GNSS高精度、授时解决方案概述——《GNSS用户技术报告2018》摘编

一、GNSS高精度、授时技术的主要特征和关键性能参数

GNSS高精度、授时领域用户对解决方案时效性、准确性和可靠性有严格要求。

1.高精度、授时和时间同步用户的主要特征

从建筑工地到葡萄园，从海上测量船到电信网络，专业用户使用GNSS解决方案作为他们进行高精度定位和精确授时的首选方案。每种用户有不同的操作要求，这依赖于先进的接收机提供的不同性能参数来实现。

（1）农业领域

GNSS是帮助农民提高其农业活动的生产率和盈利能力、改善其农场管理的关键技术。GNSS还帮助他们减少环境影响，并遵守现行立法和监管规定。通过为农业设备精确定位，并经常与诸如GIS、遥感(通过卫星或无人机)和机器视觉等其他技术相结合，GNSS可使拖拉机实施精确操纵和通行轨迹重叠最小，在整个领域不同的费率下精确地进行农业投入，检索地理定位数据，可以更有效地监测产量。

（2）测绘领域

作为GNSS解决方案的高级用户，测绘专业人员正受益于接收机技术的显著改进，例如在多星座GNSS时代到来后信号的高可用性、价格下降和多重可用性。包括土地测量(地籍、建筑和矿山)、测绘和海洋测量(海洋地籍、水文和海洋测量)在内的若干部门受益于基于GNSS的高精度解决方案的推广。多星座和多频接收机以及各种差分校正技术(SBAS、RTK和DGNSS)和精密单点定位（PPP），是目前测绘部门的首选方案。

（3）授时和同步

电信、能源和金融运营商使用GNSS作为精确的授时和时间同步参考源。电信行业是最大的用户，5G技术宏伟的计划将需要比以往任何时候都更好的时间同步精度。新的监管框架要求金融运营商同步他们的计算机系统，同时通过更好的时间同步，能源网络将变得更加有效。对于所有应用来说，一个常见的驱动因素是更好的鲁棒性和适应性。

2.高精度应用的关键性能参数

关键性能参数很大程度上取决于所完成的特定应用。

（1）精度

对于不同的操作，精度要求从米到亚米到厘米不等。它通过部署多星座和多频接收机以及利用RTK、PPP、SBAS或其组合来实现。某些农业活动(例如，固定道)不仅要求通行精度，而且对逐年累积误差(GNSS漂移)提出了要求。

（2）可用性

特别是在信号接收环境变差或农村地区，可用性变得至关重要。

（3）首次定位时间

改进的“首次定位时间”和（重新）收敛时间转化为在测量项目上花费的总时间减少，随后可降低成本。

（4）完好性

完好性对生命安全(和设备)应用(即机械控制)至关重要，并且与资本密集型应用(例如采矿和海上应用)相关。

（5）连续性

连续性对于将由于卫星接收信号不良导致的运行停机时间减到最小至关重要(例如，海洋工程)。

3.授时和时间同步应用的关键性能参数

除了准确性、连续性和可用性之外，授时和时间同步最重要的参数是完好性和鲁棒性，以提高整个系统对GNSS系统故障、干扰或欺骗的保护和恢复能力。

二、GNSS应用行业规划

高端的专业市场用户推动接收机性能更优，使所有用户从中受益。

1.高精度型接收机

高精度领域的专业用户是尖端技术创新的早期采用者，其中GNSS发挥着关键作用——既是当前解决方案的核心，也是其发展的驱动力。最昂贵、最复杂的解决方案首先在高端测量应用中进行测试和采用，这些方案一旦变得经济可承受，才进入其他领域的市场。资本密集型产业(如采矿、石油和天然气以及大规模农业)中的参与者更加强调高精度，加大尖端技术投资，推动研发生产出更先进的接收机(例如用于机械控制)。

