【導讀】說(shuō)到定位，相信大家一定不會(huì )覺(jué)得陌生。如今我們所處的信息時(shí)代，人人都有手機。每天，我們都會(huì )用到與地圖和導航有關(guān)的APP。
這些APP，就是基于定位技術(shù)的。說(shuō)到定位技術(shù)呢，大家又肯定會(huì )想到GPS、北斗這些名詞。是的，這些都屬于全球導航衛星系統，也就是GNSS（Global Navigation Satellite System）。
正是這些在太空中飛行的衛星，幫助我們的手機具備了定位能力，并為我們提供導航服務(wù)。
上面這些概念大家都是知道的。接下來(lái)，要給大家介紹一個(gè)可能比較陌生的概念：它也和衛星有關(guān)，是目前行業(yè)最常用的定位技術(shù)之一，為我們的工作和生活提供了很大的幫助，它就是——RTK。
究竟什么是RTK？有了衛星，為什么還需要它？它有什么特點(diǎn)，又是如何工作的？別急，下面將為大家一一道來(lái)。
什么是 RTK
RTK，英文全名叫做Real-time kinematic，也就是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。這是一個(gè)簡(jiǎn)稱(chēng)，全稱(chēng)其實(shí)應該是RTK（Real-time kinematic，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)）載波相位差分技術(shù)。（為了方便閱讀，下面將繼續簡(jiǎn)寫(xiě)為RTK。）
不要慌！這個(gè)技術(shù)雖然看上去很專(zhuān)業(yè)，但實(shí)際原理并不復雜。
RTK是一個(gè)對GNSS進(jìn)行輔助的技術(shù)。為什么要對GNSS進(jìn)行輔助？當然是因為GNSS自身存在不足啦！
大家都知道，GNSS衛星之所以能夠對地球上的終端（例如手機、汽車(chē)、輪船、飛機等）進(jìn)行定位，依靠的是三維坐標系。
找至少4顆衛星，分別計算各個(gè)衛星與終端之間的距離△L（這個(gè)距離也被稱(chēng)為“偽距”），就可以列出4個(gè)方程組。計算之后，就能得出終端的四個(gè)參數，分別是經(jīng)度、緯度，高程（海拔高度）和時(shí)間。
通過(guò)單位時(shí)間的位置變化，還能算出終端的速度。三維坐標、速度、時(shí)間信息，我們通常稱(chēng)之為PVT（Position Velocity and Time）。僅靠衛星，我們可以得到PVT。但是，注意了，衛星定位是存在誤差的。
誤差既來(lái)自系統的內部，也來(lái)自外部。例如衛星信號穿透電離層和對流層時(shí)產(chǎn)生的誤差，還有衛星高速移動(dòng)產(chǎn)生的多普勒效應引起的誤差，以及多徑效應誤差、通道誤差、衛星鐘誤差、星歷誤差、內部噪聲誤差，等等。
這些誤差，有些可以完全消除，有些無(wú)法消除或只能部分消除，它們影響了系統的準確性和可靠性。
為了更好地消除誤差、提高定位精度，行業(yè)專(zhuān)家們研究出了一個(gè)更厲害的定位技術(shù)，那就是RTK。
RTK的工作原理
我們直接來(lái)看RTK的工作原理。
如上圖所示，這是一個(gè)標準的傳統RTK組網(wǎng)。
其中，除了衛星之外，RTK系統包括兩個(gè)重要組成部分——基準站和流動(dòng)站。
兩個(gè)站都帶有衛星接收機，可以觀(guān)測和接收衛星數據。顧名思義，基準站是提供參考基準的基站。而流動(dòng)站，是可以不斷移動(dòng)的站。流動(dòng)站其實(shí)就是要測量自身三維坐標的那個(gè)對象目標，也就是用戶(hù)終端。
大家經(jīng)常在戶(hù)外看到一些扛著(zhù)三腳架設備進(jìn)行測量的人。其中一部分人，扛的可能就是RTK基準站或流動(dòng)站。
我們來(lái)仔細看看定位過(guò)程。
首先，基準站作為測量基準，一般會(huì )固定放在開(kāi)闊且視野良好的地方?；鶞收镜娜S坐標信息，一般是已知的。
第①步，基準站先觀(guān)測和接收衛星數據；
第②步，基準站通過(guò)旁邊的無(wú)線(xiàn)電臺（數據鏈），將觀(guān)測數據實(shí)時(shí)發(fā)送給流動(dòng)站（距離一般不超過(guò)20公里；
第③步，流動(dòng)站收到基準站數據的同時(shí)，也觀(guān)測和接收了衛星數據；
第④步，流動(dòng)站在基準站數據和自身數據的基礎上，根據相對定位原理，進(jìn)行實(shí)時(shí)差分運算，從而解算出流動(dòng)站的三維坐標及其精度，其定位精度可達1cm~2cm。
