摘要：随着无人机在电力巡检领域的迅速推广和应用，输电线路巡检模式发生巨大转变，日益智能和便捷。对于输电线路的环境复杂性，现有的巡检模式无人机作业结束后会返回起飞点，收到作业地形和无人机硬件影响，存在一定局限性。本文对无人机异地起降系统的应用进行深入探究，通过实时载波相位差分技术（RTK）对无人机降落点进行自动追踪，从而实现无人机指定点降落，有效的提高作业效率和巡检灵活度。基于RTK技术，本文将无人机起落点设置于运动的巡检车上，通过多辆巡检车的协同作业可实现无人机的灵活投放和回收，具有较好的现实应用价值。
关键词：异地起降；厘米级定位；差分算法；无人机巡检
1 RTK技术原理
传统GPS定位系统存在一定精度不足问题,通过差分方式可实现GPS接收机的公有误差的消除,即差分GPS。差分GPS的通过设置一个已知确切坐标的基站,基准站将接收卫星信息计算出来的实时定位坐标和精准坐标作差,得到误差，继而向流动站发送修正值,流动站由修正值对实时GPS定位结果进行闭环反馈。通过分析可以看出，差分技术能够消除公有误差和各种固有误差,保证定位精度。
RTK的原理是基于载波相位测量值实现定位结果的实时修正。在整个定位环节,需对载波相位和伪距码同时产生双差,从而测定由基准站到流动站的基线矢量。载波相位和伤距码值可以由GNSS接收机对卫星测量得出。假设有基准站b和流动站r,同时设定它们和卫星s之间信号传播路径是平行的。则卫星到测站之间的相位用载波相位差和整周数表示：
（2）
式（2）中误差中已经不包含卫星钟误差、电离层和对流层误差、卫星星历误差。若r和b同时观测到两颗卫星j与和k,对单差结果二次求差,可以得到双差式(3)。由此过程可消去误差项中接收机种差,中只剩下相位噪声误差。通过几何关系可以建立基准站和流动站间基线向量和双差之间的关系式(4)：
其中为基站到卫星j和卫星k的单位瞄准线向量之差。待测基线向量有3个未知分量,因此对其求解至少需要5颗卫星来得出4个独立的双差值组成方程组。基于该推导过程可得到伪距码双差和基线分量的方程组。通过算法将二者结合起来,得到平滑处理后的伪距双差,根据平滑的伪距双差通过迭代最小二乘估计对进行估算,再根据解算出一个初步的整周模糊度估算值,最后得到模糊度的最优解。根据整周模糊度最优解,解算两个坐标站的基线向量,其解就是RTK定位算法的固定解。在解算过程中,各种误差均被消除,仅剩余多径效应的误差影响，因此定位结果精度较高。
2 无人机异地起降系统
RTK技术因其厘米级的定位精度，在无人机定位导航实现异地起降方面具备很好的优势。在无人机导航定位的整个流程中,RTK定位结果从RTK定位解算模块输入至导航控制部分是关键数据链路,通过4G网络将定位结果传输至导航模块板卡接收,接收端再解析信息,才能获取精确数据。
图1 RTK定位系统设计
RTK定位系统设计如图1所示，其移动部分为无人机设备，地面基准部分为无人机移动巡检车。其中，无人机设备附带Apollo飞控，在Apollo飞控循环流程中加入RTK算法,实现在同一块微处理器上进行定位、导航、控制的完整流程。无人机移动巡检车装备车载高精度定位和辅助降落引导装置，通过车厢天窗下附带接收机的自动起降平台承载作业无人机。
3 协同巡检模式应用
在电力巡检中应用无人机系统，可以很大程度上降低电力巡检的人力投入，实现快速、可靠、精准、安全的巡检工作，具有一定的实用价值。当下，受硬件基本以及电源技术的限制，无人机的普遍作业方式为人工放飞，原地回收，人力资源受到束缚，效率受到影响。本文在基于RTK无人机异地起降系统的基础上进行实际应用，提出了无人机多机协同巡检模式，其流程图见下图2。
图2 无人机多机协同巡检流程图
无人机巡检作业流程开始,首先获取巡检的具体GPS位置坐标信息,进行自动规划航线、导航寻路，接着相机设备拍摄输电线路图像,并将采集到的图像信息、获取的位置信息及无人机飞行状态信息等数据,通过无线传输的方式传输到地面，地面站接收到无人机传输的图像数据后进行保存,并通过数据处理系统进行通道建模进而做出故障或潜在隐患的判断。在作业完成后，无人机经由协同巡检系统自动追踪最近空置巡检车，进行车载蓄能充电，无间断完成整个巡检周期。
结语
本文针对传统电力巡检的技术难题，通过厘米级RTK定位无人机的应用，实现以下两点具备行业实用价值的技术突破：
（1）基于RTK定位的无人机异地起降系统。
（2）全周期无人机多机协同巡检模式的应用。
参考文献
[1]徐颖章，金海波．RTK技术在无人机导航应用中的实现［J］．江苏航空，2018，3:24-26．
[2]张德进．基于RTK的厘米级定位无人机的开发与应用研究［J］．新科技，2017，4:156.
[3] 高九州，贾宏光.无人机自主着陆纵向控制律设计[J].光学精密工程，2016,7：145.