网络RTK基本设置
在测绘等领域，无人机的定位精度直接影响其作业质量。精灵4 RTK支持网络RTK，将定位精度提升至厘米级，同时免去传统RTK应用中架设、标定和调校基站的复杂操作，大幅节省资金、时间及人力成本投入。无人机飞手可在2 min内实现一键精准飞行。这里就以精灵4 RTK为例说明网络RTK的基本设置方法。
在开始操作前，需要准备的设备和材料见表5-3。
表5-3 设备清单
续表
1.准备飞行器
将无人机从泡沫箱中取出，并移除云台锁扣；准备一对印有黑圈的螺旋桨和一对印有银圈的螺旋桨，将印有黑圈的螺旋桨安装至带有黑点的电动机桨座上，将印有银圈的螺旋桨安装到没有黑点的电动机桨座上。将桨帽嵌入电动机桨座并按压到底，沿锁紧方向旋转螺旋桨至无法继续旋转，松手后螺旋桨将弹起锁紧。
将电池推入电池舱，注意直到听到“咔”的一声，并确认上下卡扣均扣到位，以确保电池卡紧在电池舱。
2.安装无线上网卡及SIM卡
在做这一步前，要确保遥控器充满电。首先从上网卡舱盖右下角的缝隙处撬起舱盖将其移除；然后取出无线上网卡，装入SIM卡，再接至USB接口；最后重新安装舱盖，为确保舱盖稳固不掉落，打开舱盖上的硅胶保护套，插入并拧紧2颗十字螺钉，然后扣上硅胶保护盖（图5-53）。
图5-53 安装网卡
3.展开遥控器
展开遥控器显示设备并调整天线位置。
4.无线网卡功能测试
短按一次再长按遥控器电源按键以开启遥控器，单击进入DJI GS RTK App，进入菜单栏，在“通用设置”中进行“网络诊断”，网络链路上所有设备均显示绿色，表示无线上网卡及SIM卡可正常使用（图5-54、图5-55）。
图5-54 DJI GS RTK App主界面
图5-55 网络诊断
5.激活网络RTK账户
单击进入DJI GS RTK App，在“通用设置”中进行“网络诊断”，确定其网络链路的通畅性。在“通用设置”中单击“网络RTK”按钮可购买、激活第三方网络RTK服务，或查看服务的有效期（图5-56）。
图5-56 通用设置界面
购买精灵4 RTK无人机后，DJI会向用户赠送指定的网络RTK套餐，在有效期内无须购买，按照上述步骤获取并激活此赠送套餐即可。如果套餐过期，需要自行购买。当自己使用账号接入第三方网络RTK或国家CORS基站网时，可选择“自定义网络RTK”，设定服务器与端口，输入账号、密码，然后就可以连接服务器，请求服务（图5-57）。
图5-57 网络RTK购买界面
激活后，就可以等待与网络RTK服务器建立连接，作业界面上方的RTK状态图标显示为图5-58第一行中的图标，即表示已获取并使用网络RTK数据。
图5-58 RTK数据源状态
RTK数据源状态图标含义见表5-4。
表5-4 RTK数据源状态图标含义
注意：外业作业以前可利用千寻位置App或其官网查询网络RTK的覆盖范围，确认测区是否可以提供网络RTK服务。
6.无人机上电
短按电池电源开关1次，再长按电源开关2 s以上，即可开启电池。电池开启时，电源指示灯为绿灯常亮，电量指示灯显示当前电池电量，一定要确保电池满电。
7.进入用户执行页面
单击主界面左下角“飞行”选项，进入用户执行界面（图5-59）。
图5-59 用户执行界面
8.进入设置页面
单击用户执行界面右上角“…”图标进入飞行器参数设置页面（图5-60）。
图5-60 飞行器参数设置页面
9.打开RTK模块
选择“设置页面”左侧“RTK”选项，打开“RTK模块”（图5-61）。
图5-61 RTK设置页面
10.连接网络RTK
当使用遥控器绑定的RTK网络账号时，在“接收RTK信号方式”中选择“网络RTK”。连接网络RTK服务器成功后，遥控器执行飞行界面左上角出现提示：网络RTK与服务器连接成功（图5-62）。
图5-62 连接网络RTK
11.执行作业
在作业界面中，右上方状态栏会显示RTK提示符号及观测卫星数量（图5-63）。当RTK未初始化成功时，图标为红色；当RTK初始化成功（一般30 s之内）后，RTK图标变为白色，并记录返航点，此时可以起飞，执行作业。RTK状态及含义见 表5-5。
图5-63 执行作业界面
表5-5 RTK/GNSS信号强度
【任务实施】
对于果林测量来说，能达到厘米级定位精度的相对定位方法中，比较实用的是网络RTK方法和单基站RTK方法，由于任务中说明了4G信号微弱，因此网络RTK方法不能用，只能采用单基站RTK方法。下面以装有Pixhawk飞控的无人机为例讲解单基站RTK设备的安装与使用。
1.设备准备
（1）准备一架基于Pixhawk飞控的多旋翼无人机，且飞控固件为PX4。
（2）准备好RTK GPS相关设备，PX4配置RTK需要两个RTK GPS模块和一个数传，其中一个RTK GPS模块用作基站，另一个用作移动站。固定在地面端的GPS单元叫作基站（Base），在空中的单元叫作移动站（Rover）。基站能实时校正移动站的定位数据。基站通过USB连接到地面站QGroundControl，同时使用数据传输设备将RTCM校正流传给无人机。在自驾仪上，MAVLink消息包被解包得到RTCM的修正信息，并把这些信息发送给移动站，移动站结合修正信息最终解算得到RTK解。PX4支持u-blox M8P、u-blox F9P、Trimble MBTwo等RTK GPS模块。表5-6列出了常用的RTK GPS模块。其中有的模块既可用作基站，也可用作移动站。本次任务选用CUAV C-RTK GPS设备。
