卫星导航定位技术基础知识

卫星导航定位技术基础知识

R1.0版导航定位的基本概念GNSS系统(北斗和GPS)高精度定位

(

RTK

和PPP)IMU

惯性测量单元01020304目录CONTENTSPART

导航定位的基本概念■

导航定位的基本概念□什么是导航定位·

定位：确定目标在坐标系中的位置(经纬度、高度)。·

导航：基于定位结果，结合地图与路径规划，引导载体从起点到终点。·

简单来说，就是解答两个问题：—1、

“我在哪里”

(定位)?-2、

“怎么去目的地”(导航)?应用领域应用场景地面交通车辆导航、路线优化、管理调度、货物跟踪、车队管理航空飞机导航、飞行管理、空中交通管制航海船舶定位、航线规划、海上交通管理农业精准农业、资源管理、土壤分析、作物监测、灌溉系统控制工业设备定位、AGV小车定位、精密加工、园区物流地理测绘地图制作、土地测量、边界划定应急救援搜救行动、快速定位、灾难响应、救援协调建筑施工施工测量、变形监测个人消费者户外运动、旅行导航、外卖跟踪、物流跟踪、网约出行科学研究气象预报、地球科学、环境保护、动物跟踪国防军事武器制导等■

导航定位的基本概念□导航定位的应用场景□导航定位的重要价值·

空间坐标信息和路径规划信息是重要的基础数据，影响民生、经济、产业、安全、国防等所有领域。·

所有移动互联网、物联网、大数据应用，都需要位置信息做赋能。·

高速发展的人工智能(尤其是具身智能),离不开准确的空间位置信息数据。·

导航定位已经成为数字社会的基础公共服务，像水电一样不可或缺。·

数字世界和物理世界之间进行映射，离不开导航定位提供的支撑。

■

导航定位的基本概念□导航定位的技术演变(古代：原始目视定位阶段)·

依靠天象(日月星辰)、地标、罗盘指南针、河流山川辨方向、定路线。·特点：无精确坐标，只能粗略定向、经验认路，受天气、环境影响极大。

导航定位的基本概念古代采用“牵星术”进行定位□导航定位的技术演变(近代：地面人工测绘定位阶段)·

核心：地图测绘+里程计+路标对照。·

陆地靠纸质地图、路牌、里程估算；航海靠六分仪、天文定位。·

特点：人工判读、误差大、无法实时动态定位，只能静态规划路线。■

导航定位的基本概念六分仪□导航定位的技术演变(20世纪中期：无线电陆基定位阶段)·

出现陆基无线电导航系统，不靠卫星，靠地面电台。·

代表：罗兰、塔康、奥米加等无线电导航。·

原理：利用地面无线电台测距、测角实现定位。·

特点：覆盖有限、精度一般，受地形干扰，只能服务航空、航海专业场景，无法民用普及。

导航定位的基本概念□导航定位的技术演变(1970—2000年：卫星导航萌芽时代)·

美国GPS诞生，全球首个全天候卫星定位系统。·

初期仅军用，后开放民用，开启全民卫星导航时代。·

突破：全球覆盖、全天候、全天时，不用依赖地面地标。·

局限：技术使用受美国限制，民用精度米级，高楼、室内容易失准。■

导航定位的基本概念·

更多GNSS系统崛起：俄罗斯格洛纳斯、欧盟伽利略、中国北斗逐步组网。·

进入多星融合定位：手机同时接收北斗、GPS、格洛纳斯。·

技术升级：基站辅助定位A-GPS,冷启动更快、城市定位更稳。·

应用爆发：手机地图、网约车、外卖、骑行导航全面普及。□导航定位的技术演变(2000—2015年：多系统并存+大众普及阶段)■

导航定位的基本概念□导航定位的技术演变(2015年一现在：高精度差分定位+全场景融合阶段)·

智能驾驶、具身智能高速发展，对定位精度和覆盖能力提出了更高的要求，进入高精度定位时代。·

出现RTK、PPP等技术，地基增强系统高速发展，定位精度从米级升级到分米级、厘米级。·

定位技术全面融合(卫星+基站+Wi-Fi+惯性+视觉SLAM):一户外：GNSS+RTK+PPP高精定位；一城市峡谷/高架：基站+IMU惯性导航补盲；一室内/地下：Wi-Fi+

