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摘要：随着科技的发展各行各业对人的需求逐渐增大越来越多的农民选择了选择了更为轻松的工作，导致了无人种地的社会问题，为了解决这种必须由人耕作的状态农业上引进了“无人农场“的概念，融合了北斗+、物联网、大数据、各种传感器等技术，通过这些技术将实现农业的自动化、智能化、机器人化。推动无人农场建设和发展符合中国经济社会现实需求，是未来中国农业发展的重要方向。实现无人农场，首先要绘制高精度地图，地图上有机库、道路、农田、障碍物等信息定位达到厘米级，并进行无人驾驶农机运移和作业路径规划;无人驾驶农机自动从机库行驶至目标田块作业，作业完成后回到机库;信息平台上负责无人农机作业远程管控，包括各类作业规划和紧急情况处理，以及无人农机作业信息显示。“无人农场”实现农户不出家门，就可完成农业作业。
关键字：无人农场、高精度地图、网络RTK、坐标系转换
无人农场就是劳动力在不进入农场的情况下，采用物联网、大数据、人工智能、5G、机器人等新一代信息技术，通过对设施、装备、机械等远程控制、全程自动控制或机器人自主控制完成所有农场生产作业的一种全新生产模式。那么高精度地图则贯穿在无人农场的整个环节之中，它的作用将至关重要，我们来看一下无人农场都有哪些地方需要用到高精度地图。
高精度地图（Highly Map），是当前无人驾驶技术中必不可少的一个组成部分，它是无人驾驶的基础保障，相比传统地图的来说，高精度地图更是一种标准的矢量化地图。以坡度为例，高精度地图能提供前方是上下坡的具体信息;以弯道为例，高精度地图能提供前方弯道的具体曲率半径;以路口为例，高精度地图能提供前方路口是否有红绿灯的信息，告知车辆在路口需要做哪些判断以及动作。高精度地图相比传统地图能提供更加矢量化的数据、精确化的数据，这就是高精度地图优势。这些矢量化的数据对人类驾驶员来说没有多大用处，因为人类是非常高级智能的机器人，具有非常高的识别能力、联想能力、学习能力和判断能力，而这些能力这是目前无人驾驶“大脑”所不具备的。为了弥补无人驾驶“大脑”对这些能力的不足，高精度地图的重要性尤为突出。所以，高精度地图产品数据的精度直接决定了无人驾驶驾驶系统的安全性、可靠性和效率。
单基站网络RTK技术
想要得到高精度地图自然少不了RTK技术，本文推出的是网络RTK技术，它相比传统RTK准确性、拓展性、可靠性。网络RTK也就是大家熟知的CORS，它分为多基站CORS和单基站CORS（后文称“单基站网络RTK）。单基站网络RTK可以满足50KM为为半径的区域厘米级的精度，故在无人农场的高精度地图使用中选择单基站网络RTK更为合适，而且相比多基站网络RTK需要的费用更少、时间更短、技术更成熟，更能很好的解决无人农场对高精度地图的需求。
工作原理
单基站网络RTK通常是由单个基准站通过通讯链（一般选择4G网络）将差分改正数据发送到数据处理中心，移动站用过通讯链（一般选择4G网络）获取数据處理中心处理好的差分改正数据，从而能得到高精度度厘米级的定位，如图2所示.