高精度价值链由商业增强服务供应商、部件制造商(接收机、天线、集成解决方案等)、系统集成商和应用或增值服务提供商组成，为广泛的专业用户提供服务，同时也为许多签约终端客户工作服务。一些持有各种应用解决方案的跨国公司正在领导全球价值链的各种“链接”。在接收机和部件制造商中，目前的公司提供一整套服务于不同高精度市场的产品，包括具有商业利益的解决方案。同时，网络RTK服务和商业增强解决方案（PPP和DGNSS）持续增长。

2.授时和时间同步型接收机

GNSS提供了一个独特的授时和时间同步（T&S）用户通信，用以实现全世界的免费和高精度时间和同步方案。GNSS已经很快被T&S领域用户采用，特别是在关键的操作方面，甚至被视为远程通信技术的一种突破。

T&S价值链由GNSS芯片生产商、GNSS授时产品制造商、设备经销商、系统集成商和网络操作者组成。GNSS 授时产品制造商的产业布局图由知名的国际参与者组成，他们提供包括用于商业应用的OEM板到用于极为重要应用的高端产品在内的一系列产品。

三、接收机性能

广泛采用多星座和多频接收机可获取较高的精度（如图1、2、3、4）。

图1 GNSS接收机可接收频率能力（接收机支持频段的比例）

图2 GNSS接收机可接收星座能力（接收机可跟踪星座的比例）

图3 GNSS接收机可跟踪1,2,3或4个频率比例

图4 GNSS接收机可跟踪1,2,3或4个星座比例

1.采用多星座模式

几乎所有高精度细分领域的用户都受益于使用多星座接收机。这包括提高可用性(特别是在信号衰减的环境、城市峡谷或农村地区)、更快地求解模糊度、获得更大的覆盖范围(尤其是北纬地区)、增加的适应性(特别是对授时用户)和改进的卫星几何因子。因此，目前针对专业应用的绝大多数接收机能够处理至少两个星座的信号，而40%具有跟踪四个星座的能力。

2.采用多频模式

只有使用多频接收机，才能满足一些对精度要求很高的应用场合（包括农业应用中的自动转向和多次测量操作）。这是通过从位置计算中消除电离层误差和有效减少多径效应来实现的。同样地，采用伽利略E5、GPS L5以及伽利略E6使得三频接收机类型增多，使得PPP和差分定位的收敛时间显著减少。使用三频接收机的另一个好处是增加了抗干扰的能力。

在授时领域，一些GNSS授时产品目前采用双频技术（具有L1/E1+L2的双频技术占据主导地位，采用L1/E1+L5/E5的双频产品减少）。在高端应用中也采用双频技术提高精度和增强鲁棒性。然而，尽管预计未来五年会有所增长，目前采用双频接收机的市场渗透率仍然较低。当前，在专业市场中具备三频处理能力的接收机数量不断增加(例如，超过20%的接收机采用L1/E1+L2+L5/E5)。

四、影响接收机的因素

1.定位性能和星座现代化对GNSS接收机设计的影响

（1）各类高精度接收机设计

影响该领域接收机的因素包括功能、重量、鲁棒性和成本之间的最佳平衡等。此外，接收机对于其预期应用的适应性是至关重要的，分为以下四类：

·静态测量型GNSS接收机（2-3mm）：主要为记录静态GNSS观测量并进行后处理而开发，每个芯片组提供标准功能（很少情况作为升级选项）。这类接收机的其他影响因素是提供足够的存储空间、高容量的内部电池以及连接到外部电源和天线的可能性。具有模块化设计的静态观测接收机几乎只在测绘和GNSS基础设施部门使用。

·实时动态（RTK）接收机（8mm至实时2cm）：专用于RTK/NRTK测量。该类接收机通常是集成设计且重轻，配备紧凑的内部和/或外部数据链路UHF/蜂窝调制解调器，并且通常用于测绘、农业、建筑、制图和GIS。大多数RTK接收机也支持静态测量，作为标准或升级选项。附加传感器(例如，电子气泡传感器、倾斜传感器)与接收机-天线本体的集成便于操作和精度要求。

