在日常情况下，独立全球导航卫星系统（GNSS）的精度对于帮人辨别方向来说已经绰绰有余，但许多应用需要更高的精度。目前已开发出许多差分校正技术，可将 GNSS 的精度提升至 1 厘米以内，从而催生出广泛的新应用。
要实现如此高的精度，需要注意用于计算和定位结果的参考框架，该主题在《大地测量学和基准转换》中有所介绍，这超出了本文的范围。
GNSS 校正
提高 GNSS 精度取决于对各种误差的修正。
有许多类型的校正可提供不同级别的覆盖范围和性能。
主要类型将在下表中详细说明。在本文中，我们将介绍最常见校正的基础知识：简要解释 DGNSS，随后深入解释 SBAS 和 RTK，并描述 PPK 的优势。
本系列的下一篇文章将更详细地探讨 Ionoshield 和 PPP。
差分 GNSS (DGNSS)
传统的基于码的 DGNSS 采用了一个简单的假设：在小范围内，卫星误差和本地大气误差被假定为是相同的。然后，可以使用一对 GPS 接收机来抵消大气（电离层和对流层）误差以及卫星误差，从而提高导航性能。
在这种工作模式下，基准站 GNSS 接收机安装在流动站 GNSS 接收机工作范围数公里以内。基准站通过射频或 GSM 调制解调器将一组校正数据传输给流动站接收机。然后，流动站接收机可以使用这些校正数据来计算差分位置（相对于基准站）。
该技术可将导航精度提升至亚米级，但随着 RTK 成为高精度定位的标准，它现在已被淘汰。
SBAS（卫星增强系统）
SBAS 的开发旨在确保民用航空的安全导航。此后，它已被用于许多其他需要比独立 GNSS 接收机更高精度的最终用户应用。
SBAS 的概念是利用基准站网络来计算可改善大面积（中国大陆覆盖范围）GPS 性能的校正。
然后，这些校正由专用的 SBAS 地球静止卫星广播。现代 GNSS 接收机可以通过其常规 GNSS 天线直接追踪这些校正，并将其用于其定位引擎中，例如提供 1 米精度的 SBAS。
所有 SBAS 星座的主要目标不是实现最高精度，而是使 GNSS 能够针对预期应用（飞机导航和着陆）实现最低精度，并附加完整性概念（对位置误差的精确测量）。
目前使用的SBAS包括：
- 用于北美国家的WAAS
- 欧洲 EGNOS
- 印度的 GAGAN
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然而，目前大多数 SBAS 仅提供 GPS 星座的校正，这使得它们对于陆地导航而言并非最佳选择。未来的 SBAS 解决方案（例如 EGNOS V2）将提供多星座校正。
SBAS 背后的技术
各种 SBAS 解决方案使用相同的底层技术来提供校正。 它们为以下方面提供修正：
- 卫星时钟误差
- 卫星轨道偏差
- 大气误差
SBAS 还提供卫星完整性信息，可用于剔除故障卫星的数据。
大气校正也是利用基准站网络计算得出的，用以生成大气误差模型。传输的误差值对应于大气在特定点（称为 IGP，即电离层网格点）引入的垂直延迟。接收机随后可以针对每颗卫星的不同信号对该延迟进行修正。
利用 SBAS 提供的信息，接收机可以校正伪距测量中的误差，将位置精度提高到约 1.2 米 RMS 水平和 1.6 米 RMS 垂直。与独立 GNSS 相比，这是一个显着的改进，尤其是对于垂直分量而言。
实时动态载波相位差分技术 (RTK) 与后处理动态差分技术 (PPK)
RTK 技术于 20 世纪 90 年代中期首次引入测绘应用。与传统的差分全球定位系统 (DGPS) 类似，RTK 依赖于精确定位的基准站和流动站 GNSS 接收机。
两个关键计算步骤可实现厘米级精度的定位：
- 双差分
- 载波相位测量和模糊度固定
双差分
DGPS 通常仅使用单差和测码观测。
另一方面，RTK 则加入了载波相位观测并采用“双差”方法。在此方法中，将流动站观测值减去基准站观测值，并将所有导航卫星观测值减去一颗枢轴卫星的观测值。
这种方法可以补偿所有由卫星引起的误差、由接收机引起的误差，以及在基准站附近被假定为常数的大气误差。
通过此计算，我们得到：
- 流动站的位置（纬度/经度/海拔），以基站的基准为准
- 流动站的时间
基站和移动站之间的距离称为基线，是RTK中的一个关键因素。随着基线的增加，误差预算略有增加，因为共同的大气误差和共同的卫星轨道误差不能完全消除。这就是在RTK定位精度规范中看到的典型“+1ppm”。
载波相位测量和模糊度固定
我们在上一篇文章中介绍过的载波相位观测是实现厘米级精度所必需的。
载波相位观测面临的挑战在于它们本质上具有模糊性（或不完整性）。观测值中缺少整周的载波相位周期。这部分缺失的数值也称为“模糊度”。
实时动态 (RTK) 定位过程从估计这些模糊度开始。此过程也称为“RTK 浮点”模式。在此模式下，模糊度会缓慢收敛但并非整数值。这使得接收机能够平滑位置并实现约分米级的精度。
为了获得最高精度和鲁棒性，下一步是实时确定其中每个模糊度的整数值。此过程称为整周模糊度固定。
模糊度固定的结果可最大化 RTK 精度并提供更高的鲁棒性。这通常被称为“RTK 固定”模式。
如果对特定卫星的相位跟踪中断，则会发生“周跳”事件，必须重新求解该卫星的整周模糊度。因此，过多的周跳（尤其是所有卫星同时发生周跳）会对 RTK 性能产生负面影响。优质的天线、合理的天线布局以及干净的射频环境对于限制这些事件至关重要。
后处理动态差分技术 (PPK)
正如我们所见，RTK 是“实时”应用这些校正，这意味着流动站必须与基准站建立数据链路连接，以便在野外计算 RTK 处理。
某些应用不需要实时轨迹，但可以受益于更高的精度或更简单的设置。动态后处理 (PPK) 可以满足这些需求。使用 PPK 时，流动站在数据采集期间收集自己的原始 GNSS 数据，而无需接收实时校正。随后，利用来自基准站或基准站网络的精确信息对这些数据进行后处理。
由于 PPK 不依赖实时校正，因此在数据收集方面提供了更大的灵活性。它通常用于实时通信困难或没有必要的场景，例如航空测绘、无人机测绘或科学研究。
使用 PPK 进行差分校正的优势。
PPK 在处理 GNSS 数据时具有以下主要优势：
- 改进的野外工作流程：基于 RTK 的任务的一大成本是确保附近有基准站、按需搭建基准站、确保可靠的数据连接等。Qinertia 内置了大量 CORS 网络，并可直接访问第三方网络。这消除了确保基准站可用性和建立可靠数据连接的复杂性。
- 改进的质量控制：许多质量指标有助于评估处理的实际性能。这些指标包括高级统计信息、分离度（正向和反向处理期间计算的位置/姿态之间的差异）以及 GNSS 信号指标。
- 整体性能提升：RTK 模糊度解算可能需要一些时间（从几秒到几分钟不等，具体取决于与基站的距离和大气条件）。这在采集开始时或在具有挑战性的 GNSS 条件下可能非常重要。PPK 通过在正向和反向方向上进行处理来最大限度地提高修复率，从而减轻这些影响。还可以通过使用更高级的算法或使用精确的卫星星历来提高性能。