蓝牙+UWB+视觉定位。■导航定位的基本概念□导航定位的发展趋势·

方式：人工目视→无线电陆基→单一卫星→多星融合→全场景多源融合；·

精度：粗略估位→百米级→十米级→米级→分米级→厘米级；·

范围：局部区域→全球覆盖→室内外无缝全覆盖；·

应用：军用/航海→大众民生→行业高精智能应用。

导航定位的基本概念□定位技术的分类·

卫星定位导航

(

GNSS):

利用卫星进行定位。包括普通单点定位、RTK定位、PPP定位。·

蜂窝基站定位

(LBS):

2G/3G/4G/5G基站三角测距、小区识别定位。·

无线短距离定位：Wi-Fi、蓝牙、UWB

(超宽带)、ZigBee。·

惯性定位(

INS):

陀螺仪+加速度计，不靠外部信号，航迹推算。·

视觉/激光定位：摄像头、激光雷达SLAM、图像匹配定位。·

地磁/声波定位：利用地球地磁指纹、超声波测距定位。

导航定位的基本概念□定位技术的其它分类方式·

按覆盖场景：室内定位、室外定位、融合定位。·

按精度等级：

粗精度(百米级)、普通精度(米级)、高精度(分米/厘米级)、超高精度(毫米级)。·

按解算方式：绝对定位、相对定位、差分定位。·

按组网方式：天基定位、陆基定位、自组网定位。

导航定位的基本概念PART

GNSS

系统(北斗和GPS)■

GNSS系统(北斗和GPS)□

GNSS的定义·

GNSS,也就是GlobalNavigation

Satellite

System,全球导航卫星系统。·

GNSS是空基无线电导航定位系统，能在地球表面或近地空间的任何地点，为用户提供全天候的三维坐标和速

度以及时间信息。·

GNSS包括一个或多个卫星星座及其支持特定工作所需的增强系统。全球导航卫星系统Global

Navigation

Satellite

System□

GNSS的类别全球卫星导航系统国际委员会公布的全球4大卫星导航系统供应商，包括：·

中国——北斗卫星导航系统(

BDS,BeiDou

Navigation

Satellite

System)·

美国——全球定位系统(

GPS,Global

Positioning

System)·俄罗斯——格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS,Global

Navigation

Satellite

System)·

欧盟——伽利略卫星导航系统(

GALILEO,Galileo

satellite

navigation

system)■

GNSS系统(北斗和GPS)■

GNSS系统(北斗和GPS)□

GNSS的类别·

除了全球性的卫星系统之外，GNSS还包括一些区域性的系统(例如日本的准天顶系统QZSS和印度的IRNSS),

以及增强系统(例如美国的WAAS、日本的MSAS和欧盟的EGNOS等)。·

增强系统，是基于全球或区域系统的辅助系统，可以满足更多场景需求。□

GNSS的组成·

空间段(卫星星座):在地球轨道上运行，不断地向地面发射带有时间和位置信息的信号。·

用户段(用户设备):接收到来自多个卫星的信号，并利用信号传播的时间差来计算出自己的信息。·

控制段：包括地面站，负责监控卫星状态、上传数据、调整卫星轨道和时钟误差等，确保系统正常运行。

空间段

GNSS系统(北斗和GPS)控制段用户段□

GNSS的功能·

GNSS,可以为用户提供全天候的三维坐标、速度以及时间信息，简称PVT(Position

、VelocityandTime)。·

北斗系统(

BDS)

还有一个独特的功能，那就是短报文(也就是文字信息)。PositionVelocityTime

GNSS系统(北斗和GPS)□

GNSS的市场规模·

根据Fortune

Business

Insights预测，2025年，全球GNSS市场规模约为3.35万亿美元(CAGR

10.77%,

2026-2034)。·

根据QYResearch预测，2025年，全球GNSS市场规模约为2.92万亿美元(

CAGR9.5%,2025-2031)。·

2024年，我国卫星导航与位置服务产业总体产值为5758亿元人民币。2025年，据预测，总产值突破6000亿元。·

根据欧盟空间计划署EUSPA预测，全球GNSS下游市场的设备和服务收入将从2021年的1990亿欧元增长到2031年的

4920亿欧元，复合年增长率为9.2%。GNSS接收器出货量将由2021年的18亿台/年增至2031年的25亿台/每年，GNSS总安装数将从2021年的65亿台增至2031年的106亿台。·

