2025-06-12
在 RTK 作业中,天线到接收机的线缆并非“越长越方便”——它既带来了信号衰减,也会引入时延与相位误差,从而影响定位精度。下面从多个维度来分析这一影响,并给出相应的工程实践建议。
一、信号传输中的时延与相位偏移
群时延(Group Delay)
电缆中,电磁波以略低于光速(约 2×10⁸ m/s)传播,1 m 线缆大约对应 5 ns 的时延。RTK通过载波相位来测距,若未校正这一固定时延,等同于在距离上引入了约
5 ns × 3×10⁸ m/s ≈ 1.5 m
的绝对偏差。幸而 RTK 是差分测量,通常只关心基站与流动站之间的相对时延差,因此只要两端线缆时延一致或已知差值,该固定偏差可在初始解算时互相抵消。
相位中心偏移影响
对于载波相位观测,线缆中的额外时延会在相位上产生恒定偏移。如果基站与流动站线缆长度差异未事先标定,初始固定模糊度(ambiguity)解算时就会包含一段额外的相位常数,使固定解所需的观测时间延长。
二、信号衰减与信噪比(SNR)下降
衰减特性
典型 RG-58 同轴电缆在 1.5 GHz 频段的衰减约为 0.3 dB/m。30 m 线缆就会损失约 9 dB 的信号功率,直接导致接收机收到的卫星信号变弱。
SNR 对载波相位观测的影响
信噪比下降,会增大载波相位测量的随机噪声,降低瞬时解(单点定位)和固定解(RTK 固定解算)的可靠性。一般而言,SNR 每下降 3 dB,相位噪声约增加 线性一倍。
三、差分 RTK 中的校正与补偿
标定线缆长度
在进行基站与流动站设备搭建时,应事先测量两侧线缆的精确长度,并在接收机设置或后处理软件中输入相应的“线缆延时(Cable Delay)”参数。这样,系统就能自动补偿固定的群时延差,使差分解算不受影响。
定期检查与温漂补偿
同轴电缆会随温度变化而轻微伸缩,导致时延产生微小漂移。对于高精度(毫米级)应用,建议:
选用温度系数低的低损耗电缆;
在极端环境(如长期户外、高温温差时)增加温漂补偿,或每隔一段时间重新校准线缆延时。
四、工程实践建议
尽可能缩短线缆长度
线缆每增加 10 m,就要承担额外约 3 dB 衰减与 50 ns 延时;建议现场尽量将接收机放置在靠近天线的位置,或使用安置箱把接收机“顶”近天线。
选用低损耗、高屏蔽电缆
推荐使用 RG-213、LMR-400 或更高等级的低损耗射频电缆,单向衰减可控制在 0.1 dB/m 以下,且屏蔽性能更强,减少外来干扰。
必要时使用光电转换
对于需要百米以上延伸的场景,可考虑“光端机+光缆”方案,将 RF 信号转换为光信号传输,几乎无衰减且时延稳定,但成本和复杂度相应增加。
设备安装与维护规范
保证接头紧固、密封,避免雨水或湿气渗入;
电缆走线避免锐角折弯,减小压损;
定期检查接头压接质量,防止腐蚀或接触不良。
线缆长度会引起固定时延与信号衰减,分别对应相位偏移与 SNR 降低两方面影响。
在差分RTK中,已知并标定的线缆延时可被自动补偿,若未校正则会延长固定解时间、降低可靠性。
工程上应尽量缩短线缆、采用高性能电缆、并进行定期的校准与维护,必要时可引入光缆解决长距离布线带来的精度损失。
通过合理的线缆选型和校正补偿,完全可以将线缆长度对 RTK 精度的负面影响降到最低,实现亚厘米级的高精度定位。