如果您需要可靠的全球精确位置，通常您会先调研一下，然后决定买一个多频GNSS接收机。您订购GNSS评估板后，如何才能确保此接收机能达到它承诺的高精度？为了尽快地达到分米甚至厘米级的精度，GNSS接收机需要依靠外部校正来补偿各种各样的GNSS误差。
GNSS误差
由于GNSS卫星系统和地球大气层的造成的误差，基于GNSS的定位先天就面临着精度方面的挑战。
GNSS，全球导航卫星系统包括中国北斗、美国GPS、欧洲伽利略、俄罗斯GLONASS、日本QZSS和印度NavIC。这些卫星星系向接收机广播定位信息，接收机利用这些信息计算它们的位置。其本质是很多高精度的同步时钟一边环绕着地球运行一边不间断地“广播”出它们的位置和时间信息。GNSS用户接收机接收到这些“飞行时钟”的信号就能计算出到卫星之间的距离。接收机如果能知道到至少四颗卫星与自己之间的距离就能推算出自己所在地的位置。然而，这种位置的精度受到某些误差的影响。
为了得到更高定位精度，需要对GNSS卫星的时钟和轨道偏差进行修正
即使GNSS卫星使用的最先进的时钟也会发生微小的漂移，从而导致时钟误差(clock errors)。GNSS卫星的环绕地球运动的轨道是可以预测的。但预测的结果并不理想，这就是所谓的轨道误差(orbit errors)。此外，卫星设备还会带来小的信号误差，这些误差被归类为卫星偏差(satellite biases)。除了上述提及的这些卫星误差外，还有大气误差(atmospheric errors)。大气误差形成的原因是由于信号在穿越地球电离层和对流层时发生了失真和延迟。最后，接收机周围的环境以及接收机本身也会导致误差。例如，卫星信号常常被楼宇和高层建筑反射引起的多路径误差。
对于卫星误差和大气误差，GNSS接收器是无法自行校正，只能依靠外部数据。时钟和轨道误差与卫星本身有关，这意味着在世界各地这种误差都是一样的。但另一方面，大气误差则取决于信号自卫星到用户的传输路径，因此这种误差会因接收器的位置不同而有所不同。为了克服卫星和大气误差，人们通常使用参考站（也称为基站）。参考站是固定安装在已知精确位置上的GNSS接收机，这样它就可以估算GNSS的系统误差，再进行计算及播GNSS校正信息。如果将某个区域内的多个参考站接收机相连就组成了参考站网络。
用户接收机接收用于校正卫星和大气误差的数据
接收机端的误差通过稳健的接收机技术和谨慎的操作可以部分消除。根据所应用的校正类型的不同，设备初始化时间需要耗时几秒到几分钟才能达到期望的高精度。
高精度定位的校正类型
多年来人们一直采用RTK和PPP技术向用户接收机提供GNSS校正数据。眼下对高精度定位日益增长的需求也为混合PPP-RTK等新的定位技术铺平了道路。
RTK-最高水平的精准度
在RTK(Real Time Kinematic)方法中，用户接收机从某个基站或本地参考站网络获取校正数据，然后用这些数据来消除绝大部分的GNSS误差。RTK的原理是基站和用户接收机位置很近（最大相距40公里或25英里），因此它们“看到”的误差可以被视为相同的。例如，由于参考站和用户接收机的距离很近，我们可以假设电离层延迟对于二者的影响是相似的。这样就可以进一步在计算中消除掉电离层的误差，从而实现更高的精度。
RTK方法的校正数据是针对某个特定的局部区域，而PPP和PPP-RTK方法中，改正数据可以播发到更大范围的区域，当然精度也会略低。我们通常会使用SSR（空间状态描述）信息格式来传输改正数据模型。因为“SSR”通常与较新的PPP-RTK方法相关联，所以业界内对这个词有一定的混淆。但请注意，“SSR”也会被当作一个时髦词来指代传统的PPP服务。
PPP-全球可用的付费高精度服务
