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全球衛星導航系統透過什麼來實現低成本高精度定位?

相比於室內定位技術如火如荼的發展,更多應用於室外的衛星定位技術貌似平靜,其實同樣在飛速發展中,目前已有超過120顆全球導航衛星系統(global navigation satellite system,GNSS)衛星進入太空,為各行各業提供高質量定位服務,多頻多模的組合定位逐漸成為研究熱點。定位精度是GNSS技術進步的主要驅動因素,隨著GNSS高精度定位技術的愈發成熟,高精度定位產品的價格呈下降趨勢,如何解決高精度定位在低成本應用中的矛盾成為GNSS高精度定位向大眾市場深入拓展的研究熱點。

目前主流的GNSS高精度定位技術主要有載波相位差分技術(carrier-phase differential GNSS,CDGNSS)、實時動態定位技術(real time kinematic,RTK)、精確單點定位技術(precise point position,PPP)。

差分定位技術(DGNSS)

差分全球定位系統(DGNSS)技術基本原理是根據參考站已知精確三維座標,將求出的差分修正量傳送給使用者,使用者對測量資料或位置進行修正,以達到提高GNSS定位精度的目的。目前該技術能將電離層、對流層等誤差進行分離,向移動站接收機發送衛星軌道糾正、衛星時鐘修正和大氣延遲改正數等資訊。DGNSS已經由單參考站發展為具有多個參考站的局域差分系統和廣域差分系統,廣域差分系統如美國的WAAS、歐盟的EGNOS等都得到了發展和應用。

實時動態定位技術(RTK)

RTK是利用GNSS載波相位觀測量進行實時動態相對定位的技術。RTK技術更加複雜、更易受干擾,其目標是在儘可能短的實時資料處理時間內,使任何使用者在動態場景下的定位精度高達釐米級水平。但受參考站數量及通訊方式等的限制,傳統RTK存在測程短、不能達到100%的可靠度、可用性低、受衛星狀況限制等問題;另外,RTK定位最複雜的部分就在於模糊度解算,且易受雙向通訊鏈路和服務提供區域的制約。

精密單點定位技術(PPP)

PPP技術是基於單個接收機的載波相位和偽距觀測量,透過模型或引數改正的方式改善誤差對定位的影響。PPP技術克服了偽距單點定位(SPP)精度低的不足,同時避免了相對定位和差分定位作業觀測複雜、依賴基站等缺點,為全球高精度定位提供了一種低成本的定位新方法。

DGNSS、RTK、PPP等技術經提出後,為定位精度的提高帶來了許多解決方案。隨著定位需求的提升,這些技術也在不斷地改進,許多研究機構與高校致力於高精度定位的研究,在定位模型、演算法結構、誤差建模等方面都取得了不少研究成果。對於PPP而言,如何進行初始化時間的縮短是獲得高精度解的關鍵難點。對於RTK而言,成本相對較高,且作業複雜,如何解決成本與精度之間的矛盾依然是亟須考慮的問題。

分類: 農業
時間: 2022-01-09

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