全球卫星导航系统（GNSS：Global Navigation Satellite System）是一种以卫星为基础的无线电导航系统，系统可提供时间/空间基准和所有与位置信息相关的实时动态信息，又称天基系统。GNSS是否就是GPS？答案是否定的，GNSS包含了多个国家不同的星座系统，主要有美国的GPS系统，欧盟的伽利略系统，俄罗斯的GLONASS系统，中国的北斗系统等另外还有其他的些区域定位系统，如日本QZSS等。
图2 伪距测量
另外一种距离信息是载波相位测距，载波相位测距不是基于信号空间传播时间完成测量，而是利用了电磁波的相位周期性完成测量；由于GNSS信号是电磁波，相位具有周期性，因此真实的相位应该是N个整周+一个非整周相位，非整周部分可以通过锁相环精确获得，而整周部分N不确定，需要通过其他手段确定，即Cp=(N+γ)*入，其中N为整周，γ一般是未知的，为非整周部分，λ为信号波长。
图3 载波相位测距
载波相位测距与伪距有何区别？主要区别是精度不同，伪距精度一般是~1m，当载波相位整周模糊度固定正确时，精度为~0.001m，因此基于伪距定位精度一般是米级，根据载波相位定位度可以达到cm级。我们获取到卫星到接收机的距离时，需要结合哪些信息计算接收机的位置呢？其实我们还有另外一个信息．星历信息，根据星历信息我们可以获取到卫星在各时刻的位詈及速度，结合卫星位置以及卫星与接收机之间的距离，通过最小二乘法或者扩展卡尔曼滤波等方法可以确定接收机的位置。
图6 差分定位示意图
差分定位优点：
①消除或减弱一些具有系统性误差的影响；
②减少平差计算中未知数的个数。
差分定位缺点：
①原始独立观测量通过求差将引起差分量之间的相关性；
②平差计算中，差分法将使观测方程数明显减少。
二、RTK算法基本原理
RTK算法是前最常用的GNSS高度定位技术，在开阔场景下，定位度达cm级，且在几秒内就可以完成。
上节我们介绍了测量误差的修正，当误差修正后我们可以采用修正后的距离测量信息，计算定位结果，高精度定位必须采用载波相位进行定位，但是载波相位存在整周模糊度问题，即必须精确已知整周模糊度才能够获取精确的定位结果，因此RTK算法的核心是整周模糊度固定。
理论上，整周模糊度N必须是整数但是我们根据最小二乘法或者卡尔曼滤波估计得到的N不是整数，而是实数，如何根据实数获取到整数呢？最基本的方法是搜索即历实数N附近的所有整数，评估定位误差选取误差最小的整数组合即为真实的整周N。由于测量信息中存在载波相位和伪距，二者量测精度差异较大，导致整周模糊度搜索空间巨大，复杂度高，因此我们可以通过数据转换，消除各参数之间的相关性，缩小搜索空间，从而提升算法效率，常用的方法有lambda等。如下图所示：参数变换前后，搜索空间明显减小。
图7 参数空间变换前后搜索空间对比
三、RTK算法缺点及改进方法
RTK定位在较为开阔环境下定位可达厘米级性能满足高定位要求，但是在复杂环境下定位性能无法保证，因此无法通过单独依靠RTK完成全场景高精度，我们必须通过其他手段来提升定位精度，主要有以下几个方案：1、通过大量历史数据分析，直接优化RTK算法；2、通过结合惯性传感器，利用组合导航的优势提升定位性能；3、采用其他短离高度定位的方式，比如蓝牙定位以及NFC定位等。
四、成果应用及意义
高精度定位技术是一种非常精密、复杂的精确导航技术。在交通运输、测量测绘、无人机定位、自动驾驶、共享两轮车等领域中具有广泛的应用，它已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
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