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無人機(jī)RTK的差分通訊鏈路選擇方法
大家都知道無人機(jī)RTK技術(shù)包含了基準(zhǔn)站和移動站這兩個必要因素，而他們之間還要有實(shí)時的通訊鏈路來傳輸差分電文，進(jìn)行位置誤差修正，方能得到厘米級的定位導(dǎo)航精度。今天，我們就對差分電文傳輸（RTK技術(shù)的第三個必要因素）說道說道。
RTK技術(shù)--高精度殺手锏
RTK（RealTimeKinematic）的工作過程：基準(zhǔn)站獲得載波相位觀測值及其站坐標(biāo)，通過通訊鏈路實(shí)時播發(fā)給在其周圍工作的動態(tài)用戶（即移動站），與動態(tài)用戶觀測的相同歷元的載波相位觀測值形成雙差觀測值，消除了大部分相同的誤差項(xiàng)，達(dá)到厘米級定位導(dǎo)航精度。
圖1差分定位過程（基準(zhǔn)站-通訊鏈路-移動站）
差分電文--待運(yùn)輸貨物
差分電文就是數(shù)據(jù)通訊鏈的運(yùn)輸貨物，其格式不僅和通信相關(guān)，而且關(guān)系到定位精度。
常用差分協(xié)議有RTCM、CMR、RTCA，針對特定需求，RTCM和CMR還有擴(kuò)展協(xié)議。RTCA適用于局域差分和廣域增強(qiáng)系統(tǒng)，CMR適應(yīng)低帶寬通訊鏈，RTCM數(shù)據(jù)容錯率強(qiáng)且對GNSS系統(tǒng)支持最佳。
當(dāng)前最適用于無人機(jī)RTK的是國際海運(yùn)事業(yè)無線電技術(shù)委員會（RTCM）差分電文的以下兩個版本。
RTCM差分電文幀長隨電文類型不同而不同，同類電文可能由于衛(wèi)星數(shù)的不同也不相同。
四星座雙頻接收機(jī)進(jìn)行觀測，V3.x版本的差分電文數(shù)據(jù)量不大于1kB/s；不同電文類型的發(fā)送頻率也不相同，但基本在0.1~2Hz的發(fā)送頻率范圍內(nèi)。
結(jié)合RTK測量的實(shí)時性以及實(shí)際應(yīng)用場景，決定了適用于差分電文傳輸?shù)姆绞剑饕校簡芜厖f(xié)議廣播的電臺和星站差分，點(diǎn)對點(diǎn)雙邊數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)差分。
電臺差分--短距離傳輸
電臺差分傳輸普遍采用特高頻（UHF，300~3000MHz）信號，具有穿透性強(qiáng)，分米波天線長度適合，UHF終端輕小的特性。
特高頻信號以地面空間波進(jìn)行傳播，使用電離層和地面反射進(jìn)行傳輸，繞射性差，須滿足"準(zhǔn)光學(xué)通視"，覆蓋面較大，但森林、山體、高建筑物有遮擋影響。
一般地，數(shù)傳電臺"定頻"工作，易受干擾，也易被敵方竊獲。"跳頻通信"技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其通信頻率按照約定的規(guī)律和速度來回跳變，但在某一瞬時，僅工作在一個頻率上。
跳頻系統(tǒng)采用躲避的方法抗同頻干擾，若頻道數(shù)很多，則影響不嚴(yán)重。跳頻系統(tǒng)通過縮短每一跳的駐留時間來抗多徑干擾，在多徑信號沒有到來之前已開始接收下一跳信號。
罪案劇《白夜追兇》中，雨夜車震案兇手王志革侵入刑偵支隊(duì)，使用了針對對講機(jī)的無線電干擾，支隊(duì)長憤怒地打電話叫小汪切換到"第二行動頻道"，并要求技術(shù)隊(duì)撤除干擾器，但直到王志革主動將帶在身邊的干擾器關(guān)閉才恢復(fù)了通信。可見，干擾信號瞄準(zhǔn)性過強(qiáng)時，切換頻道通訊也會受到干擾。
網(wǎng)絡(luò)差分--遠(yuǎn)覆蓋傳輸
就覆蓋范圍而言，電臺差分相當(dāng)于手持式擴(kuò)音器，網(wǎng)絡(luò)差分則相當(dāng)于廣播系統(tǒng)。大家應(yīng)該都收聽過校園廣播，看不到播音員長什么樣，卻能在校園各角落通過分布在樓頂、墻邊、草叢等的音箱收聽到甜美的聲音；而通過手持式擴(kuò)音器收聽訊息的時候，你總能或近或遠(yuǎn)地看見發(fā)聲人。
這就是同電臺差分優(yōu)劣互補(bǔ)的網(wǎng)絡(luò)差分了，只要有移動運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方，就可以進(jìn)行差分電文傳輸。
網(wǎng)絡(luò)差分RTK測量應(yīng)用最廣泛的是CORS（連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)），各省、市、行業(yè)已有建立，用戶通過帶有網(wǎng)絡(luò)通訊模塊的終端即可進(jìn)行RTK作業(yè)。
我們需要了解下移動運(yùn)營商通信制式。GPRS是2G通信升級的一種分組交換數(shù)據(jù)傳輸，信道資源共享，適合突發(fā)性、頻繁的小量數(shù)據(jù)傳輸。
3G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊相較于2G提供了更高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和更寬廣的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
4G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊具有50倍于3G網(wǎng)絡(luò)的下行傳輸速度，同時大大降低網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲。
GPRS制式正在被運(yùn)營商逐漸淘汰中，而3/4G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋仍占據(jù)主流。
星站差分--遠(yuǎn)覆蓋運(yùn)輸
為達(dá)到RTK厘米級精度，高度依賴于始終保持的差分?jǐn)?shù)據(jù)鏈路；面對如戈壁、沙漠、海洋等無線通訊條件差的環(huán)境，將需要新的差分定位技術(shù)。
星站差分系統(tǒng)與CORS系統(tǒng)構(gòu)成類似，不同的是衛(wèi)星跟蹤站替代了地面參考站，差分?jǐn)?shù)據(jù)播發(fā)鏈路更換為通訊衛(wèi)星。
星站差分系統(tǒng)示意圖
通訊衛(wèi)星傳播覆蓋面廣，能實(shí)現(xiàn)寬廣的數(shù)據(jù)廣播，但衛(wèi)星跟蹤站分布密度低、差分傳輸采用衛(wèi)星通信，其測量精度和結(jié)果收斂速度均低于CORS系統(tǒng)。仍需要大量資金和技術(shù)投入，目前在國內(nèi)尚未能普及。
無人機(jī)RTK系統(tǒng)
無人機(jī)RTK差分系統(tǒng)提供電臺差分、網(wǎng)絡(luò)差分以及電臺和網(wǎng)絡(luò)自主切換3種差分電文傳輸方式。
系統(tǒng)內(nèi)置了頻段符合《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》的適用無人駕駛航空器的跳頻電臺，頻率840.5~845MHz，功耗1W，跳頻通道數(shù)64，工作距離5公里。內(nèi)置全網(wǎng)通網(wǎng)絡(luò)，滿足移動、聯(lián)通3G制式以及移動、聯(lián)通、電信4G制式工作，平均功耗約2W。
較為穩(wěn)定的方案是使電臺和網(wǎng)絡(luò)同時工作，提供差分雙保證，預(yù)防差分?jǐn)?shù)據(jù)鏈路的丟失。
無人機(jī)RTK差分系統(tǒng)