“全球精度”Hi-RTP服务保障“一带一路”国家和地区

文 | 史小雨 鲍志雄

广州市中海达测绘仪器有限公司

一、引言

如今国家“一带一路”倡议不断推进，交通等基础设施不断落地，基础设施的互联互通最重要的是时空基准的互联互通。如何为“一带一路”沿线国家提供厘米级快速的时空基准服务是我们需要思考的问题。根据联合国主导的“全球地理信息基础设施建设现状调查”结果，虽然目前大多数国家有自己的基础地形图或基础地理数据库，但数据整体零乱，发展不均衡，且彼此隔离，难以实现数据信息集成共享与互访。有少数国家正在尝试建设网络地理信息服务平台，但均为范围小、数据少，无法支撑本国范围的应用，更无法支撑“一带一路”的合作发展需求。因此，建立一套可以助力“一带一路”建设的高精度位置服务平台就显得尤为重要。

二、全球高精度定位服务系统现状分析

目前，基于全球导航卫星系统（GNSS）的高精度增强定位系统主要有两类：一种是地基增强系统（GBAS），利用多基站网络实时动态（RTK）技术建立的连续运行参考站系统，简称CORS系统；另一种是基于卫星作数据传输的广域精密定位系统。

1.地基增强系统

CORS技术发展已较为成熟，精度稳定可靠，在传统测绘工程、定位导航、位置信息采集等领域中既提升了便捷性，同时也提高了工作效率。随着GPS技术的飞速进步和应用普及，CORS系统在城市管理中所发挥的作用已越来越重要，成为城市GPS应用的发展热点之一。

从技术上讲，CORS系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通信技术等高新科技多方位、深度结晶的产物，系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心之间通过数据传输系统连成一体，形成特定区域内的专属网络。

然而，放眼全球，以虚拟参考站（VRS）技术为代表的地基系统仍存在很多技术缺陷，比如：

1）由于地基增强系统是区域性的，参考站的建设数量和辐射范围因人因事而定；

2）坐标系统也是碎片式的，各区域之间没有统一的参考框架；

3）在服务范围上也是区域性的，只能在有效的局部的区域作业；

4）使用CORS服务是通过地面无线通信网络主动式请求，无线网络的不稳定性和信号覆盖盲区是影响CORS服务质量的主要因素；

5）同时，参考站与数据控制中心之间的通信不稳定性和过于高昂的建设费用也是建设地基增强系统的痛点之一。

2.星基广域精密定位系统

不同于CORS系统，星基广域精密定位系统是在星基增强系统（SBAS） 基础上，基于精密单点定位技术（PPP）发展起来的一种新技术。基本原理是利用国际全球卫星导航系统服务组织（IGS）等组织发布或自行解算得到的精密卫星轨道与精密卫星钟差产品，综合考虑各项误差模型的精确改正，对单台GNSS接收机采集的相位和伪距观测值进行非差定位解算，最终获得高精度的国际地球参考框架（ITRF）坐标[1-2]。

PPP定位离不开高精度的卫星轨道和钟差产品，所以，广域精密定位系统需要在全球范围均匀布设一定数量的地面跟踪站，利用这些跟踪站对GNSS卫星的观测值（载波、伪距等）实时估计出精密卫星轨道和钟差产品，再利用估计的轨道和钟差产品，进一步对相位小数偏差、电离层、对流层等误差进行分类提取。最终，这些实时改正数可通过L频段卫星或者Internet网络的方式播发给全球用户，用户利用这些改正数对自身的观测信息进行精确修正后即可实现高精度定位[3-4]。

与地基增强系统相比，广域精密定位系统只需在全球均匀布设60～80个参考站即可满足卫星轨道和钟差估计的要求，建站成本较低；其次，由于对各类误差的处理是单独进行提取和精确表达的，这些改正数对于所有用户来说都是无差异的，可以通过广播播发的方式支持海量用户接入；同时结合卫星和Internet两种通信技术，用户可以获取稳定可靠的定位结果。换句话说，随着高精度定位技术的发展，广域精密位置服务从地基增强时代走向星基增强时代已成必然趋势。

目前，国内外已经有多家企业和科研机构投入到星基增强系统的研发当中，有的已开始对外提供定位服务。这些系统的建成运行，已在农机导航、海洋测量、石油勘探等诸多领域展现出了广阔的应用前景。从当前的发展趋势来看，基于PPP技术的星基增强定位服务有可能逐步取代目前的CORS服务，成为全球统一的GNSS高精度定位服务。随着移动互联和智能化技术得到广泛应用，高精度星基增强定位技术未来将在自动驾驶、无人机作业、车联网、可穿戴智能产品、移动互联位置服务等新兴领域实现进一步深度融合坐标[5]。

“一带一路”贯穿亚欧非大陆，覆盖面积非常广，利用广域精密定位服务系统恰好可以克服地基增强系统的短板，为“一带一路”的经济发展和基础设施建立提供精确的时空基准。

三、“全球精度”Hi-RTP系统

广州市中海达测绘仪器有限公司（简称中海达）“全球精度”Hi-RTP系统是一套可覆盖全球的实时广域精密定位服务系统，通过建设全球区域北斗/GNSS高精度位置服务基础网，突破北斗/GNSS星地一体化融合实时精密定位的增强关键技术，搭建以北斗为主、兼容其他GNSS系统的全球与区域精密定位服务平台，提供基于网络和通信卫星播发的实时精密定位产品和覆盖米级到厘米级精度的多种定位服务，同时研制基于增强产品、融合PPP/RTK的高精度智能定位终端。

服务于我国和“一带一路”沿线国家和地区，“全球精度”Hi-RTP系统作为基于北斗的高精度应用，重点支持北斗“走出去”和“一带一路”倡议，通过“北斗+”提升北斗和国产企业在国际化高端产品和服务方面的竞争力，有力推动北斗卫星导航系统的应用和产业化。

该系统利用全球100多个参考站的实时数据流在广州和德国两个数据分析中心实时生成精密轨道、钟差和未校正的相位时延（UPD）产品，为用户提供分米级至厘米级的定位服务。在试运行阶段，实时产品采用Internet网络通信的方式播发给用户。中海达自有品牌接收机可以选择在正常RTK作业的同时接入Hi-RTP系统或者单独使用Hi-RTP系统以获取高精度的ITRF框架坐标。

“全球精度”Hi-RTP系统已于2019年4月实现卫星通信，首先在中国及“一带一路”国家和地区支持星基服务。除标准的全球服务之外，中海达也积极地在国内建站，利用密集的区域参考站网生成大气误差改正产品，结合已有的增强信息实现移动端的快速收敛，以弥补PPP技术收敛速度慢的缺陷[6]。

四、发展现状与应用前景展望

“全球精度”Hi-RTP位置服务系统将在2019年进行亚太区试运行，计划在2019-2020年实现全球区域星基增强服务。届时，定位精度将实现全球范围4cm、重点区域2cm，并实现L频段卫星和Internet网络的同时播发，全球参考站将达220个以上。

随着“一带一路”倡议的不断推进，全球性高精度定位需求不断增加，对于GNSS行业意味着面临新的挑战，同时也给GNSS技术更深入、广泛应用带来了新机遇。

“全球精度”Hi-RTP系统将星基增强系统与地基增强系统相结合，形成更高效的卫星导航高精度定位服务网络，可为我国和“一带一路”沿线国家的国土测绘、海洋勘探、精准农业、灾害监测、无人机以及无人驾驶等领域的专业应用以及汽车导航、移动手机等大众化应用提供更有效的高精度位置服务基础环境，在未来各领域具有广阔的应用空间。