搞懂RTK定位，看這一篇就夠了！

【導讀】說到定位，相信大家一定不會覺得陌生。如今我們所處的信息時代，人人都有手機。每天，我們都會用到與地圖和導航有關的APP。

這些APP，就是基于定位技術的。說到定位技術呢，大家又肯定會想到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。

上面這些概念大家都是知道的。接下來，要給大家介紹一個可能比較陌生的概念：它也和衛星有關，是目前行業最常用的定位技術之一，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，又是如何工作的？別急，下面將為大家一一道來。

什么是 RTK

RTK，英文全名叫做Real-time kinematic，也就是實時動態。這是一個簡稱，全稱其實應該是RTK（Real-time kinematic，實時動態）載波相位差分技術。（為了方便閱讀，下面將繼續簡寫為RTK。）

不要慌！這個技術雖然看上去很專業，但實際原理并不復雜。

RTK是一個對GNSS進行輔助的技術。為什么要對GNSS進行輔助？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、輪船、飛機等）進行定位，依靠的是三維坐標系。

找至少4顆衛星，分別計算各個衛星與終端之間的距離△L（這個距離也被稱為“偽距”），就可以列出4個方程組。計算之后，就能得出終端的四個參數，分別是經度、緯度，高程（海拔高度）和時間。

通過單位時間的位置變化，還能算出終端的速度。三維坐標、速度、時間信息，我們通常稱之為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。

誤差既來自系統的內部，也來自外部。例如衛星信號穿透電離層和對流層時產生的誤差，還有衛星高速移動產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，行業專家們研究出了一個更厲害的定位技術，那就是RTK。

RTK的工作原理

我們直接來看RTK的工作原理。

如上圖所示，這是一個標準的傳統RTK組網。

其中，除了衛星之外，RTK系統包括兩個重要組成部分——基準站和流動站。

兩個站都帶有衛星接收機，可以觀測和接收衛星數據。顧名思義，基準站是提供參考基準的基站。而流動站，是可以不斷移動的站。流動站其實就是要測量自身三維坐標的那個對象目標，也就是用戶終端。

大家經常在戶外看到一些扛著三腳架設備進行測量的人。其中一部分人，扛的可能就是RTK基準站或流動站。

我們來仔細看看定位過程。

首先，基準站作為測量基準，一般會固定放在開闊且視野良好的地方。基準站的三維坐標信息，一般是已知的。

第①步，基準站先觀測和接收衛星數據；

第②步，基準站通過旁邊的無線電臺（數據鏈），將觀測數據實時發送給流動站（距離一般不超過20公里；

第③步，流動站收到基準站數據的同時，也觀測和接收了衛星數據；

第④步，流動站在基準站數據和自身數據的基礎上，根據相對定位原理，進行實時差分運算，從而解算出流動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，RTK技術具有觀測站之間無需通視（無需在視線范圍內）、定位精度高、操作簡單、全天候作業等優點，是非常不錯的定位技術。

網絡RTK vs 傳統RTK

剛才我們所說的，是RTK的早期模型，我們稱為傳統RTK技術。

傳統RTK技術實施簡單，成本低廉。但是，它也存在一個很大的問題，那就是流動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，定位精度就會下降。而且，距離遠了，超過了無線電臺的通信范圍，也就無法工作了。

為了克服傳統RTK技術的缺陷，在20世紀90年代中期，人們提出了網絡RTK技術。

在網絡RTK技術中，在一個較大的區域內，均勻分散設置多個基準站（3個或以上），構成一個基準站網。

（基準站網）

那么，這種情況下，流動站需要和每個基準站進行對比和測算嗎？當然不會，那樣太費事了。

網絡RTK相比傳統RTK，其實是用區域型的GNSS網絡誤差模型取代了單點GNSS誤差模型。

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多個基準站組成的基準站網，它們將數據發給中央服務器。中央服務器會根據數據，模擬出一個“虛擬基準站”。（所以，網絡RTK也被稱為“虛擬基準站技術”或“虛擬參考站技術”。）

對于流動站來說，它只會“看到”這個“虛擬基準站”。基于這個“虛擬基準站”發來的數據，流動站完成最終的測量運算。

網絡RTK的優勢是非常明顯的。

大家應該都看出來了，我們平時看到的移動通信基站，其實就可以兼職“基準站”。我們身邊到處都是基站，也就意味著，網絡RTK基本上實現了無縫覆蓋。

首先，流動站與中央服務器的通信，也可以通過流動站（終端）內置的無線通信模組來完成。這些高精度定位模組，集成了RTK技術，且本身也是移動通信模組，可以實現上述功能。

其次，對于用戶來說，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，也影響不大。

值得一提的是，網絡RTK的模型中，網絡的穩定性對定位精度影響極大。必須保證網絡通信穩定，從而確保差分數據穩定下發，才能實現超高定位精度。

結語

RTK技術經過多年的積累，已經變得越來越成熟。它的高精度、高速度、高穩定性特點，使得其被測繪、無人機、車載、安防等領域廣泛應用。

作為領先的物聯網整體解決方案供應商，移遠通信已推出多款集成RTK/DR技術的GNSS模組，包括近期發布的雙頻段高精度/INS組合導航定位模組LC29H系列，可以滿足無人機、共享兩輪車等場景的厘米級或分米級定位需求。而集成了RTK/DR技術的車規級GNSS高精度/INS組合導航定位模組LG69T系列，更是在為大型整車廠和Tier 1客戶提供厘米級定位追蹤服務。

未來，RTK技術將會向更遠距離、更高精度、多頻多模、更高穩定性的方向發展。讓我們拭目以待！

審核編輯：湯梓紅