主要驱动力来自：智能驾驶与车联网、消费电子、行业应用(精准农业、无人机、测绘、物流)。

GNSS系统(北斗和GPS)□

GNSS的工作原理·

地球表面的任何一个位置，都有它的三维坐标，也就是经度、纬度和高程。它头顶上的GNSS

卫星，也有自己的三维坐标。·卫星和用户之间的距离△L(

这个距离也被称为“伪距”),是：△L=√(x-x')²+(y-y')²+(z-z')²·

卫星可以给用户终端发信号，信号的传输速度基本上几乎等同于光速c。而卫星上面有精度极高的原子钟，所以知道自己的时

间是t。假设用户终端的时间是t′,那么,卫星和用户之间的距离△L,又可以通过下面这个公式算出：(t-t')·c=√(x-x')²+(y-y')²+(z-z')²·

一个用户终端要想解算出自己的准确位置，必须要有至少4颗卫星(组成4个四元方程)。

GNSS系统(北斗和GPS)卫星

(x',y,z')■

GNSS系统(北斗和GPS)□

GNSS的衡量指标

精度·

衡量定位的准确性，一般分为亚米级、米级、分米级、厘米级、毫米级。速度·

从启动定位设备到首次正常定位所需的时间，也称为TTFF(TimetoFirstFix)。灵敏度精度GNSS重要指标速度

灵敏度□

GNSS的误差来源·

影响GNSS定位精度的主要原因是误差。误差既来自系统的内部，也来自外部。·

例如穿透电离层和对流层时产生的误差，还有卫星高速移动产生的多普勒效应引起的误差，以及多径效应误差、

通道误差、卫星钟误差、星历误差、内部噪声误差等等。·

有些误差是可以完全消除的，也有些是无法消除或只能部分消除的。消除水平的高低，直接决定了系统的准确

性和可靠性。

GNSS系统(北斗和GPS)□

GNSS的误差来源星历误差卫星钟差信号在卫星内延迟卫星天线相位中心偏差电离层辐射对流层折射多径效应多普勒效应信号在接收机内延迟

接收机钟差接收机相位中心偏差卫星相关误差传播路径相关误差接收机相关误差

GNSS系统(北斗和GPS)□什么是北斗·

北斗卫星导航系统(

BeiDouNavigationSatelliteSystem,BDS),

是中国自主研发并运营的全球卫星导航系统。·

北斗旨在为全球用户提供全天候、高精度的定位、导航和授时服务。·

北斗具备与其他全球导航卫星系统(如GPS

、GLONASS和Galileo)兼容和互操作的能力。

GNSS系统(北斗和GPS)□北斗系统的发展阶段·

北斗一号

(

BDS-1):

中国的第一代卫星导航定位系统，于2000年建成，主要服务于中国本土用户。·

北斗二号

(

BDS-2):

第二代系统，2007年开始发射卫星，2012年形成区域服务能力，主要覆盖亚太地区。·

北斗三号(BDS-3

):

第三代系统，2017年开始发射卫星，

2020年6月23日星座部署全面完成，正式具备全球服

务能力。

GNSS系统(北斗和GPS)□北斗系统的卫星数量北斗卫星导航系统目前在轨卫星数量为50颗，包括：·

北斗三号系统：由30颗卫星组成，包括24颗中圆地球轨道(

MEO)卫星、3颗倾斜地球同步轨道(

IGSO)卫

星和3颗地球静止轨道(GEO)

卫星，实现了全球范围内的导航定位服务。·

试验卫星：北斗三号系统在正式开展星座组网之前，还发射了5颗试验卫星进行技术验证。·

北斗二号系统：部分仍在工作的北斗二号卫星。

GNSS系统(北斗和GPS)卫星类型数量发射时间北斗一号4颗2000年10月31日——2007年2月3日北斗二号20颗2007年4月14日——2019年5月17日北斗三号实验系统5颗2015年3月30日——2016年2月1日北斗三号30颗2017年11月5日——2020年6月23日■

GNSS系统(北斗和GPS)□北斗系统的卫星数量□北斗系统的组成北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成：·