·PPP接收机（5-30cm的实时接收机）：用于农业和海洋领域的接收机，但最近被引入用于建设、测绘和GIS的高端芯片组。通过采用实时PPP技术，达到了要求的精度水平。一个重要的影响因素是接收机内的集成卫星L频段和/或蜂窝数据链路。

·差分GNSS（DGNSS）接收机（30 cm及优于30 cm）：典型的农业接收机和大多数测绘和GIS接收机。

（2）天线设计结合了几种新的策略以实现最大精度

传统上，高精度的GNSS天线是有源的，并包括低噪声放大器（LNA）和同轴连接端口到接收机。信号多径问题通过各种多径信号的偏转或吸收等专项技术来解决。多径信号的偏转技术多用于扼流圈天线，多径信号吸收通过特殊的低功耗组件实现。针对伽利略E6商业服务信号，目前在许多新的天线模型（和芯片组）中都有所体现。为了利用伽利略E5信号（在更宽的带宽上的容量），在个人和学术领域出现了一个新的趋势：开发更适合于高精度应用的螺旋GNSS天线。此外，最近还引入了对近铱星频段和日本LTE信号的附加滤波。另一个创新特征是天线体内的模数转换器(A/D)的集成，通过USB提供新的方便类型的连接。

（3）与信道收敛关联的性能

已经证明，相关信道的数目与初始化速度（RTK）和收敛速度（PPP）之间是有关联的，这持续引导着GNSS ASIC芯片的功能设计。超大规模的集成使得每个通道的计算量显著减少，因此超过400-500个通道芯片组正在成为主流。

2.为特殊需求开发的GNSS授时功能

GNSS授时接收机包括从商业应用的OEM板到机箱机架中的高端最终解决方案。每个解决方案都是为了确保在特定目标市场中的最佳价值诉求而开发的。因此，需要完成大量的设备选择，并且设备之间的选择通常是在精度需求、保留能力、接口和成本之间的权衡。

（1）在选择授时解决方案时，精度水平和保持能力是要考虑的关键因素

在能较好地接入GNSS信号的条件下，授时解能达到大约50ns的时间精度和±1×10-12的频率精度。除了尺寸有不同要求外，用于商业应用的高端授时解决方案和OEM卡提出了独特的时间保持能力。保持振荡器对设备性能和价格有重要影响，一个基本的OCXO振荡器可接受的性能延时是保持运行3～4小时，而原子钟可以实现4～5个月以上，满足例如电信“初级参考时钟（PRTC）”的要求规范。振荡器的选择通常占解决方案总成本的10%至50%。

（2）接口和协议影响整个网络的性能

GNSS授时接收机通常提供模拟信号接口（10MHz和1PPS）以及串口。最广泛使用的接口是IRIG-B输出或NMEA+PPS端口，它们提供接近1s的精度，但是仅用于点对点连接。

此外，高端GNSS接收机还提供以太网接口。在这种配置中，GNSS接收机作为时间提供者，包括通过以太网链路分配时间的网络协议。这种方法的主要优势在于，GNSS授时解决方案可以把时间分布在长距离和大量单元上。性能与使用的协议（SNTP、NTP或PTP）、网络体系结构以及与设备连接的客户端数量显著相关。例如，一个NTP服务器可以处理多达100000个客户端。

五、驱动因素和发展趋势

1.GNSS信号结构和芯片设计的现代化给测量领域带来巨大效益

测量级GNSS接收机设计的趋势总是与芯片技术的发展及所有GNSS星座的现代化密切相关。测量领域接收机的获益可以概述如下：

（1）GNSS方法和服务的发展

所有主要的GNSS测量组件制造商都在集成所有的GNSS频段，包括没有公开的ICD(例如，北斗B3、GLONASS L3 CDMA和伽利略E6)的信号。这对三载波模糊度分辨率(TCAR)和超宽巷算法有利，可使得首次定位时间TTFF(RTK)快速解算、PPP算法更快收敛、电离层效应消除得更好等。

