RTK發(fā)展變遷史

摘要：一切的起源，來自1978年推出的軍用全球定位系統(tǒng)（GPS）。該系統(tǒng)使用基于碼偽距的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)水平3-5米和垂直10-15米精度的實(shí)時(shí)定位。一些先驅(qū)者產(chǎn)生了使用GPS信號(hào)改善海洋和陸地測(cè)量問題的想法。

一年多前，我有機(jī)會(huì)與一位進(jìn)行RTK早期研發(fā)的同事Steve DeLoach共進(jìn)晚餐，他是美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)的退休土木工程師和土地測(cè)量師。我們已經(jīng)有幾十年沒有見面了，這次會(huì)面讓我們有機(jī)會(huì)回憶起那些在一起漫長(zhǎng)而又充滿激情的日子，以及在我們努力定義GPS測(cè)量技術(shù)以實(shí)現(xiàn)更高精度、更快初始化、實(shí)時(shí)移動(dòng)測(cè)量和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)遇到的挑戰(zhàn)性問題。我們還談了很多曾經(jīng)合作開發(fā)革命性技術(shù)的聰明人，他們遍布在政府部門或私營(yíng)企業(yè)中。

他的回憶才讓我意識(shí)到我們已經(jīng)走了多遠(yuǎn)。令我驚訝的是，在全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）D一顆衛(wèi)星發(fā)射后的四十多年里，我們已經(jīng)從使用地圖、指南針或激光在數(shù)百米范圍內(nèi)進(jìn)行定位，發(fā)展到今天每個(gè)人都可以用手機(jī)或手表獲得一個(gè)相當(dāng)準(zhǔn)確的位置。今天，RTK將GNSS的精度提高到了厘米級(jí)的實(shí)時(shí)定位，并為建筑、農(nóng)業(yè)、測(cè)繪、運(yùn)輸和物流領(lǐng)域的10億美元以上的時(shí)空精準(zhǔn)位置產(chǎn)業(yè)奠定了基礎(chǔ)。

哈爾濱RTK公司為您介紹起源：

從約30年前的全盛期以來，RTK的發(fā)展已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了其早期創(chuàng)造者的夢(mèng)想。

一切的起源，來自1978年推出的軍用全球定位系統(tǒng)（GPS）。該系統(tǒng)使用基于碼偽距的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)水平3-5米和垂直10-15米精度的實(shí)時(shí)定位。一些先驅(qū)者產(chǎn)生了使用GPS信號(hào)改善海洋和陸地測(cè)量問題的想法。

“這是一個(gè)由測(cè)量員為測(cè)量員設(shè)計(jì)的測(cè)量系統(tǒng)的偉大故事?！懊绹?guó)陸軍工程兵團(tuán)（USACE）工程和建設(shè)部退休副部長(zhǎng)Steve DeLoach說，該機(jī)構(gòu)在20世紀(jì)80年代末和90年代初資助RTK取得重大突破，大幅改善了挖掘作業(yè)?！耙溃赗TK之前，建立水平和垂直大地測(cè)量控制體系是一項(xiàng)巨大的、勞動(dòng)密集型工作。”

從20世紀(jì)70年代末到90年代中期，RTK的先驅(qū)們看到了GPS在精度、移動(dòng)和計(jì)時(shí)方面解決測(cè)量問題的潛力，但他們必須吸引資金，追求尖端技術(shù)，并投入大量精力測(cè)試系統(tǒng)和開發(fā)復(fù)雜的算法來增強(qiáng)和改正GPS信號(hào)。

在D一顆GPS衛(wèi)星發(fā)射后不久，麻省理工學(xué)院的Charles Counselman開發(fā)了一種名為“Macrometer”的GPS接收機(jī)，該接收機(jī)基于天文射電接收技術(shù)，適用于大地測(cè)量工作。也是大約在那個(gè)時(shí)候，John D.Bossler和Clyde C.Goad（美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局）和Peter L.Bender（美國(guó)實(shí)驗(yàn)室天體物理學(xué)聯(lián)合研究所，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局和科羅拉多大學(xué)）等權(quán)威人物的論文探討了處理GPS載波相位信號(hào)的想法。GPS的這種新用途與比較初的系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的完全不同。

國(guó)際事件也起到了推波助瀾的作用。1983年，大韓航空007號(hào)班機(jī)被蘇聯(lián)擊落，機(jī)上269人喪生。這架飛機(jī)當(dāng)時(shí)正從美國(guó)紐約經(jīng)阿拉斯加安克雷奇飛往韓國(guó)首爾，一次錯(cuò)誤的導(dǎo)航致使它偏航到蘇聯(lián)領(lǐng)空。為了避免類似的悲劇再度發(fā)生，里根總統(tǒng)發(fā)布了一項(xiàng)行政命令，向民用領(lǐng)域提供精度為100米的GPS定位服務(wù)。

但許多人需要比GPS碼偽距更J確的東西，因此重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到使用GPS載波相位信號(hào)的靜態(tài)應(yīng)用上。致力于大地測(cè)量學(xué)的科學(xué)家們很快就采用了GPS載波相位處理，開發(fā)數(shù)學(xué)算法和編寫軟件，從而使大地測(cè)量員能夠開拓新的方法，比較終建立了三維毫米級(jí)精度的大地測(cè)量控制網(wǎng)。

Steve說：“現(xiàn)在，這才是測(cè)量員真正關(guān)心的問題?！?/span>

業(yè)界也做出了回應(yīng)，根據(jù)這一新想法設(shè)計(jì)GPS接收機(jī)，如麥哲倫和德州儀器的接收機(jī)。這些早期的GPS接收機(jī)雖然在性能上具有革命性，但體積龐大、笨重，且專為特定的科學(xué)和測(cè)量應(yīng)用而設(shè)計(jì)。這使得它們不適用于廣泛的行業(yè)應(yīng)用，但這些應(yīng)用需求將會(huì)在以后出現(xiàn)。

還有其他問題需要克服，例如從靜態(tài)測(cè)量轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)測(cè)量、更快的初始化、更高的高程測(cè)量的精度和實(shí)時(shí)處理。J確的靜態(tài)測(cè)量非常棒，但許多應(yīng)用需要在移動(dòng)時(shí)提供高精度。

正是這些對(duì)GPS的早期夢(mèng)想推動(dòng)并比較終形成革命性RTK技術(shù)的解決方案。該技術(shù)如今實(shí)現(xiàn)了J確的實(shí)時(shí)定位。特別是對(duì)于測(cè)量員而言，RTK減少了許多項(xiàng)目中對(duì)耗時(shí)的光學(xué)測(cè)量方法的需求，提高了工作效率。

“一切都是有意為之，是的，我們看到了未來?！盨teve說，“但是我們看到過農(nóng)用拖拉機(jī)被自動(dòng)引導(dǎo)到一英寸的精度嗎？或者推土機(jī)在沒有測(cè)量員的情況下進(jìn)行填挖？或者自動(dòng)駕駛的汽車？不，并沒有?！?/span>

Steve在早期RTK開發(fā)中扮演重要角色。在下期，我們將與他和其他兩位關(guān)鍵人物“會(huì)面”，了解他們希望解決的一些問題。

（未完待續(xù)）