《导航》课件-20-21动态相对定位及网络RTK设置方法

课前回顾：1.什么是静态相对定位？2.静态相对定位能消除哪些误差？3.什么是单基站差分？4.什么是局域差分和广域差分？对于运动的无人机来说，如何提高其卫星导航的定位精度？导入新课：123R1动态相对定位1．动态相对定位种类；2.网络RTK设置方法。课时：2学时教学目标：1.熟悉动态相对定位的基本概念；2.熟悉单基站差分的结构形式；3.了解局域差分、广域差分；4.熟悉网络RTK的基本设置方法。知识目标：教学目标：1.会设置网络RTK。2.会根据无人机不同应用场景选择合适的动态相对定位方法。能力目标：素质目标：1.具有吃苦耐劳的工作作风和爱岗敬业的职业精神。2.具备三敬零无素养。R1.1动态相对定位种类动态相对定位是指将一台接收机安置在基准站上固定不动，基准站在协议地球坐标系中的坐标已知；另一台接收机安置在运动载体上，两台接收机同步观测相同卫星，以确定载体相对基准站的瞬时位置。R1.1动态相对定位种类

动态相对定位过程中存在三类误差。第一类是每一个用户接收机公有的，包括卫星钟误差、星历误差等；第二类是不能由用户测量或由校正模型计算的传播延迟误差，包括电离层误差、对流层误差；第三类是各用户接收机固有误差，包括内部噪声、通道延迟、多路径效应等。动态相对定位可以完全消除第一类误差，第二类可以大部分消除，主要取决于基准接收机和用户接收机的距离，第三来误差则无法消除。动态相对定位根据采用的观测量不同，分为以测码伪距为观测量和以测相伪距为观测量的动态相对定位。R1.1动态相对定位种类

在动态相对定位中，根据数据处理方式不同，还可分为实时处理和后处理。实时处理要求在观测过程中实时地获得定位结果，无需存储观测数据，但在流动站和基准站之间必须实时地传输观测数据或观测量的修正数据。这对于无人机的导航、监测与管理具有重要的意义。数据后处理要求在观测过程结束后，通过数据处理获得定位结果。这种处理方式可以对观测数据进行详细分析，易于发现粗差，不需要实时传输数据，但需要存储观测数据，主要用于基线较长，不需实时获得定位结果的测量工作。R1.1动态相对定位种类

1.单基准站GPS差分根据基准站所发送的修正数据类型的不同，可分为位置差分、伪距差分和载波相位差分。（1）位置差分位置差分的基本原理是计算基准站的精密坐标与观测坐标的改正数，然后用改正数去修正流动站的位置，以求得比较精确的流动站位置坐标。R1.1动态相对定位种类

1.单基准站GPS差分（2）伪距差分伪距差分的基本原理是根据基准站精确坐标和导航电文中的卫星坐标，求出卫星至基准站的真实距离，计算伪距改正数及其变化率；流动站根据伪距改正数及其变化率求出改正后的伪距，从而消除或减弱公共误差的影响，以求得比较精确的流动站坐标位置。基准站发送的数据是所有在视卫星的伪距改正数，动态接收机只需选用其中4颗以上卫星的伪距改正值就可以完成定位，定位精度可达到亚米级。由于流动站GPS接收机计算出的伪距同伪距改正数中的钟差相互抵消，该方法能消除GPS卫星时钟偏差，也能够显著减小甚至消除电离层、对流层效应和星历误差带来的精度损失。但是，随着流动站和基准站距离的增加，系统误差将增大，定位精度会随基准站到用户的距离增加而降低，因此该方法的基线长度也不宜过长。R1.1动态相对定位种类

1.单基准站GPS差分（3）载波相位差分测相伪距修正法其基本思想是基准站通过观测卫星求出测相伪距改正数，然后发给流动站用户接收机，用户接收机再利用测相伪距改正数去修正观测得到的测相伪距，从而获得比较精确的伪距，再在此基础上解算流动站的位置。R1.1动态相对定位种类

1.单基准站GPS差分（3）载波相位差分载波相位求差法载波相位求差法也称RTKGPS技术，它是指将基准站观测的载波相位观测值实时地发给用户观测站，在用户站对载波相位观测值求差。RTK是载波相位动态实时差分(Real-TimeKinematic)方法的缩写。RTK由基准站、流动站组成。基准站由基准站GPS接收机和基准站电台组成，基准站GPS接收机通过串口基准站观测的伪距和载波相位观测值传给基准站电台，电台再将观测值发射出去；流动站由流动站GPS接收机和流动站电台组成，流动站GPS接收机能够观测伪距和载波相位观测值，并通过电台接收基准站的坐标、伪距、载波相位观测值，并能够差分处理基准站和流动站的载波相位观测值。R1.1动态相对定位种类

1.单基准站GPS差分（3）载波相位差分载波相位求差法R1.1动态相对定位种类2.局部区域差分局部区域差分GPS技术通常采用加权平均法或最小方差法对来自多个基准站的改正信息（坐标改正数或距离改正数）进行平差计算，以求得自己的坐标改正数或距离改正数。该系统有多个基准站，每个基准站与用户之间均有无线电数据通信链。地基增强系统是一种完善的局域差分系统，它要满足精度、完好性、连续性和可用性等方面一系列严格要求，通过提供差分修正信号，可以提高卫星导航的精度。该系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结晶的产物。地基增强系统则主要服务于地面应用，在地面上基站布设相对广而密，因此可以直接使用原理简单的局域差分技术。通过在地面建立参考站，再通过网络或电台向外实时发送改正数，用户接收到改正数后直接对观测值进行改正，最终能达到厘米级的定位精度。R1.1动态相对定位种类

