來源：德思特測試測量德思特干貨丨RTK、PPP與RTK-PPP？一文帶您認(rèn)識高精定位及如何進(jìn)行高精定位GNSS測試！（一）

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高精度定位與相關(guān)技術(shù)

隨著全球定位技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對精準(zhǔn)定位的需求也逐漸增加，GNSS技術(shù)已經(jīng)成為了自動駕駛等許多關(guān)鍵領(lǐng)域的基礎(chǔ)，而伴隨著新興技術(shù)的出現(xiàn)與硬需求，GNSS的定位精度要求也越來越高，因此高精定位技術(shù)也越發(fā)重要。

01****關(guān)于GNSS與定位精度

1****GNSS技術(shù)發(fā)展

GNSS技術(shù)，即全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)，目前有美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐洲的Galileo和中國的北斗，可以為全球用戶提供高精度的定位、導(dǎo)航和定時服務(wù)。GNSS系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)量在不斷增加，目前已經(jīng)超過100顆。這意味著更多的衛(wèi)星可用于提供全球定位服務(wù)，從而提高了定位的精確性和覆蓋范圍。

2 不同技術(shù)的定位精度

最初的GNSS接收器主要依賴于獨(dú)立單頻測量，其定位精度在5-10米左右。這種技術(shù)僅使用衛(wèi)星的偽距數(shù)據(jù)來計算位置，精度有限。

在技術(shù)進(jìn)步的推動下，多頻接收器開始廣泛使用，接收器能夠同時使用不同頻段的信號。這提高了信號的質(zhì)量和精度，并有助于減小定位誤差，其定位精度約在3-5m。

隨著GNSS技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，來越多的增強(qiáng)方法被應(yīng)用到GNSS技術(shù)中，如基于偽距的距離修正和誤差建模，允許對衛(wèi)星信號的誤差進(jìn)行建模和校正，從而提高了定位精度。即通過糾正大氣延遲、鐘差、衛(wèi)星軌道誤差等因素，可以將位置精度提高到1-3米，可以實現(xiàn)在不同應(yīng)用領(lǐng)域中的高精度定位，包括民航、農(nóng)業(yè)、測繪等。

目前，GNSS技術(shù)已經(jīng)演進(jìn)到了能夠?qū)崿F(xiàn)高精度定位的階段，包括使用載波處理技術(shù)來處理衛(wèi)星信號，實施更精確的誤差建模，以及采用RTK（實時差分定位）和PPP（精密點(diǎn)對點(diǎn)）技術(shù)。使用這些方法，定位精度可以進(jìn)一步提高到小于1米，滿足了對精準(zhǔn)定位的高要求，如測繪、自動駕駛汽車、無人機(jī)和精密農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的需求。

3 定位誤差與消除方法

（1）誤差來源

然而由于設(shè)備、環(huán)境、衛(wèi)星位置等各種原因，GNSS定位不是完全準(zhǔn)確的，會受到多種誤差的影響，導(dǎo)致最終的定位有所偏差。常見的誤差來源有：

●電離層誤差（lonospheric errors）

●對流層誤差（Tropospheric errors）

●衛(wèi)星軌道誤差（Satellite orbit errors）

●衛(wèi)星時鐘誤差（Satellite clock errors）

●傳輸噪聲與多徑（RX noise and multipath）

●接收機(jī)時鐘誤差（Receiver clock errors）

●用戶等效測距誤差（UERE，user equivalent ranging error）

●水平精度因子（HDOP，horizontal dilution of precision）

（2）如何消除誤差

對于電離層誤差，其影響因素主要是仰角、頻率、正上方電子總量TEC，我們可以通過嵌入klobuchar電離層模型參數(shù)進(jìn)入導(dǎo)航信息，降低近50%的誤差。此外，也可以通過多頻方法，獲取電離層自由偽距參數(shù)，采用距離校正計算，幾乎可以消除電離層誤差。

此外通過引入地面觀測站的方式可以實現(xiàn)對衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星軌道誤差、電離層誤差、對流層誤差的減少或消除。根據(jù)覆蓋區(qū)域和實現(xiàn)方式不同實現(xiàn)機(jī)制主要有兩種：

●Observation Space Representation，觀測域校正——小范圍校正，直接利用基站進(jìn)行校正信息傳輸，例如RTK。

●State Space Representation，狀態(tài)域校正—— 大范圍乃至全球覆蓋，利用中心處理站解算與處理校正信息，并利用互聯(lián)網(wǎng)，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等傳輸，例如PPP。

（3）通過雙差分方式消除接收機(jī)誤差

雙差分（Double-Difference）是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）定位中的一種差分定位方法，旨在減小或消除定位中的一些誤差來源。與單差分定位不同，雙差分同時考慮了兩個接收器之間的相對位置差異以及兩個衛(wèi)星之間的相對位置差異。這個方法在相對定位和高精度定位應(yīng)用中非常有用。通過該方式可以有效減小或消除衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星軌道誤差、電離層誤差、對流層誤差，此外還可以消除接收機(jī)鐘差。

