什么是极飞无人机用到的云RTK？

3 月 20 日晚上 7 点，极飞科技控制算法部总监管武烈来到极飞学院，为 1100 多名学员开了一堂生动的公开课，这堂极飞特训专注于云RTK技术及其使用，现将课程精华整理如下。

研发背景

极飞在 2015 年开始自营作业，当时使用的是单点 GPS， 遇到了各种罗盘干扰、航迹偏移、起降需人工干预等问题;2015 年下半年开始做 RTK 相关的研发，努力实现全自主飞行。极飞的 RTK 使用的是双天线版本，能够测量航向，不受地磁干扰，精准的飞行作为基础实现了全自主飞行和精准的变量喷洒。另外，C2000 的拍摄也需要 RTK，保证高清地图是精确的，这样才能保证在 App 上智能识别农田的边界，实现精准地图，协助规划航线。

RTK 的基本概念

RTK 有两个重要概念：固定站(也就参考站)和移动站。固定站顾名思义就是固定在地面上为移动站提供参考基准的基站，在使用过程中不可移动，固定基站、云基站和移动基站都是固定站;移动站是进行作业的设备，它使用固定站发送来的差分数据进行 RTK 精准定位，无人机和测绘器都是移动站。

云RTK系统的组成

云RTK系统除了固定站和移动站，还包括链路(4G网络和数传电台)和云端RTK系统。

目前极飞提供了两条链路，一条是4G网络，用于与云端RTK系统连接;一条是数传电台，移动基站使用无线电广播基站的差分数据，在蘑菇头上可以看到一个辫子状的天线。

极飞的RTK设备

云基站与固定基站同样固定在地面，可以 24 小时不间断提供数据，与固定基站不同：云基站能够做到“三网三通”(中国移动、联通、电信)，提高差分数据传输的可靠性;云基站已经没有内置电台，完全与云端连接，也更省电，能够长时间使用;云基站采用全新的硬件方案，未来云基站将会有更多智能功能，也会更容易部署和维护，包括云基站的报警、预告、提醒等，敬请期待。

2018 年，极飞会着重架设云基站，增加覆盖范围，减少架设移动基站，节约时间与成本，2018 款蘑菇头的三网三通也能更好的适应国情。

GPS导航和RTK的基本原理

GPS是靠天吃饭，看不见摸不着，总结起来有三个知识点非常重要：RTK 共用卫星原理;环境对 RTK 的影响;卫星像天上的星星一样，时刻在飞，不同时间看到的卫星不一样。

上图解释了 GPS 共用卫星的工作原理，虚线代表着基站或无人机能够正常使用的卫星，中间的三颗卫星是重合的，代表着二者可以共同使用的。根据这个原理，无论是基站还是移动站的卫星被遮挡，无人机的能够进行 RTK 定位的卫星就会变少。

因此在防风林、山区等条件恶劣的地区，基站不能架设在有遮挡物的位置，否则将导致 RTK 的不稳定;在山区尽可能架在高处，尽可能开阔。有遮挡的环境要注意共用卫星的问题，飞机和基站尽可能看到同一片尽可能大的天空。

GPS 误差的环境因素有很多，最主要影响有电离层、天气和干扰等，这三种从本质上讲都是影响了 GPS 的信号(电磁波)。基站和移动站两端的电磁环境越相似， RTK 越稳定。

以 RTK 的覆盖范围为例

电离层：越靠近赤道，电离层越活跃，使得基站和移动站两端的电磁环境随着距离拉远就越不相似，所以经验上，低纬度地区的基站有效覆盖距离小，高纬度地区的距离远。如广州一般是 35 km是极限，而新疆可以到 70 km，每个地方的经验值都不一样。

天气：作业区域天晴，而基站那边阴天和下雨，这时候 GPS 信号经过层到达设备的信号就不一样了，RTK 的有效距离也会缩短。

所有跟电有关都会有电磁波辐射(无线电)，都有可能造成干扰。根据经验，常见的干扰源有：高压线、对讲机、雷达站、移动铁塔。具体的案例：

案例分享

案例一：无人机都在飞行中同时出现了丢星迫降，随后发现旁边有一条高速高路，我们分析是路过的某台车上有人开了大功率的车载电台，干扰了这一片区域的 GPS 信号。

案例二：某客户把基站架设在高压线下，几十米外的飞机一直在 FLOAT 状态，原因是基站观测到的卫星信号与飞机观测到的卫星信号有极大不同。高压线产生的电磁波干扰了 GPS 信号。

卫星一直在天上飞行，不同时刻看到的卫星是不同的。在遮挡环境下，比如在防风林边上飞，由于卫星数和信号质量都随时在变化，可能发生今天在这边飞行很稳定，但其它时间则可能有发生退出 RTK 的危险。此外，出于国家经济发展的考虑，各国对其卫星轨道的设置也不同，比如：我国在沿海经济地区，北斗的卫星数会多一些;GPS 在美国本土的覆盖会更好。因此我们选用的是三系统(GPS, GLONASS 和北斗)的高精度板卡，在不同地区能够使用尽可能多的卫星来提高稳定性。

移动基站的使用场景

移动基站采用双链路数据，即 4G 网络和数传电台。

在使用时，需要先搜索移动基站或设置数传的通道，飞机收到从数传来的差分数据之后，再自动向云 RTK 请求连接这个移动基站。

这两条链路是互补的，比如这一秒没有收到数传来的差分数据，但网络信号还在，飞机就可以继续使用从云RTK 来的差分数据进行持续的精准定位。这样，就提高了 RTK 的稳定性。因此，在山区等地形复杂或离云基站较远的区域作业时，使用移动基站会是一个不错的选择。

问答环节

1. 如果云 RTK 不能覆盖的地区， 2018 款极飞无人机是不是无法作业?

云 RTK 无法覆盖区域，仍然可以使用移动基站低精度采点来作业，不过，下次作业时，可能需要重新测绘。

2. 目前，极飞无人机能在外国作业吗?

在国外已经开始市场推广，包括日本、韩国、美国、澳洲都已经开始有极飞无人机作业了。

3.如果一块田在防风林中间，基站能否架设在防风林中间?

可以，基站不能太高，否则航线刚好经过这块防风林，有可能撞倒，但是另一方面也要看田的面积有多大，基站在田中间，四周又是防风林，能够连接的卫星数可能有限，因此要特别留意。

4.云基站覆盖范围在 70 公里，那么连接的无人机有数量限制吗?

没有，只要在这个区域范围内的无人机，都可以连接上去，这也是降低成本的一个方法。因此我们会在 2018 年架设更多云基站。

5.做演示时，上百人同时用手机拍照，打电话会不会影响基站效果?

拍照是不会的，但演示时很多时候会用对讲机作为安保设备，这个影响比较明显。