无论您是在荒野中徒步还是在繁忙的城市街道上行驶，GNSS 都是一个可靠的伙伴，能够以极高的准确度为您导航。尽管它受电离层活动（即所谓的电离层误差）的强烈影响，但我们提供了一种新的解决方案来纠正这一问题：带有 Ionoshield 模式的 Qinertia。
GNSS 简介
全球导航卫星系统 (GNSS) 是指一组卫星星座，它们从太空发射信号，向 GNSS 接收机传输定位和授时数据。农业、测绘、交通、导航——GNSS 技术在各行各业和日常生活中有着广泛的应用。
目前运行的一些最主要的 GNSS 系统包括：
- 全球定位系统（简称 GPS，由美国国防部开发）是一个绕地球运行的卫星网络。目前有 30 颗正常运行的 GPS 卫星。这些卫星持续发射包含其精确位置和时间信息的信号。
- 全球导航卫星系统（GLONASS）是由俄罗斯研发的一套卫星导航系统。该系统最初由24颗卫星组成。
- 伽利略是欧盟的全球导航卫星系统。该系统旨在为欧洲及其他地区提供一个独立的定位系统。
- 北斗卫星导航系统 (BDS) 是中国的 GNSS。它最初提供区域服务，但随着北斗三号星座的建成，现在它已能够提供全球导航服务。
大气误差
GNSS 定位中最主要的误差来源之一可归因于大气层。由于卫星和 GNSS 信号接收器相距遥远，GNSS 信号在卫星和接收器之间传播数千公里。在此传播过程中，信号会穿过大气层。
电离层是地球上方 50 至 1000 公里之间的大气层。地球的这一外层包含带电粒子，称为离子。它们显著影响 GNSS 信号的传输，导致其失真和延迟。
由于大气误差的性质不断变化，难以预测，因此很难确定它们对计算位置的精确影响。
电离层活动造成的延迟可能因以下因素而有所不同：
- 一天中的时间
- 一年中的季节
- 地理位置
- 太阳活动
基准线
大气误差还取决于参考基准站与流动站接收机之间的距离。基准站与流动站之间的距离称为基线。如果不考虑基线误差，它们会产生显著的定位误差，特别是在长基线应用中。
基站安装在精确已知的位置。它估计 GNSS 误差并连续向流动站接收机发送修正数据。
然后，流动站接收机使用此数据来修正所有误差并计算确切位置。当基站和流动站距离较近时，效果很好。
我们知道，当多个接收机并排放在开阔区域时，它们往往会有相似的误差。基站和流动站接收机都会经历由电离层引起的相同延迟，因此具有相同的误差。这被称为标准 GNSS 误差。
得益于这一独特特性，我们可以更准确地计算接收机之间的相对距离。这使得系统能够更容易地修正大气误差。
为什么长基线技术如今备受关注？
当基线较长时，电离层活动会导致基站与移动站之间出现显著偏差。随着太阳活动增强，电离层的波动也会加剧。
太阳磁场每11年会发生一次完全反转。
这将导致太阳活动增强（峰值出现在2023年至2025年之间）。许多现代校正软件包都提供了针对长基线和太阳活动的解决方案。
GNSS 用户如何最大限度地减少电离层活动增强的影响？
为了减少电离层活动增强对 GNSS 运行的影响：
- 确保您的 GNSS 传感器拥有最新的软件，以便在使用 GNSS 进行跟踪和定位时获得最佳性能。
- 如果可用，请利用各种 GNSS 系统，例如 GPS、GLONASS、Galileo 和北斗。这增加了用于定位的观测值数量，并引入了更广泛的追踪 GNSS 信号范围。更多的数据意味着更高的可靠性。
- 在高精度测绘任务中，应在不同时间且在不同的电离层条件下进行两次或多次测量。
- 使用各大 GNSS 校正服务提供商查看您所在区域当前的电离层影响。
- 选择符合您要求的 GNSS 校正方法。
GNSS 误差校正：RTK 与 PPK
想象一个完美的世界：接收信号的设备没有误差，卫星没有问题，大气层也没有干扰。在这个理想世界中，GNSS 可以极其精确地确定位置。
但现实中，误差确实会发生。有一种方法可以减少这些误差，这就是各种差分 GPS（即 DGPS）的作用所在。DGPS 通过使用来自多个接收机的信息来评估并消除误差。
测量等应用要求更高的精度，这取决于技术以及接收机的校正能力。
可以应用各种校正方法来处理接收端误差：
- 实时动态定位（RTK）
- 后处理动态定位（PPK）
RTK校正
RTK 使用一个靠近我们要确定位置的 GPS 设备（称为流动站）的参考点（如基准站）。
通过已知基准站的位置并利用算法，RTK 可以消除基准站和流动站共同存在的误差。这些误差可能来自卫星和/或大气层。
为了修正来自大气层的误差，流动站和基准站需要面临相同的误差。这就是它们必须彼此靠近的原因。
多亏了 RTK，GPS 的精度可高达 1 厘米。这种 RTK 方法对于实现高精度的 GPS 解决方案非常有效，尤其适用于土地测绘。
PPK校正
PPK 允许对 GNSS 数据进行精确的后处理，以提高位置信息的质量。它在 GNSS 信号条件恶劣的场景中特别有价值，能够提供更可靠、更精确的结果。
它广泛应用于无人机测绘、大地测量和资产管理等应用中。
现在最大的问题是哪种校正方法最好？这取决于位置、基线长度、电离层活动、精度要求、可靠性和预算等诸多因素。
RTK 和 PPK GNSS 误差校正方法
让我们来比较两种最流行的校正方法：
| 标准 | RTK | PPK |
|---|---|---|
| 数据更正 | 对收集到的位置数据进行实时校正。 | 首先收集完整的定位数据，然后在异地进行校正。 |
| 后处理 | 无需对数据进行后处理，因此也不需要使用后处理软件。 | 需要专用软件。 |
| 基站与移动站之间的信号强度 | 基站与移动接收机之间必须保持持续连接。信号丢失会导致数据丢失，从而引入更多误差。 | 基站与移动接收机之间无需较强的信号强度。 |
| 工作环境 | 在没有树木、建筑物和山脉等遮挡物的开阔天空条件下效果最佳。当有物体阻挡 GNSS 信号时，很难保持可靠的精度。 | 即使在存在障碍物（隧道、桥梁、山谷）的地方，也能保持分米级的精度。这是通过使用“前后处理”等算法技术实现的。 |
| 基准线 | 适用于最长30公里的基线。 | 在基线较长的情况下，评估并补偿电离层误差。 |
| 受损日志恢复 | 不适用 | 可通过“长基线事后处理”方法恢复受强烈太阳活动影响的受损日志 |
| 太阳活动 | 在计算数据时未考虑太阳活动。 | 在决定采用长基线模式还是短基线模式时，会将太阳活动纳入考量。 |
