未配置GNSS的传感器节点如何实现rtk高精度定位模块？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-10-08 14:30 标签： rtk高精度定位模块
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上一篇末尾讲到需要多少颗GNSS卫星才能确定整周模糊度，答案是多少颗都不行，因为每颗卫星的载波信号中的整周模糊度都是不同的，无法通过单纯的GNSS卫星数量增加来确认。这个时候我们需要来自观测站信息的辅助。 如果有方法能够便捷的获取当前接收信号中的误差值，就能够计算得到精准的整周模糊度，可以利用载波相位来获取自身的位置，静态精度可达2cm，动态精度也可以做到10cm以内。而目前常用的方法有RTK(OSR)类和PPP(SSR)类。6. RTK(OSR)的原理 上一篇讲过，实际的卫星信号中有大量的误差项，有卫星相关的误差和传播路径相关的误差，这些误差很多和地域是强相关的，如果在我们接收机附近，有另一个已知精准位置的接收机（基站），由于这个接收机的位置已知，就可以通过已知的位置和接受的信号，计算出这个误差之和有多少。当我们待求位置的接收机和已知位置的基站足够近，可以认为二者的误差是相同的，这样载波伪距误差项公式就表达为： 基站将误差项和通过信号告诉接收机，就可以求解上式，得到精准的载波定位结果。这种方法叫做差分GNSS，差分GNSS中技术也有很多代，目前应用最广泛的是RTK, Real-Time Kinematics，实时动态差分。而这种方法是对接收机观测的信号进行误差描述的，又被成为OSR，Observation Space Representation，观测空间表达。RTK原理示意从上图中可以看出RTK的一些特点，由于是对观测值进行描述，那么对于接收机和基站之间的基线距离有要求，通常距离不能超过50km，这样就需要非常多的基站数量。想覆盖中国大部分区域，需要2000+个观测基站。同时为了获取到接收机附近的观测误差，需要车辆将初始位置发送给服务商，然后再从服务商网络中获取到需要的纠偏数据，这就需要双向通讯。 RTK的好处也非常明显，因为是直接获取到误差的值，计算起来非常快捷，收敛速度较快，状态好时可以在几秒内收敛。7. PPP(SSR)的原理 另一种模式是用建立观测误差模型来描述卫星信号中的误差项，特别是电离层误差和大气层误差，由于这些误差模型的特性，使得通过少量的参数就可以获取到误差的值，这就使得所需要的参数的数据量和基站的数量大大减小，带来一系列的好处。 传输的数据量大幅减小，可以通过广播的形式播发所有的参数，不需要获取车辆位置，这就只需要单向通讯，从原理上对隐私的安全性更好； 由于单向通讯和数据量小，除了传统蜂窝网络外，还可以通过GEO通讯卫星进行播发，这样可以双链路通讯，从原理上对通讯的可靠性更好； 基站数量少，维护成本低。 这种定位方式，用户通过自己单接收机就可以获取精准位置，所以被称为PPP，Precise Point Positioning，精密单点定位，同时这种方法是对误差模型的状态进行描述，又被称为SSR，State Space Representation，状态空间表达。PPP原理示意图8. 定位服务概念提供定位服务的供应商就是定位服务商，目前国内有千寻位置，六分科技，中移智行等公司提供相应的服务，国外则有Trimble， Hexagon，Sapcorda等定位服务商公司。下图是一些概念的辨析。 而由于这些外部依赖的存在，车用的高精GNSS定位系统除了车端之外，还需要GNSS卫星和观测站，定位服务商和通讯服务商的网络。而车端也需要GNSS信号的接收机和对应的天线，LTE网络接收机和对应的天线，以及使用二者信息进行高精定位求解计算的算法集成方——Host Processor。 然而这种系统仍然还是不足的，相关概念我会在下一个新篇中介绍，请见《自动驾驶系统入门（2）IMU与惯导定位》------我是 @彼方说WindyWing，一个做过很多事情的自动驾驶工程师，热爱生活，兴趣广泛。欢迎关注我，带你了解更多有关自动驾驶，新能源汽车的事情。收藏的朋友，麻烦点个赞关注下呗。

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