【定位原理揭秘第四期】精准导航领域的定位技术（在高架、隧道、主辅路识别中如何实现）

2013年9月，国家导航与位置服务科技专项总体专家组发布了《室内外高精度定位导航白皮书》，其中介绍到，2012年12月，我国宣布北斗导航系统正式提供区域定位导航服务，定位精度为10米，成为第三个拥有自主卫星导航系统的国家。在此基础上，通过提供室内导航信号和室外卫星导航增强信号，具备室外广域实时定位精度优于1米、室内定位精度优于3米的定位能力。从而基本满足了人们对于全时空高精度定位导航服务的需求，一时间，高精度导航定位似乎已经走进了我们的生活。

【高精度卫星定位原理】

1.  白话介绍差分卫星定位

相信大家在使用GPS的时候，经常遇到偏差几十米甚至几百米的情形。我们在之前的文章中，介绍过这个误差不仅和手机制作工艺相关，还和环境有着极为密切的关系。比如星历误差、对流层误差、电离层误差和多路径误差等。而高精度的卫星定位，其目的就是为了消除上述误差。

可以想象，消除卫星定位误差之后，我们的导航软件，可以准确区分车道、主辅路；而遍布全国的用户的导航轨迹，也将实时生成互联网地图的道路数据，其意义会有多么巨大！这也正是高精度卫星定位备受关注的原因。

目前的高精度卫星定位，主要是通过差分技术来实现的，出于迎合“碎片式阅读”，笔者并不打算细致介绍差分定位的原理。我们用以下几句话，来描述差分定位的本质：

假设卫星定位的误差，主要受一个地方的环境影响（如天气等）。

基于（1）这个假设，一个范围不大的地方，其环境是差不多的，因此对定位产生干扰的程度，也是差不多的。

如果我们知道了某个“基准站”，此时此刻接收到的各种卫星信号观测量（比如某个卫星离基准站的距离），同时我们又能设法知道该位置真正应该有的观测量，那么我们就可以知道在此时此刻，各种观测量的误差。

基于（2）这个假设，我们把（3）中计算出的误差实时告诉这个区域附近所有的GPS接收机，把推算出的观测量偏差应用那些设备上，那么那些设备的观测误差也会“相应地”被抵消掉，它们也就能实现高精度定位。

当然，实际的差分定位比上面说的大白话要复杂很多，其具体技术包括简单粗暴、有黑盒色彩的位置差分，和有白盒色彩的伪距差分，载波相位差分等，具体我们就不再赘述。

于是有同学可能要问，为什么可以知道某个“基准站”相对于卫星信号的真实准确观测量呢？显然，根据信号传播的原理，要想知道这个就得对基准站和卫星的真实距离做精准的推算。其实这是可以做到的。因为，第一卫星的真实位置是可以通过星历精确计算出来的；第二，基准站的真实坐标，也是经过其他高精度测绘手段而得来的（最简单的，我在一个地方测量一万次，取位置的中位数，肯定比随便定位一次要来的准确吧？），从而这个真值的计算是完全有可能的。

显然，“成立一个公司”并不是实现高精度定位的必须条件，但我们不得不承认，实现高精度卫星定位是一个不容易做到的事情。从理论上不难推断，它需要依赖如下的条件：

“局部的信号偏差一致性”必须得成立。

全国部署足够多的基准站。

实现基准站与移动接收机的数据通信（起码要能广播实时的卫星信号误差）。