空间段：由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星等组成。·

地面段：包括主控站、时间同步/注入站和监测站等若干地面站，以及星间链路运行管理设施。·

用户段：包括北斗兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品，以及终端产品、应用系统与应用服务等。

GNSS系统(北斗和GPS)□北斗系统的优势·

采用高、中、低三种轨道卫星组成混合星座，抗遮挡能力强，尤其在低纬度地区服务优势更为明显；·

提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度；·

具备基本导航、短报文通信、星基增强、国际搜救、精密单点定位等多种服务能力。

GNSS系统(北斗和GPS)□北斗系统的发展·

在重点行业领域，北斗已在交通运输、公安、能源、应急、自然资源等领域得到广泛应用。·

在大众消费领域，北斗凭借智能手机、可穿戴设备、新能源汽车等海量用户基础，该领域将成北斗规模应用的

主战场。·

在国际市场，北斗系统全面进入民航、海事、应急搜救等国际组织的标准体系，并出口至140余个国家。

GNSS系统(北斗和GPS)下游卫星运营

面向用户地面运营商

政府卫星通讯运营商企业北斗导航运营商学校遥感数据运营商个人消费者解决方案/平台■

GNSS系统(北斗和GPS)□北斗系统的产业链上游金属材料非金属材料固体推进剂液体推进剂芯片电源面板天线材料燃料电子

元器件卫星产业卫星研制地面设备注入站

主控站用户终端设备卫星发射运载火箭研制发射服务提供卫星在轨交付卫星平台·

热控制系统·

电源分系统·

姿轨控制系统有效载荷·

多光谱相机·

通信转发器·

合成孔径雷达卫星电话

卫星电视终端

天线卫星设计总装

卫星测控监测站

运营中心卫星导航

定位终端甚小孔径

终端□什么是GPS·

全球定位系统

(Global

Positioning

System,GPS),

是美国研制发射的一种以人造地球卫星为基础的高精度无

线电导航的定位系统。·

GPS包括绕地球运行的24颗卫星，它们均匀地分布在6个轨道上。每颗卫星距地面约1.7万千米。·

GPS提供两种定位服务，即精密定位服务(

PPS)和标准定位服务

(

SPS)

。PPS

是一种加密服务，主要使用对象

是军事和其他授权政府用户。SPS对用户免费，因此被全球数十亿民用和商用用户广泛使用。

GNSS系统(北斗和GPS)□

GPS系统的发展阶段·GPS

BlockI:GPS的早期试验验证系统，最后一颗原型BlockI卫星于1995秋淘汰。·GPS

BlockIl/IIA:

第一代实用工作卫星，实现24颗卫星全球覆盖，1995年全面运行，标志着GPS全面建成并投

入使用。·GPSBlock

IIR/IIR-M:第二代工作卫星，首次增加L2C民用信号，提升了信号抗干扰能力和授时精度。·GPSBlock

IIF:第三代工作卫星，增加了第三型民用信号L5,

显著提升了民用定位精度和信号可靠性。·

GPS

BlockⅢ:

