高精度大眾化應(yīng)用，必須通過多模增強(qiáng)方式，也就是天基增強(qiáng)，或者地基增強(qiáng)，與輔助GNSS等手段，其中最為不可缺少的是數(shù)據(jù)傳輸電路，后者可以是衛(wèi)星鏈路，也可以是地面無線電網(wǎng)絡(luò)。而從提高精度而言，不外乎高精度定位本身發(fā)展起來的RTK（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量），和PPP（精密單點(diǎn)定位）方式。前者與基準(zhǔn)參考網(wǎng)密切相關(guān)，有明顯的地域特征，而后者是單獨(dú)的接收機(jī)工作方式，可以不受地域和服務(wù)范圍的影響。只要提供可以普遍采用的精密星歷、精密時(shí)鐘改正，和電離層改正，就可以方便地工作了，全球有數(shù)十個(gè)地面測(cè)量站，便可以實(shí)現(xiàn)全球服務(wù)了。
《GPS 世界》雜志，在其2018年7月號(hào)的創(chuàng)新欄目里，刊登了以“瞬時(shí)厘米級(jí)多頻精密單點(diǎn)定位（PPP）”為題，發(fā)表了最新的研究成果。精密單點(diǎn)定位（PPP）技術(shù)正在進(jìn)軍定位行業(yè)。然而，阻礙其更廣泛采用的問題是，載波相位整周模糊度完全求解所需的收斂時(shí)間，一旦問題得到解決，就可以突破10厘米精度閾值。通過使用GNSS多系統(tǒng)、多載波頻率方法，可以實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)厘米級(jí)PPP。這是GNSS多系統(tǒng)同時(shí)工作帶來的明顯好處之一。實(shí)際上，多模GNSS的優(yōu)點(diǎn)會(huì)與日俱增的顯示出來。我們多次呼吁要認(rèn)真研究GNSS的多模工作具備的優(yōu)勢(shì)，通過GNSS組合系統(tǒng)的再思考、再設(shè)計(jì)、再利用、再創(chuàng)造，會(huì)產(chǎn)生許多意想不到的新成果。這可能是衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)量增長(zhǎng)從量變到質(zhì)變的過程及其結(jié)果。
為了弄清楚高精度測(cè)量的基本概念，必須介紹一下載波相位與偽距碼測(cè)量。所有的GNSS 接收機(jī)主要使用的兩種測(cè)量類型，或者觀測(cè)量之一。這就是測(cè)距碼相位，或者載波相位。所謂載波相位，從根本上講, 在傳輸一個(gè)固定振幅和頻率的電磁波時(shí)，它指的是GNSS信號(hào)載波的瞬時(shí)相位，它是被測(cè)距碼和導(dǎo)航電文所調(diào)制，它以弧度、度數(shù)或周期計(jì)量, 并可轉(zhuǎn)換為接收機(jī)和衛(wèi)星天線之間帶有偏差的距離度量, 方法是將觀測(cè)值乘以載波的波長(zhǎng)（以米為單位）。另一個(gè)GNSS信號(hào)可觀測(cè)量是偽距，或者稱為測(cè)距碼相位。最初測(cè)量量是碼片或時(shí)間單元, 乘以光速后被轉(zhuǎn)換成帶有偏差的接收機(jī)至衛(wèi)星的距離。該值通常稱為距離碼度量或偽距。載波相位比偽距的精度要高得多, 比如相差近100倍。通常偽距測(cè)量精度可以達(dá)到幾十厘米，而載波相位測(cè)量精度則可以達(dá)到幾毫米或更好。
大多數(shù)GNSS接收機(jī)使用偽距測(cè)量來確定其位置。實(shí)際上，這是GPS在20世紀(jì)70年代引入的基于衛(wèi)星定位的標(biāo)準(zhǔn)方法。雖然載波相位測(cè)量，或者更確切地說它們的時(shí)間變化率用于精確的速度確定，但最初并未認(rèn)識(shí)到載波相位測(cè)量也可以用于位置確定。載波相位作為距離測(cè)量的問題，在于它具有最初未知且潛在存在著的很大偏差。這是因?yàn)楫?dāng)接收機(jī)開始跟蹤信號(hào)載波時(shí)，它不知道從衛(wèi)星到接收機(jī)一直延伸的載波的確切整周期數(shù)。因此，由于該初始偏差，載波相位測(cè)量存在模糊度。如果可以完全求解了整周模糊度，那么載波相位測(cè)量可以用于非常精確的定位，其定位精度在厘米級(jí)別，甚至更好。多年來，已經(jīng)開發(fā)了多種多樣技術(shù)使用載波相位測(cè)量來進(jìn)行定位，最值得注意的是在差分定位中，利用一個(gè)或多個(gè)參考站，來幫助用戶接收機(jī)或流動(dòng)站進(jìn)行定位。在此同時(shí)，精密單點(diǎn)定位技術(shù)正在被積極開發(fā)，并且進(jìn)入定位行業(yè)，這種技術(shù)僅需要來自用戶接收機(jī)的直接未組合測(cè)量。然而，阻礙其更廣泛采用的一個(gè)老大難問題，是載波相位模糊度被完全求解所需的收斂時(shí)間，一旦這一難題被解決，就可以突破10厘米精度閾值。目前，所介紹的文章作者，通過使用GNSS多系統(tǒng)、多載波頻率方法，實(shí)現(xiàn)了瞬時(shí)厘米級(jí)精密單點(diǎn)定位（PPP）。他們使用了被稱為未組合的四頻率最佳估計(jì)（OEUFS）技術(shù)。