组件制造商本身正在成为PPP服务提供商，或者与这些服务提供商合作，并因此在其芯片组中嵌入专用的专有功能（例如，RTX和OmniSTARTrimble；TerraStar-Novatel、Sep.rio、Leica Geosystems；StarFire-Navcom），从而在单个芯片中可提供RTK和PPP的最佳组合。这种方法对于在没有足够的蜂窝覆盖(边远地区、边远地区等)而无法进行NRTK解算的区域进行测量是非常实用的，但是高精度的卫星L频段修正信号为测量工作者提供了即可获得的备选方案。

（2）对影响接收机精度的因素进行优化所带来的益处

一些组件制造商在其产品中使用的信道大幅增加，现在单个芯片中的可用信道400～500多个，这足以支持所有当前的GNSS星座和信号。除了提供大量的可用信道外，标准的高精度芯片还可连接单个天线、用于确定航向的双天线或用于在动态或受限环境中进行完全3D定位的双天线+惯导INS。大多数测量接收机都具有内置的蜂窝网络连接功能，该功能提供对NTRIP施法服务的无缝访问，或通过TCP/IP进行RTK校正解算。

抗干扰、干扰检测和多径抑制技术的发展，为在具有大量噪声信号的城市地区进行测量提供了便利。

主要部件制造商不断开发更好的算法，并将其用于多路径消减和GNSS信号中断期间进行持续跟踪。降低功耗和延长产品寿命是提升测量级GNSS芯片组的设计的另一个指标。随着数据存储容量达到16-32GB，产生大量数据的静态GNSS测量或其他应用不依赖于其他设备，并且能够防止数据丢失。

（3）优化用户接口界面

与几年前不同，目前测量领域GNSS OEM芯片的部件制造商都提供用户友好的网络接口界面。这使得远程控制接收机成为可能，例如，监视其状态与配置、检查固件更新、管理安全访问级别等。一些接收机具有内置的云连接，提供现场和办公室之间的无缝数据交换（通过FTP推送），甚至提供盗用密码保护。测量级接收机通常配备有作为标准运行时环境的LINUX操作系统。这提供了许多智能选项，包括通过在一些智能天线和模块化接收机设计中可通过LED显示器操作。

（4）增强多传感器集成

越来越多的制造商将电子气泡、测斜仪、陀螺传感器和磁强计集成设计到接收机中，在必要时提供倾斜测量选项。因此，许多测量应用的能力已经显著提高，而且最近甚至可以在以前不可能的环境(例如建筑密集的城市地区)中达到要求的精度。

（5）降低价格

在用户对多功能需求的推动下，手持式、模块化和智能天线接收机设计之间的分工继续主导着GNSS测量市场。然而，性价比在不断提高，尤其是随着中国接收机制造商进入市场，通过GNSS+INS进行全三维定位变得越来越便宜。测量级GNSS接收机现在价格低于4000欧元。此外，许多政府拥有的NRTK网络的趋势是免费或以低价提供无限制的高精度服务。

2.通过大众市场设备提供高精度服务呈现增长趋势

云计算在高精度领域应用：基于云的GNSS数据校正服务以及软件定义无线电(SDR)技术用于大众市场设备是创新的多用途高精度接收机的发展趋势，这是IT领域发展的直接结果。许多公司在云中提供经济可行的高精度GNSS校正服务，可用于专业或通用设备。这些服务被称为“定位即服务”(PAAS)。