最新一代GPS

卫星，从2018年开始发射首颗GPSI

卫星，到2026年4月21日，随着最后一颗编号

为SV10的卫星成功入轨，整个GPSⅢ

系列的部署工作已全面完成。

GNSS系统(北斗和GPS)■

GNSS系统(北斗和GPS)□

GPS系统的卫星数量·

GPS官方基本星座由6MEO轨道面上的24颗卫星组成，称为基线24轨位星座。·

为了提升系统的定位精度和可靠性，美国通常会发射更多卫星上天。目前，GPS的实际在轨卫星数量通常在31至

32颗左右。这些多出来的卫星可以作为“备份”,即便有卫星失效，系统也能无缝切换，保证服务不中断。

GPS卫星星座示意图(图源：gps.gov)卫星类型数量发射时间Block

I10颗1

9

7

8

年

2

月

2

2日

—

—

1

9

8

5

年

1

0

月

9日Block

II/Block

IIA28颗1

9

8

9

年

2

月

1

4日

—

—

1

9

9

7

年

1

1

月

6日Block

IIR/Block

IIR-M20颗1

9

9

7

年

1

月

1

7日

—

—

2

0

0

9

年

8

月

1

7日Block

IIF12颗2

01

0

年

5

月

2

8日

—

2

01

6

年

2月

5日GPSI10颗2

0

1

8

年

1

2

月

2

3日

—

—

2

0

2

6

年

4

月

2

1日■

GNSS系统(北斗和GPS)□

GPS系统的卫星数量□

GPS系统的组成GPS系统由空间段、控制段和用户段三部分组成：·

空间段：由24颗标准在轨工作卫星组成，这些卫星发射单向信号，提供GPS卫星的当前位置和精确时间信息。·

控制段：由遍布全球的监测站和控制站组成，

通过不定期发送指令调整卫星姿态，使其维持在预定轨道；同时对卫星进行跟踪监测，上传最新导航数据，监控整个卫星星座的工作状态。·

用户段：由GPS接收设备组成，接收来自GPS卫星的信号，并利用传输的信息计算用户的三维位置和时间。

GNSS系统(北斗和GPS)□

GPS系统的优势·

全球覆盖与高可用性：

卫星星座布局完善，可实现全球全天候、全地域连续定位服务，服务可用性与稳定性高，

能满足全球范围用户的导航定位需求。·

系统成熟度高，用户生态完善：

GPS是全球最早实现全面运行的卫星导航系统，技术体系成熟、抗干扰能力持

续升级，民用信号开放免费，终端设备普及度高，兼容适配性强。·

精准授时能力突出、应用场景丰富：全球电力网、金融交易系统、移动通信基站、数据中心、广播电视网络广

泛采用GPS进行精准时间同步。这一能力已成为全球关键基础设施的隐性支柱。

GNSS系统(北斗和GPS)□

GPS系统的发展·

核心方向：以“高精度、高韧性、多融合、广适配”为核心，推动升级，巩固全球地位。·

在军事与技术保障领域，GPS将量产GPS

IIIF卫星，优化抗干扰能力，加强国际兼容，提升系统可靠性。·

在民用与行业应用领域，

GPS将推广高精度信号，推进多源融合与芯片升级，赋能多行业提效。·

在国际化与产业化领域，GPS将推动芯片量产降本，参与国际标准，拓展全球市场，巩固核心地位。

GNSS系统(北斗和GPS)下游卫星运营

面向用户地面运营商

政府导航数据服务商企业辅助定位服务商学校位置数据平台个人消费者解决方案/平台■

GNSS系统(北斗和GPS)□

GPS系统的产业链卫星产业有效载荷信号发生器原子钟转

发

器卫星测控注入站

地基上游金属材料非金属材料固体推进剂液体推进剂芯片模块卡板天线卫星设计总装地面设备主控站监测站用户终端设备卫星发射运载火箭研制发射服务提供卫星在轨交付卫星平台·

热控制系统·

电源分系统·

姿轨控制系统测绘专用

终端车载导航

终端手持导航

终端GPS接收

器/模块卫星研制·

··PART

高精度定位

(

RTK和PPP)■高精度定位

(

RTK和PPP)□什么是RTK·

RTK(Real-timekinematic),

实时动态差分法，又称为载波相位差分技术。·

它是通过设立一个或多个已知坐标的基准站，对GNSS的精度进行增强。大幅消除GNSS信号在传输过程中产

生的各种误差，实现高精度定位。□

RTK的工作模式·

RTK包括传统RTK和网络RTK。·

传统RTK模式，只有一个基准站。网络RTK模式，有多个基准站。·

以网络RTK为例，多个基准站会采集监测数据发给控制中心，控制中心针对数据进行粗差剔除后，再进行解算，

并最终将改正信息发给用户。·

网络RTK的覆盖范围很快，可以距离用户上百公里。而且，网络RTK拥有更高的精度和稳定性。

高精度定位

(RTK和PPP)控制中心基准站基准站流动站基准站流动站基准站■

高精度定位

(

RTK和PPP)传统RTK模式

网络RTK模式□传统RTKvs网络RTK对比传统RT

K网

络

R

T

K基准站数量13个及以上覆盖距离20-30公里理论上无限定位精度高非常高可靠性低高建设成本低非常低简易程度简单非常简单主要缺点对基准站依赖较大

可靠性差必须要有移动网络网络传输存在一定延时■

高精度定位

(RTK和PPP)□传统RTKvs网络RTK□

RTK的工作原理·

RTK工作时，基准站会向移动接收机实时播发载波相位观测值的数据(改正数)。移动接收机利用这些数据，

结合自身观测的载波相位数据，实时解算出高精度相对位置，精度可以达到厘米级。·

简单来说，RTK就是通过一把刻度更细的标准尺，实时计算终端和基准站的距离，并告诉你当前位置。·

RTK这种采用区域基准站观测值进行信息校准的技术，行业有个专门的叫法——观测域

(Observation

SpaceRepresentation,OSR

)

