1911年，德國林務(wù)官阿爾福萊德齊梅爾曼在世界上首次利用有人駕駛的飛機噴灑液體和粉末農(nóng)藥，以防治森林病蟲害。1918年，美國第一次使用有人駕駛飛機噴施農(nóng)藥滅殺棉花蟲害。自此，有人駕駛的航空施藥拉開了歷史序幕。
近兩年來，越來越多的無人機“飛”入農(nóng)田，成為了農(nóng)業(yè)植保的新「神器」。作為導(dǎo)航定位系統(tǒng)，既是無人機實現(xiàn)自主飛行的關(guān)鍵，也是其進行各項植保作業(yè)的基礎(chǔ)。
目前無人機大多采用基于GPS的組合導(dǎo)航技術(shù)，但GPS定位誤差帶來的「坑」早已在行業(yè)內(nèi)飽受詬病。在植保無人機中RTK將無人機定位精度從米級提升至厘米級，成為了無人機技術(shù)突破中的一匹「黑馬」。但近來有「磚家」提出質(zhì)疑，農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域真的需要使用比GPS定位更精準(zhǔn)、但價格不「親民」的RTK技術(shù)嗎？我們不妨來了解RTK在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
RTK(Real - time kinematic)是實時動態(tài)定位的英文簡稱，我們使用的載波相位差分定位是一種廣泛應(yīng)用于高精度定位的成熟的相對定位技術(shù)。目的是為了消除或減小單點絕對定位中無法避免的定位誤差。在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，能引起定位誤差的因素有多種，所有的這些都可以歸納為導(dǎo)航電磁波信號傳播過程和接收過程中時間的誤差，這些因素包括：測站站鐘誤差、衛(wèi)星星鐘誤差、電離層影響、對流層影響、太陽光壓、星歷誤差等多種因素；使用多個測站的觀測數(shù)據(jù)，建立觀測方程、然后對這些觀測方程求差處理就可以消除大部分公共誤差，從而可以解算出非常精確的定位信息，這就是差分相對定位的優(yōu)異之處。
農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中使用的RTK技術(shù)是一種兼顧實行性和高精度的方案，通過基準(zhǔn)站和飛機上安裝的導(dǎo)航信號接收機（移動站）對衛(wèi)星導(dǎo)航信號同步接收，移動站實時獲取基準(zhǔn)站的觀測數(shù)據(jù)或者修正數(shù)據(jù)，經(jīng)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)處理得到定位信息，用于無人機導(dǎo)航。
RTK對于植保無人機的作用
在農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域，大家都已經(jīng)知道它能為無人機提高定位精度，降低飛行誤差。 飛機在作業(yè)時獲取到的航線坐標(biāo)并不是一條直線，而是一個有寬度的區(qū)域，如果使用GPS定位進行航線作業(yè)，則區(qū)域的寬度在0－10米的范圍內(nèi)，此時飛機實際飛行的軌跡將會是一條歪歪扭扭的曲線，并且每一次飛行的曲線都不一致，很有可能會導(dǎo)致重噴、漏噴，且無法杜絕。
而使用RTK技術(shù)時，航線將是一個0-10厘米寬度的區(qū)域，與GPS相比，RTK基本等于是直線飛行，彎曲的幅度很小，因此噴灑的效果將更均勻可控。 在一些壟間距較大的田間作業(yè)時，如發(fā)生的偏移較大，甚至可能產(chǎn)生作物本身大部分漏噴和土地污染等次生危害，總而言之，RTK通過大幅提高定位精度來拓寬GPS定位技術(shù)的應(yīng)用場景。 在未來的農(nóng)田里，RTK也會有更多產(chǎn)生作用的地方。它將融入作物生長的每一個階段，幫助我們實時獲取農(nóng)田中任意位置的時間和空間信息，再搭配對應(yīng)的設(shè)備，實現(xiàn)定時、定點、定量的農(nóng)藥化肥投放，取得最佳的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。除了植保作業(yè)外，高精度的實時定位還可以協(xié)助農(nóng)村土地測量、確權(quán)和提供其他農(nóng)田中的無人自動化設(shè)備高精度導(dǎo)航與數(shù)據(jù)服務(wù)。
在植保無人機使用RTK技術(shù)有哪些問題？
1、基站的位置和它與移動站的距離會對RTK的定位精度產(chǎn)生直接影響。基準(zhǔn)站應(yīng)盡量架設(shè)在開闊的地帶，太陽能直射到的地方。盡量遠(yuǎn)離高大的建筑物以及水面。
2、RTK技術(shù)的本身，是依賴于GPS衛(wèi)星信號定位的，它定位時需要至少四顆以上衛(wèi)星的載波相位觀測數(shù)據(jù)，一般開闊的室外區(qū)域基本都能滿足要求，基準(zhǔn)站的初始化需要較強的衛(wèi)星信號?；鶞?zhǔn)站和觀測站應(yīng)遠(yuǎn)離光滑的地面、水面、鹽堿灘、玻璃幕墻等可以產(chǎn)生強烈反射信號的地方，接收機天線應(yīng)該具備較強的多徑抑制能力。太陽活動（黑子、耀斑、太陽風(fēng)）會對電離層造成難以計算的影響也會影響定位精度。
3、RTK價格偏高，真的值得消費者掏錢買單嗎？
的確，RTK由于技術(shù)門檻高，價格并不「親民」，市面上一套優(yōu)質(zhì)RTK系統(tǒng)的價格可能相當(dāng)于一臺植保無人機了。但是，僅僅因為價格偏高，就足以成為拒絕使用新技術(shù)的理由嗎？
七八十年代，電腦剛在國內(nèi)出現(xiàn)時，也是大幾千甚至上萬的「天價」。使用電腦的第一批用戶中，很多利用這一新工具，發(fā)現(xiàn)了更多創(chuàng)造更大價值的機會。一臺大型的農(nóng)業(yè)機械設(shè)備，價格可達(dá)幾十萬甚至上百萬，但農(nóng)業(yè)機械化的第一批踐行者，因為最快地走上了精準(zhǔn)、高效生產(chǎn)之路，從而最早實現(xiàn)了發(fā)家致富。
有時候，價格不是問題，關(guān)鍵在于你買的產(chǎn)品能否給你帶來相應(yīng)的價值回報。聰明的消費者，不如拿出賬本好好算一算，一臺新設(shè)備的使用，能在多大程度上提高作業(yè)效率，能為你節(jié)省多少生產(chǎn)成本。
農(nóng)業(yè)植保服務(wù)的成本主要包括人工成本和設(shè)備成本。使用普通GPS的植保機，由于無法實現(xiàn)完全自動的高精度飛行，需要三名操作人員，包括飛手、安全員和地勤，缺一不可。而一套裝有高精度RTK系統(tǒng)的植保機，只需一名操作人員即可完成全套作業(yè)，人工成本降低至過去的三分之一。
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