3.即将到来的免费高精度服务的新机遇

基于GNSS的解决方案在高精度领域的发展由以下因素驱动：性能要求、不断增加的竞争对价格造成显著的压力，以及需要充分利用不同技术(包括IMU、LIDAR等)的集成解决方案。因此，寻求分米到厘米精度的用户主要应用RTK解决方案，或者当这些解决方案不可用时(例如在海洋环境或在缺乏RTK网络的接入的农村地区)，可以使用PPP。考虑到持续获得高精度解决方案的重要性，从提供这种基于PPP的服务使得使用Galileo HAS得到的好处包括：

·接收机水平定位精度为20cm。

·全球覆盖，包括高纬度地区。

·使用Galileo E6数据信道进行增强消息广播。

·通过电离层校正减少收敛时间，实现区域精度增强。

根据一些欧盟国家CORS网络或区域系统（例如QZSS）发展趋势，将免费提供该服务。预计这种方法将为创新服务和商业模式带来新的机会。

4.专业级接收机应具备的性能

在高精度应用领域中，所有组件制造商的一个持续趋势是为每个工作流程提供和增强特定的解决方案，主要通过将通用芯片嵌入和集成到各种设计中，可用于不同的场合。

（1）测量

用于测量的解决方案的特点通常是集成化设计（接收机、天线和控制器）或智能天线设计（仅接收器和天线）。接收机采用多频率、多星座的GNSS芯片、Tx/Rx内部射频和/或蜂窝调制解调器来接收/发送(移动站或基站)RTK/N-RTK校正。

电源通过至少一个可充电电池提供，在某些情况下通过外部电源提供。目前的趋势是集成附加的传感器（电子气泡，测斜仪），这提高了现场测量效率。高端测量接收机能够通过IP和L频段进行专用PPP校正输入（取决于部件制造商的策略）。在软件方面，测量GNSS解决方案还提供用户友好的功能，可用于测量、监视和建立具有坐标系和基准转换的数据库。

（2）农业

农业的特点是使用智能天线机控GNSS设备。高精度能力由单个RTK基站（通常为模块化设计）、与CORS网络的连接或IP/L频段、EGNOS和PPP服务提供。智能手机和手持GNSS接收机发挥着互补作用，通常用于从米到分米精度的田地调查。虽然接收机设计与其他部分没有显著差异（通用芯片用于相同的多频率和多星座支持、信道可用性等），但专门针对该领域的每个主要任务开发大量软件解决方案，包括土地准备、种植和播种、喷施、灌溉、收获、供水管理等。由于所有GNSS接收机的基于云的远程控制对于最大限度地实现现场生产至关重要，因此该类型GNSS接收机设计的趋势是丰富的连接和通信功能。

（3）施工：工程、机械控制和船舶

这类GNSS解决方案的主要趋势是在所有相关的工作流程——现场、机器/船舶和办公室——之间提供全连接。接收机配备有宽带WiFi、基于云的服务管理和其他连接服务。主要接收机特性由操作环境的性质决定。接收机装在金属（通常是镁）箱子里，这些箱子符合最严格的工业和军事振动和水/灰尘保护试验。这些坚固的接收机可用作模块化或智能天线。机器控制GNSS接收机通常配备智能天线，支持与操作员舱内控制器的电缆连接，在操作舱内对机器的仪器进行手动或自动液压控制。

海洋建设接收机还具有完成一些特定任务的特征，需要实时数据传输(通常通过NMEA-0183和/或1PPS的多端口输出)到声纳，卫星电话信号(例如铱)的射频滤波，这些信号是船上GNSS信号以及离岸特定的L频段PPP服务中断的常见原因。

（4）GNSS信号监测

用于评估电离层及其对关键GNSS应用(例如，在地球磁极附近地区的航空)的消极影响的科学应用，特别是在其最近的活动状态(第24次太阳活动峰年)期间，正在促进特定GNSS解决方案的发展。专用的高速率(高达50Hz)数据记录、具有幅度和相位闪烁指数输出的多频芯片和总电子含量(TEC)监测能力被设计成满足这个小而重要的领域的需求。