校正。

高精度定位

(RTK和PPP)□

RTK的工作原理GNSS卫星■

高精度定位

(

RTK和PPP)PTK工作原理□

RTK的核心优势·

高精度：这是RTK最核心的特点。实时实现厘米级精密定位，远优于常规卫星定位。·

高实时性：RTK能实时解算位置，初始化时间从早期的分钟级缩短到亚秒级，甚至在运动过程中也能实时提供

高精度定位。这使其能广泛用于自动驾驶、无人机测绘等需要快速动态响应的领域。·

高效率：观测站之间无需通视，单人即可在短时间内完成大范围的数据采集工作，效率更高。

高精度定位

(RTK和PPP)■高精度定位

(

RTK和PPP)无人驾驶与车联网提供厘米级实时定位数据，保障车辆主动安全与最优路径规划。测绘与地理信息广泛应用于地形图测绘、地籍测量

及各类工程施工放样工作。建筑与施工实现桥梁、隧道、高层建筑的精密施工监测与三维坐标放样。精准农业支持自动驾驶拖拉机、变量施肥及

无人机植保的高精度作业。工程变形监测实时捕捉大坝、矿山、滑坡体的微

小位移，预警潜在安全隐患。无人机行业运用赋能航测、电力巡检、物流配送等场景，实现精准飞行控制。□

RTK的应用场景□什么是PPP·

PPP,

全称叫做精密单点定位(

PrecisePointPositioning)。·

它不是通过计算相对距离，而是通过数学建模分析过程中的每一项误差，修正每一项误差源来提高定位精度。·

PPP通过几百个全球框架站，汇总到中心处理站

(

CPF)

来建模修正精密卫星轨道、卫星钟差等误差源。·

PPP服务有的是政府官方提供的，也有的是企业自建的。目前，全球比较知名的官方PPP增强服务分别是：B2b

(

北斗)、CLAS

(日本)、MADOCA(日本)、E6(Galileo)等。

高精度定位

(RTK和PPP)□

PPP的工作原理·

PPP工作时，地面用户设备(接收机)会通过互联网或卫星链路播发从CPF获取这些数据，然后，接收机通过

内部算法，将得到的实时误差数据用于修正观测值，获得分米级精度的定位结果。·

如果说RTK是一把精确的尺，那么PPP就是一个指南针，通过修正自身的误差源，达到更高精度。·

PPP这种通过状态空间而非观测值进行精确误差消除的技术，叫做空间状态域(

StateSpace

Representation,

SSR)

校正。

高精度定位

(RTK和PPP)■

高精度定位

(

RTK和PPP)□

PPP的工作原理GNSS卫星全球框架站网络PPP原理卫星或互联网/基站CPF中心处理站接收机□

PPP的核心优势·

不依赖单个基准站：这是最大的优势。在海洋、沙漠、山区等无法建立基准站的地方也能进行高精度定位。·

精度均匀：精度不受移动站与基准站距离的影响，在全球范围内都能保持稳定。·

获取绝对坐标，无系统偏差：

直接解算ITRF框架下绝对坐标，跨区域数据无缝拼接，无需转换。·

成本低、扩展性强：省去基站建设与维护成本，多设备大范围作业时整体优势显著。·

播发方式多：PPP的各类增强改正信息可以通过L-Band频段进行广播播发。这意味着，在通信中断、网络受限、

地面差分不可达等极端应用场景下，PPP仍能为用户终端提供连续、可靠的高精度定位服务能力。

高精度定位

(RTK和PPP)□

PPP的应用场景海洋测绘利用PPP无需基准站的特性，广泛

应用于海底地形探测、海洋资源勘

探及远洋船舶的高精度导航定位。地球科学监测提供毫米级静态定位精度，精准监

测地壳微小形变、板块运动趋势，

是捕捉地震前兆等地质活动的关键

手段。航空/无人机航测支持跨境航线规划、长距离电力/

管线巡检，以及在无基站覆盖区域

进行高效的大范围三维建模作业。偏远区域作业无需依赖通信网络与本地基站，为

沙漠、山区等复杂环境下的跨境工

程施工及紧急救援提供可靠的定位

保障。■高精度定位

(

RTK和PPP)□

PPP-AR和PPP-RTK·

RTK和PPP都存在一些缺陷，所以，仍然需要进一步从技术上增强。于是，就有了PPP-AR和PPP-RTK。·PPP-AR,是在传统PPP

(

浮点解)基础上，通过修正相位小数偏差(

FCB)

