2025-09-02
RTK(Real-Time Kinematic,实时动态差分定位)是 GNSS高精度定位的重要方法,而 RTK天线 在整个链路中起到“入口把关”的作用:保证把卫星发射来的极其微弱的信号 干净、完整、稳定地送入接收机,从而让解算端能够成功实现厘米级定位。下面分层说明其原理。
一、RTK系统工作链路
卫星信号发射
GPS、北斗、GLONASS、Galileo 等卫星不断向地面发射右旋圆极化(RHCP)的导航信号。
RTK天线接收
天线接收目标频段(L1/L2/L5、B1/B2/B3、E1/E5 等)的 RHCP 信号,并进行增益匹配。
信号放大与滤波
有源 RTK 天线内部通常集成低噪声放大器(LNA)和滤波器,提升有效信号强度,抑制带外干扰。
相位中心保持
天线设计保证相位中心稳定(PCO/PCV 小),以便接收机能够准确利用载波相位观测值。
接收机与基带处理
接收机解调码伪距和载波相位观测量,结合差分改正数据进行模糊度解算与固定。
实时差分解算
基站提供高精度参考坐标,流动站与基站之间形成双差观测,消除大部分误差,最终实现厘米级定位。
二、RTK天线的核心职责
极化匹配
卫星信号是 RHCP,天线必须采用圆极化结构(微带、螺旋、四臂螺旋等),才能最大限度接收有效信号。
方向图与低仰角性能
天线的增益覆盖应均匀,保证天空范围内均有较好接收,尤其低仰角卫星信号能被利用,提高几何强度。
相位中心稳定
RTK 定位依赖载波相位(毫米级量级),天线的相位中心若随方向或频率漂移过大,会导致解算偏差。
抗多径与抗干扰
通过高前后比、带外抑制、优化电路设计,降低地面反射与邻近电磁干扰的影响。
环境适应性
RTK天线多用于野外测量、施工、车载、无人机等场景,因此需具备 IP67/68 防护、抗震、防盐雾、防高低温的能力。
三、RTK定位依赖的关键机理
双差与模糊度固定
单点定位:米级误差;
差分(码伪距):分米~米级;
RTK(载波相位双差):厘米级,依赖整数模糊度解算。
多频多星提升稳健性
多频组合可消除电离层延迟,多星座提高可见卫星数与几何强度,加快收敛并增强复杂环境下的可用性。
误差控制
RTK天线的高质量信号输入,使接收机更容易消除大气延迟、钟差、多径和干扰,从而提升整体定位稳定性。
RTK天线的工作原理 = 在多频多星段内,以高效圆极化结构接收并放大卫星信号,保持载波相位信息的完整性,抑制干扰与多径,再将干净的观测量交给接收机进行实时差分解算,从而实现厘米级定位。