单基站网络RTK在无人农场中采集的应用
单基站网络RTK主要的关键还是将基准站接收到的差分改正数据通过4G网络传输给移动站，采集站实时接收基准站发送过来的差分改正数据进行解算坐标，基准站发出的数据就特别重要。在无人农场的应用中首先要选择一个稳定、可靠、空旷无遮挡的基准位置建立网络基准站，然后才能保证采集到的基础建设、无人工艺、无人作业模型稳定可靠。
确定好基准站的位置可靠性之后还要保证基准站与数据中心的网络的稳定性，我们采用了上海联适导航技术股份有限公司的专门为网络基站设计的一款接收机（型号R61），它具备双卡双待4G全网通和两路有线网络同时上传的特点，最优的方式保证了基准站数据连续性、可靠性。
在外野测量中，传统测量方法是进行多人组合的方式，而网络RTK的使用中只需要单人单机即可作业，一边进行目标点的属性记录一边进行拍照，及其方便简单。需要注意的是在进行测量工作之前要提前了解测区环境做好计划，保证在进行测量工作时能高效完成工作，以及了解到测区有遮挡的区域或信号不佳区域能够有效制定预案。选择网络RTK的作业方式极大的减少了外业的工作时间，提高了外业的工作效率，缩短了项目周期，而且网络RTK便于操作和携带，在无人农场的高精度地图采集中得到了广泛的应用。
单基站网络RTK的使用方法
以上海联适导航技术股份有限公司自主研发的测量手簿软件-测绘通和RTK接收机型号R23为例，介绍在无人农场中网络RTK的使用方法
· 新建工程，依次填写工程的相关信息，选择默认坐标系即可（记录的是WGS-84经纬度坐标系）。
· 打开已经存在的工程任务，点击任务-工程管理-选择已经存在的任务-打开。
· 首先点击配置—连接—目标蓝牙—开始扫描
· 选择正确的R23设备（名称是设备的SN码）—点击确定—点击连接—等待连接。
· 连接基站，配置-移动站设置-自定义基站-输入当前网络单基站的CORS账号-点击连接-等待固定即可
· 选择 测量—点测量，进入点测量界面，如图3所示。准备现场采集碎部点。（由于当前区域无控制点，不需要进行点校正，最后只需要导出WGS-84经纬度坐标即可）
· 导出坐标，任务-导出-选择路径以及点格式和点名称即可完成
单基站网络RTK的优势
· 成本低：目前市面上比较商业化的多基站网络RTK有千寻位置、中国移动、六分科技等，使用上相对比较成熟，但是长期使用费用高，而且无人农场是多机作业，费用将是一笔不小的开销，建立属于自己的单站网络RTK尤为重要。
· 扩展性强：当单基站无法满足无人农场的使用时，可随时增加基站进行补充，不影响其他设备的使用。 · 施工快：单基站架设工艺已经发展非常成熟，在没有特殊问题出现的情况下单个工作日即可完成安装调试工作（不包括购买和运送时间）。
· 兼容强大：单基站网络RTK是输出市面上大家都在用的RTCM3.2的数据格式，几乎目前所有厂家的设备都能使用更能让大家接受。而且可以根据设备需求更改数据格式。
· 距离远：相比传统RTK采用数传电台的方式能有效传输到更远的位置，而且单基站网络RTK是固定不动的，不需要因为传输不到经常更换基站位置。
· 使用简单：使用单基站网络RTK就不需要每天拿电瓶充电架设基站，还要根据电量的情况调整作业时间，而且无人农场多个机械作业时单基站网络RTK可以给多个终端使用，还能保证数据的稳定、可靠、全天候。使用单基站网络RTK不在需要每天测量时进行校准工作，保证了高精度地图的可靠性。
高精度地图精度验证
为保证高精度地图的准确性、可靠性，每年应该定期进行地图精度的验证工作。精度验证主要包括三个阶段，分别为数据准备、特征点选取和数据处理。验证完数据的可靠性之后再进行农事的流程作业。
无人化作业
无人化作业是作物生长全过程中设计到农机，如：插秧机、拖拉机、履带拖拉机、打药机、收割机等，在进行农事工作过程中从机库开到道路，再到农田进行自动规划路线的作业。这所有过程中都需要车辆定位与高精度坐標系统的匹配，需要车辆的坐标基准跟高精度地图是在同样的基准下进行。
结束语
