車載高精度定位的 “硬核技術”：PPP-RTK 輕松懂

現在科技越來越發達，厘米級定位早就悄悄走進了很多領域：高階輔助駕駛、高精度導航、打車軟件、無人快遞車等。想實現這種精準的厘米級定位，有哪些靠譜的技術路線呢？

█厘米級定位離不開的金剛鉆：RTK和PPP

目前主流GNSS定位（GPS、北斗等），其PVT（位置、速度、時間）結果由偽距計算獲得。

衛星定位的原理很簡單：地面設備（接收機）通過接收多顆衛星的信號并計算時間差，就能解算出接收機與衛星之間的距離。再結合衛星的軌道位置，通過精密計算，最終確定地面設備的三維坐標。

道理雖然簡單，但實際應用中，卻面臨很多挑戰。其實說白了，就是衛星定位需要對抗大量的誤差。

這些誤差，有的來自衛星，例如衛星軌道誤差（衛星本身的位置數據不準）、衛星鐘差（衛星原子鐘的時間不準）等；有的來自傳播途徑，例如大氣（電離層、對流層等）延遲、多路徑效應等；也有的，來自地面設備本身，例如硬件延遲、本地鐘差、內部噪聲等。

傳統的單頻單點定位，精度并不好，只能保證米級精度。如果遇到環境不好的情況，差到十幾米、幾十米都有可能。

為了解決這些問題，工程師們就需要針對GNSS進行增強，推出高精度定位技術。于是，就有了RTK和PPP。

●RTK

RTK，全稱叫做實時差分定位（Real-Time Kinematic）。它是通過設立一個或多個已知坐標的基準站，對GNSS的精度進行增強。

RTK工作時，基準站會向移動接收機實時播發載波相位觀測值的數據（改正數）。移動接收機利用這些數據，結合自身觀測的載波相位數據，實時解算出高精度相對位置，精度可以達到厘米級。

RTK原理

簡單來說，RTK就是通過一把刻度更細的標準尺，實時計算終端和基站的距離，并告訴你當前位置。

RTK這種采用區域基準站觀測值進行信息校準的技術，行業有個專門的叫法——觀測域（Observation Space Representation，OSR）校正。

●PPP

PPP，全稱叫做精密單點定位（Precise Point Positioning）。

它不是通過計算相對距離，而是通過數學建模分析過程中的每一項誤差，修正每一項誤差源來提高定位精度。

通過幾百個全球框架站，匯總到中心處理站（CPF）來建模修正精密衛星軌道、衛星鐘差等誤差源。

PPP原理

PPP工作時，地面用戶設備（接收機）會通過互聯網或衛星鏈路播發從CPF獲取這些數據，然后，接收機通過內部算法，將得到的實時誤差數據用于修正觀測值，獲得分米級精度的定位結果。

如果說RTK是一把精確的尺，那么PPP就是一個指南針，通過修正自身的誤差源，達到更高精度。

PPP這種通過狀態空間而非觀測值進行精確誤差消除的技術，行業也有專門叫法，叫做空間狀態域（State Space Representation，SSR）校正。

PPP服務有的是政府官方提供的，也有的是企業自建的。目前，全球比較知名的官方PPP增強服務分別是B2b（北斗）、CLAS（日本）、MADOCA（日本）、E6（Galileo）等。

█PPP的再增強——PPP-AR和PPP-RTK

RTK和PPP都存在一些缺陷，所以，仍然需要進一步從技術上增強。于是，就有了PPP-AR和PPP-RTK。

●PPP-AR

PPP-AR，多了一個AR。這個AR可不是戴在頭上那個AR（增強現實）眼鏡，而是Ambiguity Resolution（模糊度固定）。

它的原理有點復雜，是在傳統PPP（浮點解）基礎上，通過修正相位小數偏差（FCB）和未校準相位延遲（UPD）等，將模糊度固定為整數，從而提升收斂速度和定位精度。

看不懂也沒關系，反正PPP-AR就是算法上的增強，給PPP這副“遠視鏡”配上了自動對焦功能，能將PPP的精度從分米級提升到厘米級。

PPP-AR的收斂時間也有明顯改進，傳統PPP需30-60分鐘，PPP-AR可縮短至10-15分鐘。

●PPP-RTK

PPP-RTK，是將PPP和RTK技術進行深度融合形成的技術，由德國GEO++公司的Wübbena博士團隊于2005年首次正式提出。

PPP-RTK既利用了PPP全球基準網提供的衛星鐘差、衛星軌道誤差解算結果，具備了廣域覆蓋能力，也基于RTK的區域基準站，對電離層誤差、對流層誤差等區域性誤差進行了分析。

