随着无人机技术的迅速发展,无人机在各个领域中的作用越来越大,应用领域也越来越广泛。相比起载人飞机,无人机不会存在人员伤亡的风险,使用起来比较方便,同时生存能力也得到了提高。然而,目前大多数的无人机主要使用的是卫星导航系统中的单点定位,由于单点定位的过程混入了卫星、信号传播和接收机有关的误差,定位精度普遍控制在七米左右或者更差,这远远不能满足市场对高精度的需求,而差分GPS(DGPS)系统作为一个全天候的GPS增强系统,其可以降低甚至消除各种GPS测量误差,根据不同的差分测量值,还可以实现亚米级、甚至厘米级的定位,大大提高GPS的定位精度。因此,针对无人机传统定位方式精度不能满足现有需求的问题,本文重点研究了精度最高的载波相位差分技术,设计了一款基于载波相位差分的无人机,能满足无人机市场成本低、精度高的需求,具有重要的实用意义。首先,针对当前市面上广泛使用的载波相位差分定位器材普遍价格昂贵体积较大只适用于静态定位的问题,本文选用了低成本高灵敏度支持码差分和载波相位差分的U-BLOX M8T芯片以及气压计、加速度计和陀螺仪等廉价传感器,设计了搭载在树莓派上的飞控板卡硬件,在树莓派上的raspbian系统上开发,并在raspbian系统上移植了最先进的开源飞控软件ArduPilot,使得开源飞控能成功读取各传感器的数据,并控制无人机的飞行。其次,研究了三种差分定位技术,并对载波相位差分定位的原理、定位过程以及定位过程中使用的EKF算法和LAMBDA算法进行了详细分析,然后利用RTKLIB提供的函数库,设计了RTK定位解算程序,成功解算出定位结果后,修改开源飞控系统的GPS库文件,使得RTK定位结果替代板卡上U-blox M8T模块单点定位的结果输入ArduPilot飞控的导航控制回路,启动飞控后,利用无线数传模块将RTK定位数据传输到地面站上,从而实现了RTK技术与无人机的结合。最后,对该无人机差分定位系统在户外进行了多组实验,利用编写的MATLAB程序对实验结果进行分析。对使用扩展卡尔曼滤波算法前后RTK程序输出的误差分析表明,扩展卡尔曼滤波算法能有效降低测量噪声和系统噪声对定位结果的影响。分析无人机与U-BLOX M8T模块单点定位对比的实验结果可知,无人机在短基线条件下,静态时和动态差分锁定的情况下能达到厘米级的精度,表明在传统无人机上使用载波相位差分技术,增加RTK定位程序可以有效地提高GPS定位精度。