本文充分说明了单基站网络RTK在无人农场高精度地图测量中使用的意义，以及明显的优势。单基站网络RTK技术无需临时驾驶基站、操作简单、精度高和作业距离远的优势。而且为后期无人驾驶车辆的运行奠定了基准，保证了使用过程不会出现坐标变动的问题。促进了无人农场的进一步发展。
参考文献
[1] 王智超.单基站CORS-RTK精度测试与分析[D].大连理工大学，2013：20-21
[2] 韩新哲.千寻知寸定位服务与网络RTK技术结合在数字城管中的应用[J].价值工程，2019：233
[3] 程剑刚.网络RTK技术联合数字测深仪在湖泊库容测量中的应用[J].中国地质大学（北京），2014：19
[4] 李道亮.无人农场系统分析与发展展望[J].农业机械学报，2020：1-3
[5] 刘淼.基于航片进行高精度地图精度验证的方法[C].中国公路学会养护与管理分会第十一届学术年会论文集，2021：586
作者简介：徐纪洋，1982年生，男，山东日照人，本科，就职于上海联适导航技术股份有限公司，主要研究方向为北斗高精度应用
上海联适导航技术股份有限公司 201702
关键字：无人农场、高精度地图、网络RTK、坐标系转换
无人农场就是劳动力在不进入农场的情况下，采用物联网、大数据、人工智能、5G、机器人等新一代信息技术，通过对设施、装备、机械等远程控制、全程自动控制或机器人自主控制完成所有农场生产作业的一种全新生产模式。那么高精度地图则贯穿在无人农场的整个环节之中，它的作用将至关重要，我们来看一下无人农场都有哪些地方需要用到高精度地图。
高精度地图（Highly Map），是当前无人驾驶技术中必不可少的一个组成部分，它是无人驾驶的基础保障，相比传统地图的来说，高精度地图更是一种标准的矢量化地图。以坡度为例，高精度地图能提供前方是上下坡的具体信息;以弯道为例，高精度地图能提供前方弯道的具体曲率半径;以路口为例，高精度地图能提供前方路口是否有红绿灯的信息，告知车辆在路口需要做哪些判断以及动作。高精度地图相比传统地图能提供更加矢量化的数据、精确化的数据，这就是高精度地图优势。这些矢量化的数据对人类驾驶员来说没有多大用处，因为人类是非常高级智能的机器人，具有非常高的识别能力、联想能力、学习能力和判断能力，而这些能力这是目前无人驾驶“大脑”所不具备的。为了弥补无人驾驶“大脑”对这些能力的不足，高精度地图的重要性尤为突出。所以，高精度地图产品数据的精度直接决定了无人驾驶驾驶系统的安全性、可靠性和效率。
单基站网络RTK技术
想要得到高精度地图自然少不了RTK技术，本文推出的是网络RTK技术，它相比传统RTK准确性、拓展性、可靠性。网络RTK也就是大家熟知的CORS，它分为多基站CORS和单基站CORS（后文称“单基站网络RTK）。单基站网络RTK可以满足50KM为为半径的区域厘米级的精度，故在无人农场的高精度地图使用中选择单基站网络RTK更为合适，而且相比多基站网络RTK需要的费用更少、时间更短、技术更成熟，更能很好的解决无人农场对高精度地图的需求。
工作原理
单基站网络RTK通常是由单个基准站通过通讯链（一般选择4G网络）将差分改正数据发送到数据处理中心，移动站用过通讯链（一般选择4G网络）获取数据處理中心处理好的差分改正数据，从而能得到高精度度厘米级的定位，如图2所示.
单基站网络RTK在无人农场中采集的应用
单基站网络RTK主要的关键还是将基准站接收到的差分改正数据通过4G网络传输给移动站，采集站实时接收基准站发送过来的差分改正数据进行解算坐标，基准站发出的数据就特别重要。在无人农场的应用中首先要选择一个稳定、可靠、空旷无遮挡的基准位置建立网络基准站，然后才能保证采集到的基础建设、无人工艺、无人作业模型稳定可靠。
确定好基准站的位置可靠性之后还要保证基准站与数据中心的网络的稳定性，我们采用了上海联适导航技术股份有限公司的专门为网络基站设计的一款接收机（型号R61），它具备双卡双待4G全网通和两路有线网络同时上传的特点，最优的方式保证了基准站数据连续性、可靠性。
