來(lái)源：德思特測(cè)試測(cè)量德思特干貨丨RTK、PPP與RTK-PPP？一文帶您認(rèn)識(shí)高精定位及如何進(jìn)行高精定位GNSS測(cè)試?。ㄒ唬?/p>

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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(duì)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(dòng)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(lái)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(guó)的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐洲的Galileo和中國(guó)的北斗，可以為全球用戶提供高精度的定位、導(dǎo)航和定時(shí)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(guò)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(cè)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(lái)計(jì)算位置，精度有限。

在技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)下，多頻接收器開(kāi)始廣泛使用，接收器能夠同時(shí)使用不同頻段的信號(hào)。這提高了信號(hào)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(lái)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(duì)衛(wèi)星信號(hào)的誤差進(jìn)行建模和校正，從而提高了定位精度。即通過(guò)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(shí)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(cè)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(lái)處理衛(wèi)星信號(hào)，實(shí)施更精確的誤差建模，以及采用RTK（實(shí)時(shí)差分定位）和PPP（精密點(diǎn)對(duì)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(duì)精準(zhǔn)定位的高要求，如測(cè)繪、自動(dòng)駕駛汽車(chē)、無(wú)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(lái)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(huì)受到多種誤差的影響，導(dǎo)致最終的定位有所偏差。常見(jiàn)的誤差來(lái)源有：

●電離層誤差（lonospheric errors）

●對(duì)流層誤差（Tropospheric errors）

●衛(wèi)星軌道誤差（Satellite orbit errors）

●衛(wèi)星時(shí)鐘誤差（Satellite clock errors）

●傳輸噪聲與多徑（RX noise and multipath）

●接收機(jī)時(shí)鐘誤差（Receiver clock errors）

●用戶等效測(cè)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(duì)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(guò)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(guò)多頻方法，獲取電離層自由偽距參數(shù)，采用距離校正計(jì)算，幾乎可以消除電離層誤差。

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

●Observation Space Representation，觀測(cè)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(guò)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(lái)源。與單差分定位不同，雙差分同時(shí)考慮了兩個(gè)接收器之間的相對(duì)位置差異以及兩個(gè)衛(wèi)星之間的相對(duì)位置差異。這個(gè)方法在相對(duì)定位和高精度定位應(yīng)用中非常有用。通過(guò)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(duì)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(gè)GNSS接收器，其中一個(gè)充當(dāng)基準(zhǔn)站，另一個(gè)作為流動(dòng)站?；鶞?zhǔn)站精確定位并連續(xù)跟蹤衛(wèi)星信號(hào)，同時(shí)記錄數(shù)據(jù)，而流動(dòng)站接收衛(wèi)星信號(hào)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(lái)通過(guò)差分運(yùn)算校正誤差。這一過(guò)程實(shí)現(xiàn)了毫米級(jí)的高精度三維實(shí)時(shí)定位，依賴于實(shí)時(shí)傳輸?shù)男Ｕ龜?shù)據(jù)，適用于測(cè)繪、建筑、農(nóng)業(yè)、無(wú)人機(jī)導(dǎo)航等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。

RTK技術(shù)的主要特點(diǎn)是在實(shí)時(shí)中提供毫米級(jí)別的定位精度。RTK是基準(zhǔn)站與流動(dòng)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(wèn)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(guò)CPF解算衛(wèi)星誤差并傳輸給接收機(jī)做校正，允許用戶實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)的三維位置精度，而無(wú)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(wèn)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?yàn)樗灰蕾囉谔囟ǖ乩韰^(qū)域內(nèi)的差分基站，只需有足夠的衛(wèi)星可見(jiàn)性即可進(jìn)行定位。但通常需要更長(zhǎng)收斂時(shí)間的衛(wèi)星信號(hào)觀測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度，因此對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)定位的應(yīng)用更為適用。

3 二者的對(duì)比

本質(zhì)上來(lái)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(lái)提高GNSS定位精度的，是在不同校正域上的延伸與實(shí)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(shí)間快，但是覆蓋距離??；PPP定位精度高，全球覆蓋，但是收斂時(shí)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(lái)的主流與趨勢(shì)，PPP-RTK狀態(tài)域具備完好的服務(wù)優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)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(duì)電離層誤差、對(duì)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(duì)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(dòng)終端進(jìn)行定位?？偟膩?lái)看，具有以下優(yōu)勢(shì)：

●全國(guó)覆蓋

PPP-RTK僅需不超過(guò)1000基站即可實(shí)現(xiàn)全國(guó)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(shí)現(xiàn)海量用戶并發(fā)。同時(shí)，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(duì)各項(xiàng)誤差采用廣域統(tǒng)一建模，提供全國(guó)范圍內(nèi)的無(wú)縫連續(xù)定位服務(wù)。

●完好性

PPP-RTK通過(guò)將GNSS各類(lèi)誤差分別建模并提供給用戶，各類(lèi)誤差相互獨(dú)立，可分別進(jìn)行完好性監(jiān)測(cè)并生成相應(yīng)的完好性產(chǎn)品，實(shí)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(cè)試和自動(dòng)駕駛與高精度定位的其他技術(shù)等內(nèi)容。