表5-6 常用RTK GPS模块
（3）准备一台笔记本电脑，且电脑上装有QGroundControl地面站。所有需要准备的设备见表5-7。
表5-7 设备列表
续表
2.设备接线
（1）RTK移动站。按照图5-64将数传天空端用线缆连接至飞控的TELEM1接口，RTK移动站模块连接至飞控的SERIAL 4/5接口和I2C接口。
图5-64 移动端硬件连接示意
（2）RTK基站。在果林附近找一处周围无遮挡的开阔高地，将基站放置在一个稳定并且架高的三脚架上。基站模块通过Type C连接线连接至电脑USB接口，数传模块地面端连接到电脑的另外一个USB接口（图5-65）。
图5-65 基站端设备连接示意
3.RTK初始化
（1）打开QGroundControl地面站，由于RTK GPS连接是即插即用的，计算机会自动识别RTK GPS设备。
（2）无人机上电，并确保连接到QGroundControl地面站。
（3）QGroundControl开始RTK初始化设置（称为勘测过程）。RTK初始化设置可以获得基站的准确位置估计。该过程通常需要几分钟时间，在达到RTK设置中指定的最小时间和精度后就会结束。当连上C-RTK GPS设备时，地面站顶部图标栏中将显示C-RTK GPS状态图标。一般，可通过观察C-RTK GPS状态图标来跟踪进度，在RTK未初始化成功时，图标为红色（图5-66），当RTK初始化设置完成后，图标变为白色（图5-67），地面站也开始将位置数据传送给无人机。另外，也可单击C-RTK GPS状态图标来显示当前定位精度和锁定的卫星数量。
图5-66 勘测过程中
图5-67 勘测完成
之后，无人机端GPS模块切换到RTK模式。新模式显示在正常的GPS状态图标中（3D RTK GPS锁）（图5-68）。
图5-68 3D RTK GPS锁
4.地面站设置
（1）RTK GPS设置。单击“文件”下面一行的应用程序设置图标，再单击“常规”按钮，指定C-RTK GPS设置过程的最小持续时间和最小精度（图5-69）。
图5-69 RTK GPS设置
为了节省时间，也可以保存并重新使用基站位置。具体方法：进到常规设置页面，选中“Use Specified Base Position”，并单击“Save Current Base Position”按钮，复制上次勘测过程的数据，数据就会在地面站重新启动后生效。
（2）MAVLink2设置。为了更有效地利用低带宽信道，必须使用MAVLink2协议，需要进行以下步骤：
首先，要将遥测模块固件更新至最新版本。具体方法：进到地面站设置页面，选择固件，再插拔和飞控连接的USB线就可以开始升级固件（图5-70）。
图5-70 升级固件
然后，要将MAV_PROTO_VER设置为2。具体做法是进到载具设置页面，选择“参数”，在“参数设置”页面，将MAV_PROTO_VER设置为2。
（3）调试。另外，还需要调整一些参数，因为默认参数是按照米而不是厘米的精度调整的。例如，可以将EKF2_GPS_V_NOISE和EKF2_GPS_P_NOISE都减小到0.2。
【拓展阅读】
消除或减弱误差影响的方法
1.模型改正法
利用模型计算出误差影响的大小，直接对观测值进行修正。这些误差改正模型既可以是通过对误差特性、机制以及产生的原因进行研究、分析、推导而建立的理论公式，也可以是通过对大量观测数据的分析、拟合而建立的经验公式，有时则是同时采用两种方法建立的综合模型。
该方法针对的误差源有相对论效应、电离层延迟、对流层延迟、卫星钟差，缺点是有些误差难以模型化。
2.求差法
通过观测值间一定方式的相互求差，消去或削弱求差观测值所包含的相同或相似的误差影响。
例如，当两站对同一卫星进行同步观测时，观测值中都包含了共同的卫星钟差，将观测值在接收机间求差后即可消除此项误差。同样，一台接收机对多颗卫星进行同步观测时，将观测值在卫星间求差即可消除接收机的钟误差的影响。
该方法针对的误差源有接收机的钟误差、电离层延迟、对流层延迟、卫星星历误差等，缺点是空间相关性将随着测站间距离的增加而减弱。
3.参数法
原理是采用参数估计的方法，将系统性偏差求出来。该方法对所有误差源都适用，缺点是不能同时将所有影响均作为参数来估计。
4.回避法
有的误差，如多路径误差，既不能采用求差的方法来抵消，也难以建立改正模型。此时，最好的削弱该误差的方法就是选择合适的观测地点、选用较好的天线，尽可能不产生多路径效应。该方法对多路径效应、电磁波干扰有效，缺点是无法完全避免误差的影响，具有一定的盲目性。
【巩固提高】
1.相对定位可以消除哪些误差？
2.相对定位有哪些种类？各种类之间有什么不同？
3.试给相对定位所有子类的定位精度排序。
4.简述RTK的工作原理。
5.简述精灵4 RTK无人机网络RTK的使用方法。