（5）CORS网络

该类接收机通常具有模块化设计。当前发展趋势是多通道、多频率和多星座的GNSS芯片，集成了可用的各种I/O格式和通信协议。关键组件是多功能以太网，它通常支持以太网供电（PoE）、HTTP、HTTPS、TCP/IP、UDP、FTP、NTRIP转换器、NTRIP服务器、NTRIP客户端、代理服务器、路由表、电子邮件警报和文件推送、位置监视和IP滤波等。这些特征对于CORS网络的服务的可用性和可靠性至关重要，而CORS网络又用于勘测、建设、制图、GIS、农业等。

5.方案集成化驱动专业市场

（1）在单个解决方案中组合不同技术中的最佳技术

在多样化且常常是困难的环境中执行复杂、高精度操作的需求一直推动着集成解决方案在市场中的出现。因此，除了最大限度地利用到达多星座和多频率环境的可能性之外，一些解决方案依赖于GNSS与其他技术（IMU、全站仪、激光雷达）的集成。在这方面，硬件级的互操作性与从单个软件接口访问适当工具的能力相耦合，从而允许用户无缝地切换(例如，在地形测量中在GNSS与全站仪之间切换，以及在大型建筑工地进行监视)。与其他传感器的集成对于水文测量也是至关重要的，因为水深测量通常由多波束回波探测仪(MBES)或激光雷达执行，GNSS分别提供船只或飞机上(传感器上)的确切位置，INS提供其方向。

（2）一体化设计

在高精度行业中，一种常见的趋势是“连接”操作，允许经理办公室和现场工人之间进行持续的通信。因此，大型农业资产或建筑和采矿场地的管理者，或海洋作业的监督者和负责GNSS/GIS支持资产管理的专业人员，需要能够监测、规划和决策，以提高生产率和成本优化的一体化解决方案。

（3）从网络到用户

PPP-RTK解决方案是对PPP概念的扩展，通过向单接收机用户提供信息，与标准PPP相比，能够减少收敛时间。因此，除了精密的卫星时钟、星历和相位偏差之外，PPP-RTK还利用本地/区域/国家RTK网络向用户提供电离层和对流层延迟校正，完成模糊度解算，并在显著减少的时间内实现厘米级精度。这种方法可以使高精度市场中的若干应用部门受益，因此目前正在部署基于不同方法的多个解决方案。

（4）用无人机勘测难以到达的地区

调查人员已经迅速认识到在广泛的调查活动中使用无人机的好处。它们的使用通常被认为是一种低成本、高效的解决方案，能够：

·更多地进入通过其他手段难以到达的地区。这适用于具有复杂地形特征的区域，这些区域可以使用装备有激光雷达或其他光学传感器的无人机进行精确地图绘制。

·显著缩短测量时间。无人机以不同角度拍摄的地理参考数字航空图像的形式从空中收集数据。当装备有测量等级的GNSS RTK接收机时，无人机有效地充当从基站接收校正的飞行漫游者，并且在非常短的时间内(与传统地面方法相比)收集大量高精度数据。

·收集大量的数据。无人机可以快速收集数百万个数据点，分辨率高达每像素1.5cm。此外，无人机安装的相机可以产生连续的拍摄镜头。收集到的数据可以在调查后的几个小时内以数字方式发布，或者如果需要的话，可以在现场下载。

·测量人员在危险地点(例如，不稳定的斜坡、运输路线等)工作的必要性降到最低，减少了健康和安全风险。

6.GNSS是智慧、连接和集成农业解决方案的核心

面对不断增长的需求、资源稀缺和气候变化，农业越来越依赖智能、互联和集成的解决方案。这一模式转变预示着农业4.0的到来，收集大量数据并在综合农场管理中的作出明智决策的能力不断增强。因此，通过利用大数据分析、物联网连接、传感能力（通过卫星、无人机或传感器）和机器人技术的进步，农民获得了前所未有的关于他们的作物、牲畜和操作的知识水平。GNSS支持这种方法的“特定于站点”维度，它可以对收集的数据进行地理定位、对机器进行精确指导，并在“农场到餐桌”的环境中进行跟踪。

