GPS/RTK

全球衛星定位系統(GPS)的全面建成和發展，導致了導航和測繪行業的一場重大深刻的技術革命。常規的靜態GPS測量方法越來越多地應用于高精度控制網的建立，但利用該方法無法在野外對觀測數據進行實時檢核，從而造成觀測結果不合格而需要返工的情況，而利用實時動態載波相位差分技術(Real—time kinematic，RTK)可以改變上述狀況。RTK技術采用載波相位動態實時差分方法，可以實時監測待測點的數據觀測質量和基線解算結果，能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量結果，從而提高工作效率。

RTK原理：RTK系統由1個基準站、若干個流動站及無線電通訊系統組成。基準站包括GPS接收機、GPS天線、無線電通訊發射系統、供GPS接收機和無線電臺使用的電源及基準站控制器等部分。流動站包括GPS接收機、GPS天線、對中桿、無線電通訊接收系統、供GPS接收機和無線電使用的電源及流動站控制器等部分。在RTK作業模式下，在已知高等級點上(基準站)安置1臺接收機為參考站，對GPS衛星進行連續觀測，并將觀測數據和測站信息通過無線電傳輸設備實時地發送給流動站，流動站GPS接收機在接收GPS衛星信號和采集衛星數據的同時，通過無線接收設備接收來自基準站的數據鏈，并在系統內對采集和接收的2組數據進行載波相位差分處理，實時解算出流動站的三維坐標及其精度(即基準站和流動站坐標差△X、△y、△H，加上基準坐標得到的每個點的wGS一84坐標，通過坐標轉換參數得出流動站每個點的平面坐標X、y和海拔高H。因此，使用RTK技術的關鍵在于根據GPS的載波相位觀測量，并利用基準站和流動站之間觀測誤差的空間相關性，通過差分的方式除去流動站觀測數據中的大部分誤差，從而實現高精度(分米甚至厘米級)定位[1]。

IMU

IMU（英文Inertial measurement unit，簡稱 IMU），是測量物體三軸姿態角及加速度的裝置。一般IMU包括三軸陀螺儀及三軸加速度計，某些9軸IMU還包括三軸磁力計。加速度計檢測物體在載體坐標系統獨立三軸的加速度信號，而陀螺儀檢測載體相對于導航坐標系的角速度信號，測量物體在三維空間中的角速度和加速度，并以此解算出物體的姿態。[2][3]

INS

INS全稱Inertial Navigation System，即慣性導航系統，有時也簡稱為慣性系統或慣性導航。慣性導航系統的工作機理是建立在牛頓經典力學的基礎上的。牛頓定律告訴人們：一個物體如果沒有外力作用，將保持靜止或勻速直線運動；而且，物體的加速度正比于作用在物體上的外力。如果能夠測量得到加速度，那么通過加速度對時間的連續數學積分就可計算得到物體的速度和位置的變化。
陀螺儀、IMU、INS區別與聯系
陀螺儀可以測量三軸（roll,pitch,yaw）角運動(角度、角加速度)；

3個單軸陀螺儀+3個單軸加速度計=IMU，稱為慣性測量單元；

3個單軸陀螺儀+3個單軸加速度計=INS，稱為慣性導航系統；因此可以認為IMU≈INS[2]

定位（GPS)就是告訴你，你現在在哪。導航就是告訴你，如何到你想要到的位置。慣性導航你可以簡單的理解成依靠慣性器件（陀螺、加速度計等）的原始數據加上固定的算法（很深奧的東西..)來輸出你先要的信息，如位置，載體姿態，實時運動速度等。IMU就是慣性測量單元，它主要由慣性器件組成（陀螺、加速度計等），輸出最原始的數據，如加速度、角速度等等，但是無法給出位置、姿態等信息。所以INS實際上可以簡單的理解成由算法和IMU共同構成的。[4]

RT3000

為了獲得移動載體的實時位置和姿態信息，已經提出和采用了多種導航方式。其中，以慣性導航系統（Inertial Navigation System，INS）和全球衛星導航系統（ 以Global Positioning System，GPS為典型代表）應用最為廣泛。INS 不僅能
夠提供載體位置速度參數，還能提供載體的三維姿態參數，是完全自主的導航方式, 在航空、航天、航海和陸地等幾乎所有領域中都得到了廣泛應用。

隨著慣性技術與衛星導航定位技術的發展，由GPS/INS 不同程度組合而成的定位定姿傳感器已成為移動測圖系統中確定載體軌跡和平臺姿態的重要工具，其中GPS 多用于定位而INS 則用于測姿。

RT3000 由oxts研發，目的是實時地對車輛，飛機和船只等的運動做高精度的測量。為了獲得高精度的測量，RT 使用了為戰斗機導航系統開發的數學算法。一個由三個加速度計和三個陀螺儀（角速度傳感器）組成的慣性傳感器組塊用來計算所有的輸出。

和常規的慣性導航系統不同，RT3000 用GPS 校正所有的測量值。GPS測量位置，速度和（雙天線）航向，但是，通過這些測量，RT3000 可以使其它量，如俯仰，側傾非常精確。當GPS 起作用時RT3000 進行測量時就沒有漂移。標準的RT3000 系統可以實時處理數據[4]。

參考文獻

[1] 姬旭東. 實時動態載波相位差分技術淺析[J]. 長江大學學報（自科版）, 2012, 09(9):68-69.

[2] Adas常用實驗儀器和設備：RT3000/RTrange/IMU/INS/RTK等

[3]?IMU簡介

[4] IMU、INS、DGPS和POS

[5] 劉斌.RT3000慣性GPS組合導航系統實現車輛運動高精度測量[J].中國新技術新產品,2014(01):1-3.

總結

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