3.广域差分广域差分对GPS观测量的误差源加以区分，并单独对每一种误差源分别加以“模型化”，然后将计算出的每一误差源的数值，通过数据链传输给用户，从而对用户GPS定位的误差加以改正，达到削弱误差源影响的目的，最终改善用户GPS定位精度。该系统纠正误差的种类有星历误差、大气延时误差和卫星钟误差。广域差分GPS系统（WADGPS）的一般构成包括：一个中心站、多个监测站、数据通讯网络以及覆盖范围内的若干用户。R1.1动态相对定位种类

3.广域差分其工作流程如下：①在已知坐标的若干监测站上，跟踪观测GPS卫星的伪距、相位等信息。②将监测站上测得的伪距、相位和电离层延时的双频量测结果全部传输到中心站。③中心站在区域精密定轨计算的基础上，计算出三项误差改正模型，并将这些误差改正模型用数据通信链传输到用户站。④用户站利用这些误差改正模型信息改正自己观测到的伪距、相位和星历等，计算出高精度的GPS定位结果。R1.1动态相对定位种类

3.广域差分星基增强系统（SBAS）是一种广域差分系统，它通过地球静止轨道（GEO）卫星搭载卫星导航增强信号转发器，可以向用户播发星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息，实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进。星基增强系统能够弥补地基增强系统的不足，解决因地域限制而出现通信能力限制的问题。这是因为空中与海上无法建立连续运行参考站（CORS）作为基准站，无法使用地面上的局域差分技术。因此只能通过广域差分技术将定位误差中的各个部分（星历误差、大气延迟等）通过模型计算出来，再以卫星信号的形式将这些修正信息发送给用户，最后用户根据修正信息并结合具体位置来计算出各个误差并对观测值进行改正。这使得星基增强系统在航空航海应用上则更具备优势。R1.1动态相对定位种类

4.多基准站RTK多基准站RTK也叫网络RTK，是对普通RTK方法的改进。目前应用于网络RTK数据处理的方法有：虚拟参考站法、偏导数法、线性内插法、条件平差法，其中虚拟参考站法（VirtualReferenceStation，简称VRS）最为成熟。虚拟参考站系统由控制中心、基准站和用户组成，其中控制中心既是通讯控制中心，也是数据处理中心，通过通讯线（光缆，ISDN，电话线）与所有的固定参考站通讯，并通过无线网络（GSM，CDMA，GPRS等）与移动用户通讯；基准站分布在整个网络中，最少要3个站，站与站之间的距离可达70公里，数据实时的传送到控制中心；用户站的接收机加上无线通讯的调制解调器，通过无线网络将自己初始位置发给控制中心，并接收中心的差分信号，生成厘米级的位置信息。R1.2网络RTK基本设置方法

1）准备飞行器将无人机从泡沫箱中取出，并移除云台锁扣；准备一对有黑圈的螺旋桨和一对有银圈的螺旋桨，将印有黑圈的螺旋桨安装至带有黑点的电机桨座上，将印有银圈的螺旋桨安装至没有黑点的电机桨座上。将桨帽嵌入电机桨座并按压到底，沿锁紧方向旋转螺旋桨至无法继续旋转，松手后螺旋桨将弹起锁紧。将电池推入电池仓，注意直到听到“咔”的一声，并确认上下卡扣均扣到位，以确保电池卡紧在电池仓内。R1.2网络RTK基本设置方法

2）安装无线上网卡及SIM卡在做这一步骤前，要确保遥控器充满电。首先从上网卡仓盖右下角的缝隙处撬起仓盖将其移除；然后取出无线上网卡，装入SIM卡，再接至USB接口；最后重新安装仓盖，为确保仓盖稳固不掉落，打开仓盖上的硅胶保护套，插入并拧紧2颗十字螺丝，然后扣上硅胶保护盖。R1.2网络RTK基本设置方法3）展开遥控器展开遥控器显示设备并调整天线位置。4）无线网卡功能测试短按一次再长按遥控器电源按键以开启遥控器，点击进入DJIGSRTKApp，进入菜单栏，在“通用设置”中进行“网络诊断”，网络链路上所有设备均显示绿色，表示无线上网卡及SIM卡可正常使用。R1.2网络RTK基本设置方法5）激活网络RTK账户点击进入DJIGSRTKApp，在“通用设置”中进行“网络诊断”，确定其网络链路的通畅性。在“通用设置”中点击“网络RTK”可购买、激活第三方网络RTK服务，或查看服务的有效期。R1.2网络RTK基本设置方法

6）无人机上电短按电池电源开关一次，再长按电源开关2秒以上，即可开启电池。电池开启时，电源指示灯为绿灯常亮，电量指示灯显示当前电池电量，一定要确保电池满电。7）进入用户执行页面点击主界面左下角“飞行”选项，进入用户执行界面。R1.2网络RTK基本设置方法8）进入设置页面点击用户执行界面右上角“…”图标进入“飞行器参数设置”页面。R1.2网络RTK基本设置方法9）打开RTK模块点击“设置页面”左侧“RTK”选项，打开“RTK模块”选项。R1.2网络RTK基本设置方法10）连接网络RTK当使用遥控器绑定的RTK网络账号时，在“接收RTK信号方式”中选取“网络RTK”。连接网络RTK服务器成功后，遥控器执行飞行界面左上角出现提示：网络RTK与服务器连接成功。R1.2网络RTK基本设置方法11）执行作业在作业界面