高精度定位的几种解决方案

高精度定位的几种解决方案

高精度定位解决途径

1. RTK

载波相位差分技术又称RTK（Real Time Kinematic）技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。即是将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。载波相位差分可使定位精度达到厘米级。目前测量中常用的动态测量方法主要是RTK和连续运行参考站系统（ Continuous Operational Reference Systems）简称CORS。

1.1 传统RTK

所谓RTK定位是将参考站的单点定位的观测结果与参考站的已知坐标进行比较，计算出参考站至卫星的距离改正数，并将改正数发送给移动台，移动台则根据参考站的改正数，实时对定位结果进行改正，从而提高定位精度。目前单基站RTK定位方法中有伪距法和载波相位法，因载波相位差分法比其他几种方法的精度要高，因此目前市场上主流RTK仪器的解算方法也多为载波相位差分法。

1.2 CORS

CORS可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GNSS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网（LAN/WAN)技术组成的网络，实时地向不同的类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GNSS观测值（载波相位，伪距），各种改正数、状态信息、以及其他有关的GNSS服务项目的系统。它是在RTK技术的基础上发展而来。

CORS技术在用途上可以分成单基站CORS、多基站CORS和网络CORS。

单基站CORS：就是只有一个连续运行站。类似于一加一或一加多的RTK，只不过基准站是由一个连续运行的基站代替，基站同时又是一个服务器，通过NRS-SERVER软件实时监控卫星状态，存储静态数据和实时通过网络向移动站（用户终端）发送差分信息。

多基站CORS：就是分布在一定区域内的多个基站联合作业，基站与基站之间的距离不超过50公里，他们都将数据发送到一个服务器。移动站作业时，只要发送它的位置信息到服务器，系统自动计算移动站与各个基站之间的距离，将距离近的基站差分数据发送给流动站，确保达到最佳的测量精度。多基站CORS作业原理与单基站基本相同。

网络CORS：就是采用网络参考站系统软件，对分布在一定区域内的多台基准站的坐标和实时观测数据进行系统综合误差改正建模，尽可能消除区域内流动站观测数据的系统综合误差，从而获得高精度的实时定位结果。

RTK和CORS区别

CORS就是固定的永不断电的基站,优点就是作用距离远,作业方便,缺点是费电,维护费用高,局限某个地区；RTK就是可移动的基站作业,优点是机动性强、可以跨地区工作,缺点是做点校正繁琐。

无论是RTK还是CORS都需要基站的支持才能使用，目前国内部分城市已经建成覆盖全市区的CORS，移动站需要登录才能使用。

2. SBAS（DGPS）

SBAS（Satellite-Based Augmentation System），即星基增强系统，通过地球静止轨道（GEO）卫星搭载卫星导航增强信号转发器，可以向用户播发星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息，实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进，从而成为各航天大国竞相发展的手段。目前，全球已经建立起了多个SBAS系统，如美国的WAAS（Wide Area Augmentation System）、俄罗斯的SDCM（System for Differential Corrections and Monitoring）、欧洲的EGNOS（European Geostationary Navigation Overlay Service）、日本的MSAS（Multi-functional Satellite Augmentation System）以及印度的GAGAN（GPS Aided Geo Augmented Navigation）。

上述SBAS系统的工作原理大致相同。首先，由大量分布极广的差分站（位置已知）对导航卫星进行监测，获得原始定位数据（伪距、卫星播发的相位等）并送至中央处理设施（主控站），后者通过计算得到各卫星的各种定位修正信息，通过上行注入站发给GEO卫星，最后将修正信息播发给广大用户,从而达到提高定位精度的目的。

SBAS服务可以免费使用，但部分地区没有信号覆盖。在定位板卡模块中以参数“DGPS”给出定位精度，一般精度为0.4m。

3. 中国精度

      “中国精度”星基增强服务系统由合众思壮于2015年6月面向全球发布，使卫星导航用户在无需架设基站的情况下，在全球任一地点单机实现厘米级定位增强服务。 “中国精度”是中国首家具备世界级领先水平的覆盖全球运营的星基增强服务系统。

 整个系统由五部分组成：1、参考站；2、数据处理中心；3、注入站；4、地球同步卫星（INMARSAT）；5、用户站。

参考站由分布在全球近100个参考基站，每时每刻都在接收来自GPS卫星的信号，参考站获得的数据被送到数据处理中心，经过处理以后生成差分改正数据或差分改正模型，差分改正数据通过数据通讯链路传送到卫星注入站并上传到INMARSAT同步卫星，向全球发布。

用户站的GPS接收机实际上同时有2个接收部分，一个是GPS接收机，一个是L波段的通信接收器，GPS接收机跟踪所有可见的卫星然后获得GPS卫星的测量值，同时L波段的接收器通过L波段的卫星接收改正数据。当这些改正数据被应用在GPS测量中时，一个实时的高精度点位结果就出来了。

中国精度提供三档定位精度服务：

4cm (RMS) 使用H10服务

15cm (RMS) 使用H30服务

50cm (RMS) 使用H100服务

附录：高精度定位板卡厂商

1. 合众思壮

P326

GNSS技术参数

接收卫星信号：GPS L1/L2/L2C(L5，无B3时支持)、GLONASS G1/G2,P1/P2, BeiDou B1/B2/B3以及Galileo，QZSS 

SBAS跟踪：3通道并行跟踪

水平定位精度

单机：1.2米（RMS）

DGPS：0.3米（RMS）

RTK：8mm+1ppm 

中国精度：4cm (RMS) 使用H10服务

15cm (RMS) 使用H30服务

50cm (RMS) 使用H100服务

2. 华测

B380

GNSS技术参数

接收卫星信号：BDS:B1/B2/B3、GPS:L1/L2/L5、GLONASS:L1/L2、SBAS:L1

水平定位精度

单机：3米（RMS）

RTK：1.0cm + 1ppm(RMS)

3. 和芯星通

UB4B0

GNSS技术参数

接收卫星信号：BDS B1/B2/B3、GPS L1/L2、GLONASS L1/L2、QZSS L1/L5、SBAS L1

水平定位精度

单机：1.5米（RMS）

DGPS：0.4米（RMS）

RTK：10mm+1ppm 

4. 司南导航

k708

GNSS技术参数

接收卫星信号：GPS L1C/A, L1P, L2P, L2C,L5、BDS B1I, B2I, B3I、GLONASS G1C, G2C, G1P, G2P、SBAS L1C/A

水平定位精度

单机：1.5米（RMS）

RTD：0.5米（RMS）

RTK：10mm+1ppm 

E-RTK：20cm+1ppm

5. 北云

BY381

GNSS技术参数

接收卫星信号：BDS:B1/B2/B3、GPS:L1/L2/L5、GLONASS:G1/G2

水平定位精度

单机：1.5米（RMS）

DGPS：0.5米（RMS）

RTK：10mm+1ppm