在外野测量中，传统测量方法是进行多人组合的方式，而网络RTK的使用中只需要单人单机即可作业，一边进行目标点的属性记录一边进行拍照，及其方便简单。需要注意的是在进行测量工作之前要提前了解测区环境做好计划，保证在进行测量工作时能高效完成工作，以及了解到测区有遮挡的区域或信号不佳区域能够有效制定预案。选择网络RTK的作业方式极大的减少了外业的工作时间，提高了外业的工作效率，缩短了项目周期，而且网络RTK便于操作和携带，在无人农场的高精度地图采集中得到了广泛的应用。
单基站网络RTK的使用方法
以上海联适导航技术股份有限公司自主研发的测量手簿软件-测绘通和RTK接收机型号R23为例，介绍在无人农场中网络RTK的使用方法
· 新建工程，依次填写工程的相关信息，选择默认坐标系即可（记录的是WGS-84经纬度坐标系）。
· 打开已经存在的工程任务，点击任务-工程管理-选择已经存在的任务-打开。
· 首先点击配置—连接—目标蓝牙—开始扫描
· 选择正确的R23设备（名称是设备的SN码）—点击确定—点击连接—等待连接。
· 连接基站，配置-移动站设置-自定义基站-输入当前网络单基站的CORS账号-点击连接-等待固定即可
· 选择 测量—点测量，进入点测量界面，如图3所示。准备现场采集碎部点。（由于当前区域无控制点，不需要进行点校正，最后只需要导出WGS-84经纬度坐标即可）
· 导出坐标，任务-导出-选择路径以及点格式和点名称即可完成
单基站网络RTK的优势
· 成本低：目前市面上比较商业化的多基站网络RTK有千寻位置、中国移动、六分科技等，使用上相对比较成熟，但是长期使用费用高，而且无人农场是多机作业，费用将是一笔不小的开销，建立属于自己的单站网络RTK尤为重要。
· 扩展性强：当单基站无法满足无人农场的使用时，可随时增加基站进行补充，不影响其他设备的使用。 · 施工快：单基站架设工艺已经发展非常成熟，在没有特殊问题出现的情况下单个工作日即可完成安装调试工作（不包括购买和运送时间）。
· 兼容强大：单基站网络RTK是输出市面上大家都在用的RTCM3.2的数据格式，几乎目前所有厂家的设备都能使用更能让大家接受。而且可以根据设备需求更改数据格式。
· 距离远：相比传统RTK采用数传电台的方式能有效传输到更远的位置，而且单基站网络RTK是固定不动的，不需要因为传输不到经常更换基站位置。
· 使用简单：使用单基站网络RTK就不需要每天拿电瓶充电架设基站，还要根据电量的情况调整作业时间，而且无人农场多个机械作业时单基站网络RTK可以给多个终端使用，还能保证数据的稳定、可靠、全天候。使用单基站网络RTK不在需要每天测量时进行校准工作，保证了高精度地图的可靠性。
高精度地图精度验证
为保证高精度地图的准确性、可靠性，每年应该定期进行地图精度的验证工作。精度验证主要包括三个阶段，分别为数据准备、特征点选取和数据处理。验证完数据的可靠性之后再进行农事的流程作业。
无人化作业
无人化作业是作物生长全过程中设计到农机，如：插秧机、拖拉机、履带拖拉机、打药机、收割机等，在进行农事工作过程中从机库开到道路，再到农田进行自动规划路线的作业。这所有过程中都需要车辆定位与高精度坐標系统的匹配，需要车辆的坐标基准跟高精度地图是在同样的基准下进行。
结束语
本文充分说明了单基站网络RTK在无人农场高精度地图测量中使用的意义，以及明显的优势。单基站网络RTK技术无需临时驾驶基站、操作简单、精度高和作业距离远的优势。而且为后期无人驾驶车辆的运行奠定了基准，保证了使用过程不会出现坐标变动的问题。促进了无人农场的进一步发展。
参考文献
[1] 王智超.单基站CORS-RTK精度测试与分析[D].大连理工大学，2013：20-21
[2] 韩新哲.千寻知寸定位服务与网络RTK技术结合在数字城管中的应用[J].价值工程，2019：233
[3] 程剑刚.网络RTK技术联合数字测深仪在湖泊库容测量中的应用[J].中国地质大学（北京），2014：19
[4] 李道亮.无人农场系统分析与发展展望[J].农业机械学报，2020：1-3
[5] 刘淼.基于航片进行高精度地图精度验证的方法[C].中国公路学会养护与管理分会第十一届学术年会论文集，2021：586
作者简介：徐纪洋，1982年生，男，山东日照人，本科，就职于上海联适导航技术股份有限公司，主要研究方向为北斗高精度应用
上海联适导航技术股份有限公司 201702