PPP-RTK原理

針對衛星，PPP-RTK將軌道誤差和鐘差精確到2厘米。針對電離層，PPP-RTK實時構建了電離層地圖（類似給大氣層做了CT掃描），掌握VTEC（垂直總電子含量）/STEC（斜向總電子含量）數據。針對對流層，PPP-RTK建立了三維大氣延遲模型，掌握GRID ZTD（格網天頂對流層總延遲）數據。多管齊下，可能影響定位結果的誤差因素被逐一剝離、校準與補償，定位精度明顯提升。

PPP-RTK通過更多的數據輸入，建立了更多的模型來實現快速收斂和高精度。

通過下面這個表格，我們可以更清晰看出這幾項技術之間的區別：

高精度定位技術對比

除此以外，PPP技術還有一些技術上的“天然優勢”：

1、保護用戶隱私

傳統的RTK技術需要車輛用戶上傳自身的概略位置后，才可獲取到服務端播發的改正數數據。而PPP-RTK服務用戶無需上傳自身的概略位置，即可獲得服務的改正數，隱私保護更安全。

2、不依賴單個基準站

單個基站或者少數基站短時間離線的情況不可避免。PPP服務在遇到這種情況時，也不會對定位性能產生顯著影響。對高階輔助駕駛而言，服務的穩定性和可用性有了更高的保障。

3、播發方式多

PPP的各類增強改正信息可以通過L-Band頻段進行廣播播發。這意味著，在通信中斷、網絡受限、地面差分不可達等極端應用場景下，PPP仍能為用戶終端提供連續、可靠的高精度定位服務能力。

█衛星定位技術的產業化

如今，隨著市場需求的持續增長，越來越多的企業開始進入這個領域，推出基于RTK、PPP、PPP-AR、PPP-RTK等技術的高精度定位解決方案。移遠通信，就是重要參與者。

作為全球領先的物聯網整體解決方案供應商，移遠通信多年前就布局高精度衛星定位技術，率先推出支持多頻多模GNSS的模組產品，并持續迭代升級至支持PPP-RTK全鏈路解算的產品。

這些GNSS模組具有高性能、高可靠性、高兼容性等特點，可以與IMU等導航算法相融合，滿足復雜應用場景的需求。

移遠通信車規GNSS模組

LG69T、LG690P、LG695P、LG660P、LG690TA等系列模組通過嚴格的可靠性測試，皆滿足車規標準。在L2+級高階輔助駕駛系統中實現量產上車，定位精度高，TTFF（首次定位時間）縮短至28s以內。

移遠通信的LG69T模組搭載收費的PPP-RTK服務，成功在某車載項目落地。采用該模組的越野車，可實現厘米級高精度定位，在無信號的偏遠山區、沙漠無人區，仍能輸出高精度定位結果，探索最佳的越野路線。模組可全程記錄高精度的行車軌跡，充分保障車輛和人員安全。

特別值得一提的是，除了產業研發之外，移遠通信在服務和交付方面也有一套成熟的服務體系。

移遠通信擁有遍布全球的當地銷售和技術支持，能夠為客戶提供從方案設計、模組選型、算法適配到實車標定的全周期技術支持，完善的軟硬件配套協助導入，滿足各種產品和應用需求。

在交付能力方面，移遠通信擁有獨立的工廠產線，采用專業的管理標準，確保產品從研發到量產的高效協同與穩定供應，月產能可達百萬級模組規模。

目前，移遠通信GNSS模組已廣泛應用于智能車載座艙導航、車位到車位的高階輔助駕駛等領域，擁有大量交付案例，得到了市場的廣泛認可。

█結語

目前，整個社會都在加速推進數字化轉型。物理世界與數字世界的孿生映射，也正悄然從概念走向現實。

高精度衛星定位，正是這場虛實交融的時空基座。它如同一把“刻度尺”，在數字世界中精準錨定每一個物理實體的坐標。有了它，虛實交互才真正得以實現。

面向未來，高精度衛星定位技術仍將持續演進，實現更高的精度，更短的收斂時間，更強的環境魯棒性，以及更廣域的無縫覆蓋能力。這不僅是參數指標的躍升，更是從“可用”到“可信”、從“單點精準”到“全場景可靠”的范式轉變。

讓我們共同見證定位技術創新革命的到來！

來源：鮮棗課堂

編輯：東君

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