瞬時(shí)厘米級(jí)精密單點(diǎn)定位（PPP）曾與單基線實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）技術(shù)同義。流動(dòng)站被限制在離基站幾公里的范圍內(nèi)，以確保誤差在空間上保持相關(guān)。使用區(qū)域性站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)誤差源進(jìn)行建模后，用戶可以在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)保持這種精度。全球參考站網(wǎng)絡(luò)可以確定精確的衛(wèi)星軌道和時(shí)鐘產(chǎn)品，為精密單點(diǎn)定位（PPP）鋪平道路。使用PPP可以實(shí)現(xiàn)全球性厘米級(jí)精度，代價(jià)是收斂時(shí)間長(zhǎng)，通常以小時(shí)為單位。另外深一層次修正，包括衛(wèi)星偽距碼和載波相位偏差，使PPP獲得模糊度解析（PPP-AR）。這樣雖然可以獲得收斂時(shí)間的改善，但是就首次定位時(shí)間而言，PPP-AR仍然無法與RTK或網(wǎng)絡(luò)RTK競(jìng)爭(zhēng)。只有向PPP用戶提供精確的大氣信息，以天頂對(duì)流層和傾斜電離層延遲的模型，才能獲得瞬時(shí)厘米級(jí)的精度。這種方法導(dǎo)致PPP技術(shù)能夠與RTK可有一比，似乎逐步實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，有人甚至稱其為PPP-RTK。這種可擴(kuò)展的方法使PPP用戶能夠在全球范圍內(nèi)獲得準(zhǔn)確的定位，同時(shí)在位于區(qū)域參考網(wǎng)絡(luò)邊界內(nèi)時(shí)實(shí)現(xiàn)快速收斂。
GPS現(xiàn)代化進(jìn)程中，也包括在多個(gè)頻率上發(fā)射信號(hào)的衛(wèi)星。目前在軌道上的12顆GPS Block IIF衛(wèi)星已經(jīng)播放了L5信號(hào)，到目前為止發(fā)射的所有伽利略和北斗衛(wèi)星都具有三頻功能。 2017年11月，隨著北斗三號(hào)衛(wèi)星的發(fā)射，北斗星座開始了新的發(fā)展階段，提供與GPS L1 / L5頻段兼容的新信號(hào)。2018年3月，歐盟決定開放其商業(yè)服務(wù)（CS），免費(fèi)提供“CS高精度”服務(wù)的信號(hào)和改正數(shù)據(jù)流。結(jié)果，E6信號(hào)現(xiàn)在可用衛(wèi)星導(dǎo)彈14顆衛(wèi)星，并可由現(xiàn)代GNSS接收機(jī)跟蹤。
對(duì)于三個(gè)或更多頻率，可以在級(jí)聯(lián)方案中解決一系列寬巷模糊度。這些明確的寬帶信號(hào)可用于形成無電離層的相位測(cè)量，其噪聲低于偽距碼測(cè)量，但通常仍處于分米級(jí)。伽利略E6信號(hào)的可用性為PPP-AR提供了重要的一步，允許瞬時(shí)收斂。作為頻率分離的結(jié)果，明確的寬帶信號(hào)具有低噪聲特性，這進(jìn)一步有益于整個(gè)模糊集的求解。該文的研究中使用的策略是基于未組合觀測(cè)的廣義技術(shù)的推廣，并將其描述為使用非組合四頻信號(hào)最優(yōu)估計(jì)技術(shù)（OEUFS）。該文通過首先分析單衛(wèi)星情況下模糊度和距離參數(shù)的精度，來解釋如何實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)厘米級(jí)PPP。然后描述未組合的伽利略相位偏差的網(wǎng)絡(luò)估計(jì)，接著是基于OEUFS的逐個(gè)歷元和5分鐘的PPP解決方案。
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