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[资讯] 无人机实施差分GPS方案

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地信是我家,发展靠大家!

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发表于 2010-2-19 21:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
无人机实施差分GPS方案


ON THE FLY 把GPS直接放在飞机上,以高频率记录GPS数据,并在航空相机拍摄的同时,给GPS数据中留下一个脉冲信号作为标记,回来后利用专用的软件,与地面基站GPS进行差分后处理,得到稳定的整周模糊度解,再对每个记录历元进行差分改正,这样得到比较精确又比

无人机实现RTK(实时差分)理论论证
一、基于VRS及手机网络——G网实时通讯
1、配置:
VRS基站
机载双频GPS接收机(包括Trimble5700/5800/R7/R8,下同)主机+手簿+蓝牙手机
2、实施方案:
通过手机蓝牙与双频GPS主机通信,然后通过手机与基站实时通信,实现RTK。即相机拍照瞬间,给予双频GPS主机一个脉冲信号,双频GPS通过手机获取基站GPS信息,进行差分解算。
3、存在的问题
A.手机网络在高于地面300米处即没有信号,这已经为我公司实验证实。而无人机飞行作业正常即在高于地面300——1000米,根本获取不到手机信号,这样就无法保证基站和机载流动站之间的实时通讯。
B.即使问题A不存在,GPS接收机在无人机高速动态过程中,也会出现信号不稳,产生失锁问题,这在地面静态测量,很好解决,可以等等再测,但是无人机不同,可能会在GPS失锁的时间,飞行数百米远。此导致一方面精度丧失,一方面造成返工。
C.飞机在运动, RTK得不到固定解。
4、结论
方案不可行。
二、基于电台实时通讯
1、配置:
基站+发射电台
机载双频GPS接收机(此方案特殊为Trimble 5700/R7 )+手簿
2、实施方案:
通过双频GPS主机内部集成电台,实时接收基站电台信号,实现RTK。
3、存在的问题
A.电台功率及数据量。
B.如果现有VRS已经具备电台或者可以配置事宜电台,公司可开发实现机载电台实时通信,最终实现rtk。
C.电台通讯通讯距离15-30KM,实际应用意义不大。
D.飞机在运动, RTK得不到固定解!
4、结论
如果用户接受精度不稳定结果的话,方案可试行。
三、基于卫星通讯
1、配置:
基站+卫星信号发射器
机载双频GPS主机+手簿+卫星信号接收器
2、实施方案:
基站卫星信号发射器连续发射卫星信号,实现RTK。即相机拍照瞬间,给予Trimble R8 GNSS主机一个脉冲信号,Trimble R8 GNSS通过卫星中继获取基站卫星信号发射器所发基站GPS信息,然后实现实时差分结算。
3、存在的问题
A.VRS配置卫星信号发射器可能性,包括成本及实施。
B.即使VRS配置卫星信号发射器,卫星通讯存在多则几秒的时间延迟,影响实时通讯。
4、结论
不可行。
四、基于3G网络
网络本身还未成熟,未知。

经过考察和论证,无人机实施RTK存在诸多理论问题,还有很多实施问题。即使通过电台实现RTK,也无人达到静态测量中的亚厘米级别精度。
基于以上考虑,拟实施事后差分技术,一则技术成熟,有诸多成功案例,可靠性很强;二则,节省大量经费。
后差分——ON THE FLY 后处理动态技术,这个技术就是把GPS直接放在飞机上,以高频率记录GPS数据,并在航空相机拍摄的同时,给GPS数据中留下一个脉冲信号作为标记,回来后利用专用的软件,与地面基站GPS进行差分后处理,ON THE FLY后处理计算方法得到稳定的整周模糊度解,再对每个记录历元进行差分改正,这样得到比较精确又比较稳定的飞机航迹和每个记录点的坐标,为后面空三数据处理提供数据。具体方案如下:
一、 ON THE FLY 后处理动态原理
GPS在测量的应用中用得十分广泛,但大部分在陆地上应用,随着空中三角测量技术的发展,对于GPS动态也越来越需要,飞机在航测飞行中,需要确定飞机在拍摄瞬间的空间位置,以便在航测后处理中能进行相片的定位与纠正,但以往陆地测量都是静态测量或走走停停,即便是实时动态RTK,速度也是很慢,对于通讯和环境要求也很高,而飞机在空中是不停的运动的,速度很快,可以达到100~1000公里/小时的速度,传统的测量方式根本实现不了,而在此情况下,出现了ON THE FLY 后处理动态技术,这个技术就是把GPS直接放在飞机上,以高频率记录GPS数据,并在航空相机拍摄的同时,给GPS数据中留下一个脉冲信号作为标记,回来后利用专用的软件,与地面基站GPS进行差分后处理,ON THE FLY后处理计算方法得到稳定的整周模糊度解,再对每个记录历元进行差分改正,这样得到比较精确又比较稳定的飞机航迹和每个记录点的坐标,为后面空三数据处理提供数据。
二、事后差分实施方案
1.机载设备为:Trimble R7 GNSS主机一台,航空天线一支。Trimble R7 GNSS主机置于机舱内部,航空天线置于机舱外部,利于信号接收。二者之间有线连接,保证通讯质量。
2.相机每次拍照时,同时给Trimble R7 GNSS主机一个脉冲信号,Trimble R7 GNSS主机记录同时GPS信息。
3.飞行作业完成后,使用WAYPOINT软件对基站信号与Trimble R7 GNSS主机所记录的信号实施差分处理。
4.定位精度达到:0.2M-0.6M(飞机距离基站远近影响精度)
三、WAYPOINT软件介绍
WAYPOINT软件是提供高精度的数据处理软件与技术咨询的Waypoint Consulting公司产品:
  Waypoint 可以事后处理大多数种类GPS接收机的原始数据。利用 ON THE FLY 后处理动态技术得到精确的航向、航迹、以及每个观测记录的坐标。
四、配置清单

1 Trimble R7 GNSS主机
2 手簿
3 双频GPS天线
4 基站电台
5 充电器+插头
6 数传Y型电缆
7 CD
8 锂电池
9 1.6米双频GPS天线电缆
10 2G数据卡  
11 EVENTMARK线
软件 WAYPOINT (带KEY)
注:红色标识为RTK实验用,如果仅仅是事后差分,则不需要。
锄禾日当午,签到好辛苦!...

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发表于 2012-9-14 09:24 | 显示全部楼层
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发表于 2012-9-21 17:20 | 显示全部楼层
有些道理,努力学习
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发表于 2012-9-29 09:06 | 显示全部楼层
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发表于 2016-3-5 00:16 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享!
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发表于 2017-2-13 10:24 | 显示全部楼层
版主您好,看来您的无人机实施差分GPS方案帖子,向您请教个问题:
差分gps地面基站如何建立,有没有控制半径要求,具体方法技术是什么?
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发表于 2017-4-1 16:54 | 显示全部楼层
好文。后差分是不是就是ppk,这样精度不是很高呀!!
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发表于 2017-4-18 08:13 | 显示全部楼层
学习了,感谢楼主无私奉献!
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发表于 2019-1-21 13:06 | 显示全部楼层
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发表于 2019-1-21 13:06 | 显示全部楼层
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