第4章 GNSS定位模式

4、GNSS定位模式：单点定位（SPP）、差分定位（DGPS）、实时动态定位（RTK）、精密单点定位（PPP）

好，咱们今天聊聊GNSS的几种定位模式。说实话，刚入行那会儿，我也被这些缩写搞得头晕——SPP、DGPS、RTK、PPP，长得都挺像，但精度差得可不是一星半点。

我个人的理解是：这四种模式，本质上是在解决同一个问题——怎么消除或削弱卫星信号传播过程中的误差。 只不过，它们用的手段不同，成本不同，适用的场景也不同。

单点定位，也叫标准单点定位。说白了，就是一台接收机，自己算自己的位置。

原理很简单： 接收机收到卫星发来的信号，信号里带着卫星的位置和时间戳。接收机根据信号传播的时间，算出自己到卫星的距离。只要同时看到4颗以上的卫星，就能解算出三维坐标。

但这里有个坑——信号传播过程中，误差太多了。电离层延迟、对流层延迟、卫星钟差、接收机钟差……这些误差加起来，导致SPP的精度通常在米级，大概3到10米的样子。

典型精度： 水平 3-10 米，高程 5-15 米

适用场景： 手机导航、车载导航、徒步定位

我记得有一次做路测，用的就是SPP模式。结果车辆明明在左车道，地图上显示在右车道。嗯，这就是米级精度的“尴尬”。

我的建议： 如果你只是想知道自己在哪条路上，SPP够用了。但如果你想做车道级定位，千万别指望它。

DGPS的出现，就是为了解决SPP精度不够的问题。

核心思想： 在已知坐标的位置上架设一台基准站。基准站会计算自己收到的卫星信号误差，然后把这些误差信息通过电台或网络发给附近的流动站。流动站用这些误差信息修正自己的测量值，精度就能大幅提升。

你想想看，基准站和流动站收到的信号，经过的是同一片大气层，误差是高度相关的。所以，差分能消除大部分公共误差，比如电离层延迟、卫星钟差。

DGPS的精度能做到亚米级，大概0.5到3米。我曾经在港口做过一个项目，用DGPS引导集装箱卡车停靠，效果还不错。

注意： DGPS的有效距离有限，一般不超过100公里。离基准站越远，误差相关性越差，精度也会下降。

RTK，这才是自动驾驶定位的“硬菜”。

RTK和DGPS很像，也是用基准站+流动站的模式。但区别在于：RTK用的是载波相位观测值，而不是伪距。

伪距的精度是米级的，但载波相位的精度是毫米级的。问题在于，载波相位存在一个整周模糊度——你只知道相位的小数部分，不知道整数部分是多少。RTK的核心工作，就是快速、准确地解算出这个整周模糊度。

一旦模糊度固定了，精度就能达到厘米级，甚至毫米级。

典型精度： 水平 1-2 厘米，高程 2-3 厘米

适用场景： 自动驾驶、无人机精准降落、测量测绘

我在做自动驾驶测试时，RTK是标配。没有RTK，车道级保持、自动泊车这些功能根本没法验证。不过，RTK也有它的“脾气”——

避坑指南： 我曾经遇到过RTK在立交桥下突然失锁，定位直接跳了几米。后来我养成了一个习惯——永远不要100%相信RTK，一定要和IMU做紧耦合，才能保证定位的连续性。

PPP和前面几种模式都不一样。它不需要基准站，只需要一台接收机，就能实现分米甚至厘米级的精度。

原理： PPP使用全球或区域性的精密卫星轨道和钟差产品，同时用双频接收机消除电离层延迟，再用模型消除对流层延迟。最后，通过长时间的滤波，逐步收敛到高精度。

说白了，PPP是把误差一个一个“掰开揉碎”了处理。

PPP最大的优势是不受距离限制，在海洋、沙漠、极地这些没有基准站的地方，PPP几乎是唯一的选择。

但它的缺点也很明显——收敛慢。我记得有一次在海上测试，PPP花了将近30分钟才收敛到10厘米以内。对于自动驾驶来说，这个时间太长了。

我的看法： 现在有一种趋势叫PPP-RTK，就是把PPP的全球性和RTK的快速收敛结合起来。我个人觉得，这可能是未来高精度定位的主流方向。

最后，我习惯用一张表来总结这四种模式。你想想看，实际项目中该怎么选？

嗯，这里要注意一点：没有一种模式是万能的。在实际的自动驾驶系统中，我通常会做多模融合——RTK做主定位，PPP做备份，SPP做兜底。这样，不管遇到什么环境，定位都不会完全失效。

好了，这四种模式就讲到这里。下一章，咱们聊聊IMU——那个“不说话但一直在干活”的传感器。