PPP(PrecisePointPositioning) 改正数据仅包含卫星时钟和轨道误差。这些误差是卫星特有的而与用户在哪无关，因此只需要在全球布置一定数量的参考站就可以实现。由于PPP差分模式没有考虑大气层造成的误差，这种方法只能达到较低的定位精度，并且需要更长的初始化时间，甚或达到20-30分钟。正因如此PPP在某些应用场景中可能就不是很实用。PPP传统上多应用于海运业，如今它作为一种便捷的获取全球GNSS校正数据的方法已扩展到农业等多种陆地应用。
PPP-RTK，取二者的优势？
PPP-RTK（也称作SSR）是最新一代的GNSS改正数据服务。它既像PPP一样可以广播发送，同时也像RTK一样有较高的精度（接近于RTK的精度水平）和较短的初始化时间。可以以150公里（100英里）间距设置参考站网络，收集GNSS数据并计算出卫星和大气的差分模型。如上所述，大气层的误差是有区域性的，因此PPP-RTK参考站网需要建得比PPP模式下更加密集。改正数据可通过互联网、卫星或电信服务广播给该地区的用户。订阅了这些服务的接收机收到并使用广播过来的改正数据后可达到亚分米级的精度。
三种GNSS差分方式的比较
下表比较了三种差分方法，并列举出其优缺点。
这三种差分方法因为改正误差不同，基站密集度和初始化时间也各有差异，参见下图。PPP-RTK和PPP两种方法以其可广播特性和低密度基站基建的要求更适合大众市场应用。
三种校正方法的误差类型
一些GNSS接收机还集成了先进的定位算法，来补偿接收机端的常见问题，比如多路径(参见Septentrio APME+)、干扰和欺骗等。通过这样的技术高精度定位的结果就更精确、更可靠。有关欺骗信号的详细信息请参阅Septentrio Insight “What is Spoofing and How to Ensure GPS Security”。
获取GNSS校正数据
现代化的GNSS接收机订阅了校正服务后，可通过互联网下的NTRIP协议（NTRIP协议Septentrio公众号本月会有专门文章介绍）、卫星或4G/5G获得GNSS校正数据。如今随着汽车工业、自动化和智能消费设备对高精度定位需求的爆发，校正服务市场也获得了蓬勃的发展。为了在全球范围内实现并提供厘米级定位服务，汽车供应商和许多新的参与者正在布局基础设施。
用户接收机可通过因特网、卫星、4G/5G获取GNSS校正数据。
PPP和PPP-RTK改正信号甚至可以直接由GNSS卫星传送，如我国北斗卫星通过B2b播发的PPP服务，伽利略的通过E6播发的HAS服务以及日本QZSS的CLAS服务。鉴于初始化时长和精度数值受参考站网络的密度和误差计算模型的质量影响，定位数据的质量可能因服务提供商不同而有所差异。
中国移动、中国电信（与六分科技合作）、德国电信、日本软银和NTT等主要电信公司正在为其基础设施配备GNSS接收机以提供差分数据服务。3GPP协议已涵盖了GNSS卫星校正信号功能。由于参考站接收机正在成为电信铁塔等关键基础设施的一部分，它们必须具有更高的安全性以防范潜在的干扰或欺骗攻击（见Septentrio AIM+技术）。
哪种改正信号更适合我？
如何选择合适您的改正数据服务取决于您的位置、服务区域、您对准确性和可靠性的需求以及预算。由于改正服务市场不断扩大，现在比以往任何时候都更重要的是系统集成商或GNSS制造商要帮助您选择适合您的最佳校正方式。如果您选购的GNSS接收器没有将您绑定到某个校正服务，您就可以自由选择最适合您应用场景及区域的校正方案。随着校正方法的不断发展这种非绑定的、开放式接口的接收机为客户提供了在未来切换到另一种更优改正服务的灵活性。
参考文献：
1.PPP-RTK Technology Report, GSA
2.Cooperation for future automated driving
3.LTE Positioning and RTK: Precision down to the centimeter
友情提醒：
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