至此，測量完成。
如大家所見(jiàn)，RTK技術(shù)具有觀(guān)測站之間無(wú)需通視（無(wú)需在視線(xiàn)范圍內）、定位精度高、操作簡(jiǎn)單、全天候作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，是非常不錯的定位技術(shù)。
網(wǎng)絡(luò )RTK vs 傳統RTK
剛才我們所說(shuō)的，是RTK的早期模型，我們稱(chēng)為傳統RTK技術(shù)。
傳統RTK技術(shù)實(shí)施簡(jiǎn)單，成本低廉。但是，它也存在一個(gè)很大的問(wèn)題，那就是流動(dòng)站和基準站之間存在距離限制。距離越遠，誤差因素差異變大，定位精度就會(huì )下降。而且，距離遠了，超過(guò)了無(wú)線(xiàn)電臺的通信范圍，也就無(wú)法工作了。
為了克服傳統RTK技術(shù)的缺陷，在20世紀90年代中期，人們提出了網(wǎng)絡(luò )RTK技術(shù)。
在網(wǎng)絡(luò )RTK技術(shù)中，在一個(gè)較大的區域內，均勻分散設置多個(gè)基準站（3個(gè)或以上），構成一個(gè)基準站網(wǎng)。
（基準站網(wǎng)）
那么，這種情況下，流動(dòng)站需要和每個(gè)基準站進(jìn)行對比和測算嗎？當然不會(huì )，那樣太費事了。
網(wǎng)絡(luò )RTK相比傳統RTK，其實(shí)是用區域型的GNSS網(wǎng)絡(luò )誤差模型取代了單點(diǎn)GNSS誤差模型。
多個(gè)基準站組成的基準站網(wǎng)，它們將數據發(fā)給中央服務(wù)器。中央服務(wù)器會(huì )根據數據，模擬出一個(gè)“虛擬基準站”。（所以，網(wǎng)絡(luò )RTK也被稱(chēng)為“虛擬基準站技術(shù)”或“虛擬參考站技術(shù)”。）
對于流動(dòng)站來(lái)說(shuō)，它只會(huì )“看到”這個(gè)“虛擬基準站”?；谶@個(gè)“虛擬基準站”發(fā)來(lái)的數據，流動(dòng)站完成最終的測量運算。
網(wǎng)絡(luò )RTK的優(yōu)勢是非常明顯的。
大家應該都看出來(lái)了，我們平時(shí)看到的移動(dòng)通信基站，其實(shí)就可以兼職“基準站”。我們身邊到處都是基站，也就意味著(zhù)，網(wǎng)絡(luò )RTK基本上實(shí)現了無(wú)縫覆蓋。
首先，流動(dòng)站與中央服務(wù)器的通信，也可以通過(guò)流動(dòng)站（終端）內置的無(wú)線(xiàn)通信模組來(lái)完成。這些高精度定位模組，集成了RTK技術(shù)，且本身也是移動(dòng)通信模組，可以實(shí)現上述功能。
其次，對于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，不需要自建基準站，節約了大量成本（只需要支付一些通訊費用）。
第三，精度和可靠性更高。畢竟基準站多了嘛，就算壞了一兩個(gè)，也影響不大。
值得一提的是，網(wǎng)絡(luò )RTK的模型中，網(wǎng)絡(luò )的穩定性對定位精度影響極大。必須保證網(wǎng)絡(luò )通信穩定，從而確保差分數據穩定下發(fā)，才能實(shí)現超高定位精度。
結語(yǔ)
RTK技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的積累，已經(jīng)變得越來(lái)越成熟。它的高精度、高速度、高穩定性特點(diǎn)，使得其被測繪、無(wú)人機、車(chē)載、安防等領(lǐng)域廣泛應用。
作為領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)整體解決方案供應商，移遠通信已推出多款集成RTK/DR技術(shù)的GNSS模組，包括近期發(fā)布的雙頻段高精度/INS組合導航定位模組LC29H系列，可以滿(mǎn)足無(wú)人機、共享兩輪車(chē)等場(chǎng)景的厘米級或分米級定位需求。而集成了RTK/DR技術(shù)的車(chē)規級GNSS高精度/INS組合導航定位模組LG69T系列，更是在為大型整車(chē)廠(chǎng)和Tier 1客戶(hù)提供厘米級定位追蹤服務(wù)。
未來(lái)，RTK技術(shù)將會(huì )向更遠距離、更高精度、多頻多模、更高穩定性的方向發(fā)展。讓我們拭目以待！
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