解析电力无人机巡检中的RTK技术

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uija

2020-05-24 14:16:05

近几年，作为新兴的巡检工具，无人机已凭借其机动灵活、成本低、环境要求低、便于携带和运输、可带电作业、不受地形限制等诸多优势，在输电线路的日常巡检与精细化巡检作业中得到了广泛应用。

在以往各类输电线路的巡检中，特高压输电线路的巡检一直是一个“老大难“问题（特高压是指 1000 kV 及以上交流电网或 ±800 kV 及以上直流电网，如浙北-福州的 1000 kV 特高压交流输变电、昌吉-古泉的 1100 kV 特高压直流输变电）。电力线路电压等级越高，在其附近作业的无人机受到的电磁干扰就越大，越容易发生地磁信号、遥控、图传信号丢失等现象。

那么，无人机是如何克服强电磁干扰，实现高压线路巡线的呢？这就不得不提我们今天的主角——RTK 定位技术。

什么是 RTK 技术？

在认识 RTK 定位技术之前，我们需要先了解卫星定位技术，又称 GNSS（GlobalNavigation Satellite System）技术。该技术通过测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，综合多颗卫星数据，从而运算出接收机的具体位置。因为需要计算三维位置及偏差，所以需要至少 4 颗卫星。

GNSS 技术的优势是：观测时间短、提供三维坐标、操作简便、全天候工作、功能多、成本低。

目前主流的 GNSS 系统有北斗卫星导航系统（中国）、GPS（美国）、Glonass（俄罗斯）、Galileo（欧洲）等。但 GNSS 技术也有它的弊端，它可能因为各种原因产生定位误差。

例如：卫星星载时钟和接收机上的时钟并不能始终保持同步，这就会造成时间上的偏差信号；如果在传播过程中受到大气层和各种障碍物的反射，信号传播路径就可能变长，造成测距误差等。

这类定位误差可达米级，甚至可能超过 10 米。这样的误差，导致 GNSS 系统无法满足对定位精度要求高的行业及场景。

不过，聪明的科学家根据 GNSS 定位技术的特点，研究出 RTK 定位技术。

RTK 是 Real- time kinematic 的缩写，即实时动态，又称载波相位差分技术。RTK 是一种能够提高 GNSS 系统定位精度的技术，它能够将 GNSS 系统的定位误差缩减到厘米级。

什么是D-RTK 技术？

D-RTK 技术的应用使得无人机具有高精度的定位及抗磁干扰能力。

经纬 M210 RTK V2 使用的 D-RTK 使用频点：

GPS：L1/L2；GLONASS：L1/L2；BeiDou：B1/B2；Galileo：E1/E5。

首次定位时间：< 50 s，

定位精度：垂直 1.5 cm + 1 ppm（RMS）；

水平 1 cm + 1 ppm（RMS）。

*1 ppm 是指飞行器每移动 1 km 误差增加 1 mm。

当无人机进入变电站、铁矿等强干扰的飞行区域时，即使无人机使用 RTK 定位技术，强大的磁场依然会干扰无人机的电子罗盘，使其无法准确判断航向，导致悬停位置发生偏移，增加飞行危险性。

针对此种情况，将双天线测向技术应用到无人机 RTK 定位技术上，创造性地推出了 D-RTK 高精度导航定位技术。

原有的无人机 RTK 定位技术只有一根天线，仅能获得流动站与基准站的精准位置关系，无法提供准确的流动站航向信息。而双天线测向技术在流动站一根天线的基础上另外又增一根天线，流动站分别将两路信号接收解算后，以其中一路接收天线的数据做基准，向另一路接收天线发送解算修正信息，完成天线 2 跟天线 1 的相对精准定位，从而获得两根天线之间的相对矢量。