（4）其他辦法

此外，可以配之其他復(fù)雜方法，削弱或消除多徑與噪聲影響，如載波模糊度解算與基線處理。

02****RTK、PPP與RTK-PPP技術(shù)

1 RTK技術(shù)

RTK（Real-Time Kinematic）技術(shù)基于兩個GNSS接收器，其中一個充當(dāng)基準(zhǔn)站，另一個作為流動站。基準(zhǔn)站精確定位并連續(xù)跟蹤衛(wèi)星信號，同時記錄數(shù)據(jù)，而流動站接收衛(wèi)星信號以定位自身，并從基準(zhǔn)站獲取包含校正數(shù)據(jù)的RTCM信息來通過差分運(yùn)算校正誤差。這一過程實現(xiàn)了毫米級的高精度三維實時定位，依賴于實時傳輸?shù)男Ｕ龜?shù)據(jù)，適用于測繪、建筑、農(nóng)業(yè)、無人機(jī)導(dǎo)航等多個應(yīng)用領(lǐng)域。

RTK技術(shù)的主要特點(diǎn)是在實時中提供毫米級別的定位精度。RTK是基準(zhǔn)站與流動站之間的直接校正信息傳輸，因此可以解決衛(wèi)星、傳輸軌跡以及接收機(jī)本身的誤差問題，但覆蓋區(qū)域小，并且精度隨著兩者之間的距離增加而降低。

2 PPP技術(shù)

PPP（Precise Point Positioning）技術(shù)是一種高精度的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）定位技術(shù)，它是一種廣域的部署方案，通過CPF解算衛(wèi)星誤差并傳輸給接收機(jī)做校正，允許用戶實現(xiàn)毫米級的三維位置精度，而無需依賴差分基站。與差分定位技術(shù)不同，PPP技術(shù)不需要在接收器和差分基站之間建立通信鏈接。用戶只需單獨(dú)的GNSS接收器和訪問PPP校正數(shù)據(jù)的互聯(lián)網(wǎng)連接，即可進(jìn)行高精度定位。PPP技術(shù)適用于全球范圍，因為它不依賴于特定地理區(qū)域內(nèi)的差分基站，只需有足夠的衛(wèi)星可見性即可進(jìn)行定位。但通常需要更長收斂時間的衛(wèi)星信號觀測來實現(xiàn)高精度，因此對于需要長時間持續(xù)定位的應(yīng)用更為適用。

3 二者的對比

本質(zhì)上來講，這兩種技術(shù)都是在傳統(tǒng)GNSS定位的基礎(chǔ)上，使用增強(qiáng)技術(shù)來提高GNSS定位精度的，是在不同校正域上的延伸與實現(xiàn)。

4 PPP-RTK技術(shù)

在上述的介紹中可以發(fā)現(xiàn)，RTK技術(shù)與PPT技術(shù)各有優(yōu)劣——RTK定位時間快，但是覆蓋距離小；PPP定位精度高，全球覆蓋，但是收斂時間慢，且部署成本較高。隨著需求和技術(shù)的發(fā)展，將PPP與RTK結(jié)合的技術(shù)（PPP-RTK）也出現(xiàn)了。

PPP-RTK是未來的主流與趨勢，PPP-RTK狀態(tài)域具備完好的服務(wù)優(yōu)勢，可以實現(xiàn)全覆蓋、高精度、收斂快的高精度GNSS定位技術(shù)。

其主要原理為使用全球基站確定衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星軌道誤差；使用區(qū)域基準(zhǔn)站對電離層誤差、對流層誤差等區(qū)域性誤差進(jìn)行了分析，建立整網(wǎng)的電離層延遲、對流層延遲等誤差模型；并將全球和區(qū)域的誤差產(chǎn)品發(fā)送給移動終端進(jìn)行定位。總的來看，具有以下優(yōu)勢：

●全國覆蓋

PPP-RTK僅需不超過1000基站即可實現(xiàn)全國覆蓋，極大減少基站建設(shè)的成本投入，提高服務(wù)覆蓋范圍。

●單向播發(fā)

PPP-RTK采用單向廣播模式，更易實現(xiàn)海量用戶并發(fā)。同時，單向播發(fā)的服務(wù)模式能有效的保護(hù)用戶隱私。

●連續(xù)性

PPP-RTK對各項誤差采用廣域統(tǒng)一建模，提供全國范圍內(nèi)的無縫連續(xù)定位服務(wù)。

●完好性

PPP-RTK通過將GNSS各類誤差分別建模并提供給用戶，各類誤差相互獨(dú)立，可分別進(jìn)行完好性監(jiān)測并生成相應(yīng)的完好性產(chǎn)品，實現(xiàn)功能安全。

END

以上為高精度定位與相關(guān)技術(shù)（一）的主要內(nèi)容，在下一章德思特將為大家介紹如何進(jìn)行高精度GNSS測試和自動駕駛與高精度定位的其他技術(shù)等內(nèi)容。