需求概述

本方案主要基于北斗/GNSS+RTK卫星高精度定位技术，以实现对无人巡检车的智能控制和自主导航的功能。用户企业的具体需求概括如下：

实现对无人巡检车的高精度定位，达到厘米级精度；

需要具备GNSS高精度定向功能；

考虑到各种外界环境对系统定位效果的影响，系统设计中需要考虑采用IMU进行组合导航；

RTK差分数据链需要支持无线数传电台和无线网络传输两种方式；

总体方案

无人巡检车定位系统方案设计的核心功能是车辆高精度定位定向，基于GNSS卫星载波相位差分技术是目前在高精度定位方面最先进的技术，而且经过十几年的广泛民用化，成熟度非常高，同时，近几年中国北斗卫星导航系统（BDS）的蓬勃发展和应用，使GNSS高精度定位技术在稳定性方面和可靠性方面又得到极大的提升。北斗GNSS高精度定位定向技术的显著特点是：

全天候工作——不受雨雪风天气的影响，不受光线影响；

定位精度高——采用不同的定位产品和工作模式，可以分别得到米级（单点定位）、亚米级（伪距差分）和厘米级（载波相位差分(RTK)）定位精度；

测速精度可达0.03m/s；

测向精度可达0.2°（@1米基线）

除高精度定位技术外，通讯是本方案的另一个关键环节，通信链路系统包括车载终端与控制中心之间的数据上报、GNSS基准站与车载终端之间的差分数据播发两个方面。通讯技术目前可选方法多种多样，通讯主要考虑安装便捷性、传输稳定性、可容纳终端容量、网络安全和安装及维护成本等，综合考虑上述因素，我们提供了几种可选方案，详见下文。

1、系统工作原理

GNSS基准站（CORS服务或自建RTK基站）将差分数据通过网络或电台播发给车载终端，车载终端中的GNSS接收机实时件定位解算，并将解算结果（精确坐标、方向和速度等）再发送至控制系统。控制系统收集到上述信息后，综合分析并作出相应的处理。以下是基于网络差分和电台差分两种方案，RTK系统工作原理示意图。

图1 基于4G网络的RTK差分定位应用及原理示意

图2 基于数传电台的RTK差分定位应用及原理示意

2、通讯方案

目前常用的数据通讯方式有两种，一种是数传电台通讯，一种是通过局域网或者Internet网通讯。根据实际应用成熟度来看，定位定向数据上传方面，目前基本上都是采用网络通讯，如果不需要将该数据上传，则不需要考虑此项通讯。

几种通讯方式的优缺点大致分析如下：

3、电台通讯

对于电台通讯，由于GNSS移动站已内置接收机电台模块，使用简便，重点是基准站的建设，基准站连接的示意图如下：

图4 电台模式基站连接示意图

作为GNSS差分参考站，基准站的信号质量对终端定位精度的影响是非常重要的，因此需要确保基准站天线的信号良好。基准站的建设和选址基本要求如下：

尽量选择高处、空旷的位置，保证天线位置水平线15度以上没有遮挡；

与易产生多路径效应的地物（如高大建筑、树木、大面积水域等）的距离不小于200 m；

距电磁干扰区（如微波站、无线电发射台、高压线穿越地带等）的距离不小于200m；

避开易产生振动的地带，并保证GNSS天线的牢固性和安全性。

4、局域网wifi通讯

局域网通讯一般采用无线网桥设备搭建，它利用无线传输方式实现在两个或多个网络之间搭起通信的桥梁。无线网桥采用IP传输机制，接口协议采用桥接原理实现，具有组网灵活，成本相当对较低的特征，适合于网络数据传输和低等级监控类图像、数据等传输，广泛应用于各种基于纯IP构架的数据网络解决方案。

网桥局域网示意图如下：

图5 局域网示意图

考虑到对监控区域的完全覆盖，且可能存在楼房等建筑物或构筑物的遮挡，需根据现场的实际情况确定基站的数量，以保证良好的通信效果。

5、3G/4G网络通讯

如果要采用地基增强网的差分服务数据（如千寻），一般采用3G或4G网络通讯，目前PCF101型号接收机内置CORS服务接入点，支持NTRIP通信协议，插入开通流量的SIM卡，通过简单的设置即可实现CORS差分。其使用方法可以参考图1.

目前对用户来说，常用的两种接收机形态是GNSS板卡和接收机终端，其差异在于，板卡尺寸小，易于集成，但需要二次开发；接收机终端尺寸较大，但可以直接安装使用，应用难度低,企业可根据自身业务需求进行自由选择和匹配。