);美國的GPS剛剛在去年底完成了首顆第三代衛(wèi)星發(fā)射，據(jù)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(wèi)星組網(wǎng)也已經(jīng)開始;俄羅斯的格洛納斯在最新的格洛納斯-K衛(wèi)星上天后，在軌衛(wèi)星數(shù)量達到31顆，標志著其重新恢復(fù)全球信號覆蓋;歐洲的伽利略系統(tǒng)也在經(jīng)歷初期進展緩慢后，進入了衛(wèi)星發(fā)射高峰期，在2018年再次發(fā)射了4顆衛(wèi)星，使在軌衛(wèi)星總數(shù)達到26顆，開始提供全球?qū)Ш椒?wù)。

在去年12月21日，自然資源部發(fā)布公告停止提供北京54坐標系和西安80坐標系基礎(chǔ)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(tǒng)和CGCS2000坐標系統(tǒng)扁率差異微乎其微，而各個省級CORS基站發(fā)射的是標準的經(jīng)緯度84坐標，RTK測量的時候選擇2000坐標系統(tǒng)，不需要任何參數(shù)，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(shù)情境下，可以用RTK直連省級CORS網(wǎng)絡(luò)使用，方便快捷。

4? 幾種RTK的發(fā)展方向

4.1? 傾斜RTK

萊卡在2016年發(fā)布了免校正傾斜測量RTK，一時轟動業(yè)內(nèi)。使用無校正傾斜RTK免去了對中過程，外業(yè)工作效率大大提高。不過目前傾斜測量技術(shù)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(jié)果也不可控，用戶在使用過程中會發(fā)現(xiàn)信號受干擾情況很普遍。

4.2? 星基RTK

RTK配上星基增強服務(wù)，對于海洋測量、無網(wǎng)絡(luò)信號的陸地測量有明顯優(yōu)勢。星基增強系統(tǒng)通過地球靜止軌道衛(wèi)星搭載衛(wèi)星導(dǎo)航增強信號轉(zhuǎn)發(fā)器，可以向用戶播發(fā)星歷誤差、衛(wèi)星鐘差、電離層延遲等多種修正信息，實現(xiàn)對于原有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度的改進。凡是能收到衛(wèi)星信號的地區(qū)，也能收到專用衛(wèi)星播發(fā)的差分信號，從而實現(xiàn)全球?qū)崟r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(shù)增長點。

4.3? 多系統(tǒng)RTK

隨著美國GPS系統(tǒng)開始現(xiàn)代化、俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)再次滿星座運行、歐盟伽利略系統(tǒng)加速組網(wǎng)以及我國北斗系統(tǒng)正式向全球提供定位服務(wù)，多系統(tǒng)集成已成為RTK技術(shù)的重要發(fā)展方向。單一的GPS系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足日常測量的需求，多系統(tǒng)互相輔助增強顯然是現(xiàn)階段民用領(lǐng)域較為容易實現(xiàn)的并且降低成本的方法，因此，多系統(tǒng)聯(lián)合將帶來一次RTK產(chǎn)品的全面換代升級。

4.4? 軟件RTK

現(xiàn)在手機的計算能力越來越強，軟件接收機的發(fā)展從技術(shù)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(shè)備從手部到手機的過度已經(jīng)開始，例如國內(nèi)華測導(dǎo)航的LandStar7和中海達的HI-RTK兩款軟件，實現(xiàn)了安卓客戶端的開發(fā)應(yīng)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(tài)，逐步淡化軟硬件的物理隔閡。可以預(yù)見的是，RTK軟件并入手機終端是一個發(fā)展方向。搭上手機行業(yè)發(fā)力發(fā)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(shè)備輔助，軟件RTK的發(fā)展一片光明。

4.5? 慣導(dǎo)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(dǎo)RTK使得傾斜測量適應(yīng)環(huán)境的能力和測量效率以及測量數(shù)據(jù)精度得到較大提升，使測量更簡便。具體到技術(shù)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(tài)、復(fù)雜環(huán)境下的接收機性能提高有幫助，已在軍事、科研領(lǐng)域應(yīng)用。隨著MEMS、IMU的成本下降及性能提高，未來慣導(dǎo)與RTK的結(jié)合將不僅僅是用來做姿態(tài)改正、短時間的衛(wèi)星失鎖連續(xù)測量，更有價值的是通過深組合帶來信號更好、更穩(wěn)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(shù)的融合已成為趨勢。視覺增強型RTK利用GNSS與視覺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)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(shù)深度融合、在數(shù)據(jù)層上讓二者互相校正，從而保證了在各種復(fù)雜場景中實現(xiàn)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(fā)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(shù)結(jié)合進行工作的?？梢?，未來無人機和自動駕駛技術(shù)比拼的不是飛行和駕駛，而是視覺和定位。

5? 多系統(tǒng)聯(lián)合下的GNSS

RTK技術(shù)說到底是一項GNSS定位技術(shù)，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(qū)域定位系統(tǒng)還有日本準天頂和印度的IRNSS。衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是國民經(jīng)濟信息化建設(shè)的重要組成部分和推進力量，直接關(guān)系到國家安全、經(jīng)濟發(fā)展。單個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在某些情況下并不能完全保證用戶定位、定時、導(dǎo)航服務(wù)的可靠性，特別是在高樓林立的城市地區(qū)，導(dǎo)航信號很容易被遮擋，有時還會產(chǎn)生多路徑效應(yīng)。而所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都分為民用和軍用服務(wù)兩部分。在民用領(lǐng)域完全可以通過不同系統(tǒng)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(dǎo)致的性能下降或服務(wù)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(lián)合聲明》。而且，對于衛(wèi)星定位系統(tǒng)，信號兼容需要考慮空間參考坐標、時間參考系統(tǒng)、載波頻率、空間導(dǎo)航信號等多方面因素。這是一個未來發(fā)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(xiàn)多系統(tǒng)聯(lián)合下的GNSS。

6? 結(jié)束語

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

參考文獻：

[1] 謝世杰，涂國志.星基RTK系統(tǒng)[J].測繪通報，2004（10）.

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