在这方面，GNSS提出了综合解决方案的有价值的组成部分，推动了农业领域的数字革命，支持实施关键的管理措施(即，共同农业政策-CAP)，并允许农民使其活动更加获益、高效、安全和环境友好。

（1）万物互联

物联网技术正在改变农业世界。通过能够收集、处理和分析大量地理参考的、特定于站点的数据，它们有助于提供旨在提供决策支持的智能解决方案。这是由云上大量大数据分析、无处不在的快速互联网以及先进的互联传感器推动的。未来，农民访问和交叉分析天气、农作物或与作业有关的信息，并最终在电脑或移动设备上管理他们的全部农业资产。数据支持农业目前是投资者的首要优先事项，并得到泛欧主要倡议的进一步支持，如2020年粮食和农场因特网。

（2）多看、多知、更有效做事

利用遥感（和近端传感器）方法支持精准农业具有悠久的历史。然而，它在提供关于农业生产若干方面的及时和准确信息方面的影响一直在不断增加。这是因为：

·以哥白尼为首的“免费、全面和开放的数据政策”和“依靠每天覆盖地球每个地点的大型小型卫星（例如行星）的EO商业模式的出现”提供了“来自太空的大数据”。

·增加对无人机技术的投资和放松管制框架，使它们能够成为在整个作物周期部署的可行工具。

·为农业活动开发的高光谱相机的可用性增加，通过先进的机器学习能力，高光谱相机可以检测出其他图像，人的肉眼无法完成。

因此，传统的价值链参与者和迅速崛起的由风险支持的初创企业正在向农民提供依赖于高光谱、多光谱或热传感器的服务，以准确识别田地哪些部分缺水或需要改进。此外，一旦作物正在生长，几种解决方案允许计算植被指数，显示热量特征并允许作物种植。在所有这些应用中，GNSS是一个关键组件，因为它允许对收集的数据进行地理参考、高精度的操作，甚至实现盈利的商业模式。

7.增强现实为高精度领域提升价值

增强现实（AR）具有很多有用的应用，特别是在城市规划、建设和矿业等领域。在高精度市场上，GNSS接收机已经满足实现AR所需的关键性能参数，正如通过外部数据可以提高定位性能一样，通过精确定位可以提高外部数据的有用性。

在城市规划中，AR使项目利益相关者能够看到建筑设计在其实际位置中的样子。在项目的实施过程中，AR可以用于允许增量细化。这主要通过现场构建模型的可视化来实现。

在建筑中，AR允许将示意图覆盖在现有建筑物上。它还帮助项目经理在零件订购或组装之前查看所有东西在现场是否合适，从而防止错误并降低成本。此外，AR可以极大地提高涉众的参与，呈现最终产品并展示其对环境的影响。

在这种情况下，越来越多的公司正在开发自己的可穿戴设备来支持建筑中的AR应用。这导致了混合现实（MR）解决方案将真实世界的对象与数字内容交互地和实时地混合。在这种情况下，不同的供应商正与最受欢迎的可穿戴产品微软全息提供解决方案。

在采矿方面，作为早期采矿者，将数字数据可视化应用于现实世界可以提高生产率、安全性甚至机器的正常运行时间。矿业先驱们在采矿操作的若干方面使用AR/MR解决方案，从定义矿区，到环境许可方案，甚至关闭采矿场。