和未校准相位延迟

(

UPD)等，将模糊度固定为整数，从而提升收敛速度和定位精度。PPP-AR的收敛时间也有明显改进，传统PPP需30-60分

钟，PPP-AR可缩短至10-15分钟。·PPP-RTK,是将PPP和RTK技术进行深度融合形成的技术，由德国GEO++公司的Wübbena

博士团队于2005

年首次正式提出。既利用了PPP全球基准网提供的卫星钟差、卫星轨道误差解算结果，具备了广域覆盖能力，

也基于RTK的区域基准站，对电离层误差、对流层误差等区域性误差进行了分析。针对卫星，

PPP-RTK将轨道

误差和钟差精确到2厘米。

高精度定位

(RTK和PPP)□

PPP-AR和PPP-RTK

GNSS卫星GEO同步轨道卫星区域基准站实时观测数据流上行注入实时校正信息

实时精密轨道与钟差蜂窝基站■

高精度定位

(RTK和PPP)接收机(用户侧)

PPP-RTK定位服务平台PPP-RTK原理全球框架站网络特性传统RTKPPPPPP-ARPPP-RTK推出时间1991199719992005校正类型OSRSSRSSRSSR依赖基准站需要不需要全球少量需要定位范围<15km全球全球全球收敛时间即时>30min>15min<1min定位精度厘米级分米级厘米级厘米级误差校正卫星钟差卫星轨道误差√电离层延迟√××√对流层延迟××■高精度定位

(

RTK和PPP)□

技术对比PART

IMU

惯性测量单元□什么是IMU·

IMU,

全名叫做InertialMeasurementUnit,惯性测量单元。·

它是一种能够测量物体三轴姿态角及加速度的电子设备，通常用于交通导航、姿态控制以及运动监测等领域。·

通俗来讲，IMU就是机器的“前庭系统”,用来感知自身运动和姿态。·

IMU属于内生定位，完全不依赖任何外部信号。在没有卫星信号、没有RTK的情况下，IMU仍然能够凭借自主

感知，持续输出车辆的位置、速度、姿态与航向信息。■IMU

惯性测量单元□

IMU的组成·

IMU的性能优劣直接取决于其内部集成的传感器类型与精度。·

一个标准的IMU

通常由两个核心传感器组成：三轴加速度计和三轴陀螺仪。·

部分面向高精度场景的型号会增加磁力计以修正姿态漂移，形成

“三轴加速度计+三轴陀螺仪+三轴磁力计”的九轴配置。

IMU

惯性测量单元□

IMU

的组成·

三轴加速度计加速度计的核心功能是测量物体在三维正交坐标系(通常为载体坐标系)内的线性加速度。其作用是来感知加速、减速、震动，并通过重力方向判断静态倾斜角度。·

三轴陀螺仪陀螺仪的作用是测量物体绕三维坐标系各轴的旋转角速率(单位通常为°/s或rad/s)

。

用来感知设备的旋转动作

(如俯仰、翻滚、偏航)。·

三轴磁力计磁力计并非IMU

的必需组件，但在需要高精度姿态测量的场景中应用广泛。其核心功能是测量周围磁场强度与方向。就像是电子罗盘，提供绝对方向参考，修正陀螺仪的长期漂移误差。

IMU

惯性测量单元□

IMU的工作原理·加速度计测重力+直线加速度，算出粗略姿。·陀螺仪高频测每一刻的旋转速度，积分算出角度。·算法数据融合(互补滤波、卡尔曼滤波):用加速度计修正陀螺仪漂移、用陀螺仪弥补加速度计晃动误差。·最终输出：俯仰角、横滚角、航向角+实时加速度、角速度。Z-AxisTaY-Axis