在测量和其他工程应用中，精确定位从未如此重要。测量对于确保纸上设计能够经受住现实应用一直至关重要。但现在，随着机器人和自动化进入建筑、测量和损害预防等行业，精确度对工作现场的成功至关重要。

机器人已经被用于协助土地勘测和建筑规划。无人机和机器人——无论是独立操作的还是手持的——都可以用于对正在进行的工作进行过程中的评估。然而，为了确保这些应用是有效的，我们必须确保这些机器人具有精确的定位测量。

像全球定位系统(GPS)和其他全球导航卫星系统(GNSS)这样的技术正在为现代工程中实现高精度创造条件。它们已经使用了几十年，但仅凭它们自己，GNSS无法提供当今项目所需的精度水平。GNSS信号的误差范围可达几米，但测量员要求精度小于5厘米。

好消息是，这项技术已经可以提高卫星信号的精度。它被称为实时运动学(RTK)校正，并将在未来的工程任务中发挥重要作用。

为什么未校正的GNSS不适合自动驾驶汽车、建筑和测量

为了更好地理解RTK的需求，让我们探讨GNSS测量的一些常见用例，以及它们的不足之处。这项技术已经在广泛的行业中使用，从建筑测量到自动驾驶汽车。

例如，建筑公司经常依靠卫星信号来核实挖掘或建筑的精确位置的坐标。现场调查员对照建筑平面图和地下设施示意图检查这些，以验证施工可以安全进行，而不会损坏地下电缆和管道。

通过为无人机和漫游车配备GNSS功能，这些建筑公司可以自动化和/或加快勘测、绘图或建筑规划的任务。要做到这一点，无人机需要准确、精确、实时的定位，误差不超过几厘米。

然而，GNSS信号具有固有的误差源，包括由于电离层条件引起的信号延迟、多径误差、时钟误差和卫星星历误差。直到最近，纠正这些错误的标准是由建筑公司安装昂贵且难以校准的基站，消耗技术人员宝贵的时间。这使得精确定位成为一项昂贵且耗时的工作。

在最好的情况下，GNSS信号只能精确到一两米以内。对于一架建筑或勘测无人机来说，偏离2米可能意味着你在建筑红线的错误一侧建造或损坏宝贵的基础设施，如天然气管道或水管。

同样，考虑像摄影测量这样的应用，它使用摄影来测量距离和构建详细的地图。GNSS中的误差通常是不均匀的，这意味着它们在整个建筑工地的方向和程度会有所不同。历史上，无人机飞行员必须安装地面控制点，这是一个耗时的过程，类似于安装基站，为构建地图提供参考框架。或者，他们将使用计算密集型后处理技术将图像与地图“缝合”在一起。全球导航卫星系统误差不可预测，无助于减少处理时间或制图准备时间。通过简单的设置获得准确的位置将会缓解这些问题。

使用实时运动学(RTK)实现测量级精度

RTK，特别是现代RTK网络，提供了测量应用所需的精度，而没有传统校正方法的大量人力成本。RTK网络由数百或数千个非基站组成，通常由Point One Navigation等校正提供商安装和维护。这些基站被精确测量并测量GNSS误差的共同来源。然后，他们通过互联网(通常是蜂窝连接)将这些数据提供给机器人、测量设备和无人机。凭借足够广泛的基站和校正设备网络，RTK可以提供比典型的独立GNSS测量精确100倍的测量结果，精确到1或2厘米。

例如，上述示例中的无人机可以连接到RTK网络，以实时验证其照片定位。这使得这些无人机能够以更少的处理和设置时间创建高度精确的地图。总部位于英国的航空摄影和测量公司Sky Eye Imagery已经使用RTK创建了精度在6毫米以内的地图。

实时校正能力对于设备频繁改变位置的机器人应用特别有用。像Civ Robotics这样的公司可以将其土地勘测漫游车连接到现有的RTK网络，以确保在全国范围内建设太阳能农场和其他户外项目的勘测精度，而不是在每个位置安装自己昂贵的GNSS校正基站。

应用远远超出了土地测量。考虑一家像派系这样的公司，它在远程操作员的支持下使用自动送货车来促进最后一英里的路边送货。派系依靠RTK定位，以确保包裹放置在其目标位置的厘米范围内。

RTK可用于在要求更高的自动驾驶情况下实现精度。最近，在CES 2024的拉斯维加斯汽车赛道上举行的Indy Autonomous Challenge (IAC)比赛选择使用RTK定位系统来安全地引导几十辆自动驾驶赛车以每小时180英里的速度在赛道上疾驰。

RTK与其他GNSS校正选项

如您所知，RTK并不是市场上GNSS校正的唯一选择，但没有其他方法能够在不进行昂贵的设备升级的情况下持续达到RTK的测量精度和校正速度。两个最常见的选项如下:

● 精确点定位(PPP):由于其对高精度站点网络的依赖，PPP是RTK定位的准确替代方案。然而，它在信号收敛方面有明显的延迟——导致校正至少需要20分钟，通常需要一个多小时。对于任何需要近实时校正数据的应用(包括机器人)，这都不是一个好的解决方案。

● 状态空间表示法:这是市场上最新形式的GNSS校正技术，可以对影响信号精度的因素进行详细分析。然而，大多数应用程序需要额外的供应商支持或服务升级，因此这是一个昂贵的选择。

相比之下，RTK定位技术依赖于广泛的（且不断增长的）校正设备网络，它可以轻松集成到现有工具中，而无需昂贵的升级。换句话说，只有RTK能够以可承受的价格实时实现厘米级精度。

地理空间定位和自动化的下一个前沿

由于人工智能的出现和机器人技术的其他进步，使用这些技术以更少的时间和精力完成更多工作的领域是非常开放的。从测量到自主赛车，可能性几乎是无限的。

然而，有效地使用这些工具需要极高的精确度。全球导航卫星系统技术接近解决方案，但还远远不够。

RTK技术不仅易于使用、价格合理且广泛可用，还提供了无与伦比的精度。有了RTK，工程师可以满怀信心地进入自动化的下一阶段。