未来的第一人称视角（FPV）无人机不仅仅显示视频。依靠现代GNSS解决方案提供的高度精确的位置和时间信息的AR应用也正在进入无人机世界。这包括例如将虚拟内容实时集成到无人机提供的视频源中的解决方案。这种技术具有重要的实际应用价值。此外，它可以用来可视化未来建筑物对景观的影响，或用于训练无人机操作员，在安全的环境中操作无人机，显示诸如空域限制之类的数据。

在更多的操作环境中，AR解决方案受益于来自多个传感器（例如，高级热摄像机）的数据融合，这些传感器确保无人机操作者能够访问视觉频谱中不可用的信息。在这方面，主要的例子是灭火，其中AR用于将关键数据叠加在视频图像上，例如高分辨率数字地形模型和火灾的3D全息图。另一个例子是救灾，通过AR将信息叠加到无人机捕获的洪灾区视频上，可以帮助更有效的救灾或救灾活动。

8.高精度和可靠性驱动授时应用发展

（1）提供更好的授时性能

即使GNSS接收机已经提供了非常高性能的定时和同步解决方案，提高精度仍然是制造商持续面临的挑战；使用天线位置的精确校准来提高定时精度，提出了通过接收机配置补偿天线电缆延迟的可能性，以及实现了减少时间脉冲抖动的算法。所有这些改进使得来自GNSS的定时解决方案更加平滑和精确，甚至在单个频率下也是如此。

虽然许多接收机制造商现在提出多星座能力(GPS、Galileo、GLONASS和北斗)以提高可用性和可靠性，但是提供双频GNSS——尽管目前是微不足道的——不仅在高端定时接收机市场，而且在中端接收机中也越来越多地被考虑用于消除电离层效应。为了限制对接收机成本的影响，一些制造商还致力于创新解决方案，以尽量减少单频电离层影响，例如NeQuick模型实现。

（2）提高故障应对能力

2016年1月，上传到美国GPS卫星的软件导致授时误差为13μs。在许多应用中，这种看似微不足道的差异远远大于对错误的最大容忍度，并导致包括电网和金融机构在内的若干系统失去同步。因此，需要预防接收机免遭这些类型的故障正在推动高级T-RAIM算法的发展，以及诸如EGNOS之类的SBAS的实现，这些算法在2016年GPS异常期间保持稳定并适当地与UTC同步。

（3）实现更多的可追溯性

对可追溯和认证时间的市场需求越来越强烈。然而，只有GNSS接收方不能确保对UTC和授时责任的可追溯性，唯一公认的法律时间提供者是国家计量实验室(NMI)，参与BIPM进行的UTC计算。然而，为了满足金融行业等若干用户的需求，已经发起了各种倡议，以提供按时服务、有前景的时间追溯和认证，如NPLTime或DEMETRA。这些解决方案依赖于包括GNSS在内的几种互补技术。

9.关键基础设施应用需要更大的适应性来应对安全威胁

精确的时间对世界范围内的各种经济活动，如通信系统、电网和金融网络至关重要。因此，提高稳健性是GNSS授时行业的重要指标。

（1）在设计和构建中，GNSS授时接收机的稳健性越来越多地重视

针对GNSS威胁的第一级防御是通过在接收机层面实施最佳实践来确保的。抗干扰由若干干扰检测和减轻解决方案提供，通常基于专有解决方案，例如陷波滤波器或宽带干扰监测。即使最近，提供抗欺骗的健壮性的解决方案的开发也成为标准；它包括星座和频率灵活性、使用先进的T-RAIM算法（或时间同步攻击摒弃和减轻TSARM），以及信号处理技术（例如，C/N0监视、时间跳跃监测）。具有选择性角度方向图的有源天线也越来越多地被考虑用于干扰和欺骗的减轻。一旦检测到干扰或欺骗，良好的保持能力对于提供适应性至关重要。

（2）网络可以帮助减轻网络安全威胁

网络能力可以用来完善整个系统的加强。例如，网络提供与其他外部源的点对点比较。此外，网络层次结构可用于重新路由同步或作出维持孤立子网络的决定。