兼具PPP和RTK技术优点的高精度定位芯片

百态老人 2025-02-08 13:44:14

兼具PPP和RTTK技术优点的高精度定位芯片,其核心技术在于融合了 精密单点定位(PPP) 和 实时动态差分定位(RTK) 的优势,实现了广域覆盖、高精度、快速收敛的定位能力。以下是详细分析:

技术融合的核心优势

精度与收敛时间的平衡

RTK:精度达厘米至毫米级,收敛时间瞬时(20秒内),但依赖地面基站,覆盖范围有限(20-100公里)。

PPP:覆盖全球,无需基站,但收敛时间较长(5-30分钟),精度为分米至厘米级。

PPP-RTK:结合两者,精度可达厘米级,收敛时间缩短至5秒-1分钟,覆盖范围超过100公里甚至全球。例如,通过区域大气校正和星基增强,PPP-RTK在复杂环境中表现优异。

覆盖范围与成本优化

PPP-RTK无需密集基站网络,利用卫星播发精密改正信息(如轨道、钟差、电离层参数),大幅降低基础设施成本。例如,通过“星基+地基”融合,服务范围扩展至全国或大区域。

应用场景扩展

自动驾驶:结合IMU(惯性测量单元)等传感器,PPP-RTK芯片可实现车道级定位,适应城市峡谷等复杂环境。

消费电子:手机、智能手表等设备通过PPP-RTK技术提升定位精度,支持共享出行、智慧园区等应用。

无人机与农业:高精度定位赋能精准农业植保和无人机物流。

代表性企业与技术进展

武汉梦芯科技

与湖北珞珈实验室合作研发新型芯片,同时支持PPP和RTK技术,解决PPP定位速度慢、RTK基站依赖高的问题。

芯片支持北斗全频点,实现厘米级精度,并集成低功耗设计,应用于安全监测、无人系统等领域。

华测导航(300627.SZ )

自研GNSS芯片,支持PPP、RTK及组合导航算法,技术竞争力突出,RTK设备市占率持续提升。

提供高精度卫星导航解决方案,覆盖测绘、农业、自动驾驶等场景。

智能PPP-RTK引擎

中科院等机构开发的智能PPP-RTK系统,通过芯片集成SSR格式改正信息,实现高精度时空感知,降低多传感器融合门槛。

例如,结合LiDAR、视觉传感器,提升自动驾驶在复杂路况下的可靠性。

技术挑战与未来趋势

多系统兼容性

未来芯片需兼容GPS、GLONASS、Galileo等多导航系统,增强定位鲁棒性。

低功耗与小型化

芯片设计需平衡高精度与低功耗,例如采用FPGA架构或嵌入式SIM技术。

智能化与算法优化

引入卡尔曼滤波、机器学习算法,缩短收敛时间并提升动态环境下的稳定性。

通过“天网”等平台加速技术转化,提升企业需求与科研成果的匹配效率。

总结

兼具PPP和RTK优点的定位芯片通过PPP-RTK技术实现突破,其核心价值在于融合广域覆盖、高精度和快速响应能力。梦芯科技、华测导航等企业的研发进展,以及智能PPP-RTK引擎的集成,标志着该技术正逐步实现国产化替代,并在自动驾驶、消费电子等领域展现广阔前景。未来,随着多系统融合与算法优化,这类芯片将成为高精度定位生态的核心组件。

PPP-RTK技术在实际应用中的性能表现如何,特别是在复杂环境下的定位精度和稳定性?

PPP-RTK技术在实际应用中的性能表现非常出色,特别是在复杂环境下的定位精度和稳定性方面。以下是基于我搜索到的资料对PPP-RTK技术性能的详细分析:

定位精度

厘米级精度:PPP-RTK技术通过结合卫星信号和地面接收站数据,实现了厘米级甚至毫米级的定位精度。在开放天空环境中,PPP-RTK可以立即获得厘米级精度,并在较长时间内保持这一精度。即使在车辆高速行驶时,由于障碍物导致的信号中断,PPP-RTK也能在几秒钟内重新收敛到厘米级精度。

模糊度固定成功率:在农机PPP-RTK中,模糊度固定成功率高达99.14%,水平定位精度为1 cm,高程定位精度为4.07 m。车载PPP-RTK的模糊度固定成功率略低,为98.96%,但水平定位精度仍能达到1 cm,高程定位精度为4.33 m。

稳定性

信号丢失后的精度保持:PPP-RTK技术在信号丢失后能够维持较高的定位精度。例如,在网络信号较差的场景下,PPP-RTK可以在改正数丢失后继续使用上一时刻的改正数进行定位,至少维持60秒的厘米级精度。

大气校正增强:在复杂城市环境中,PPP-RTK通过大气校正增强,能够在几秒钟内重新收敛到厘米级精度。这表明PPP-RTK在复杂环境下的稳定性得到了显著提升。

实际应用中的挑战

信号干扰和遮挡:在隧道或建筑物密集区域,PPP-RTK的GNSS信号可能受到挑战或被屏蔽,导致定位精度下降。因此,在这些环境中,PPP-RTK的性能可能会受到影响。

多源信息融合:为了进一步提高PPP-RTK在复杂城市环境中的可靠性和稳定性,一些研究者将PPP-RTK与惯性导航系统(INS)和视觉传感器信息相结合,以实现更优的定位效果。

总结

总体而言,PPP-RTK技术在实际应用中表现出色,特别是在开放环境中能够提供厘米级的高精度定位,并在复杂环境下通过大气校正和多源信息融合技术保持较高的稳定性和可靠性。然而,在信号干扰和遮挡严重的环境中,其性能可能会受到一定影响。

武汉梦芯科技与湖北珞珈实验室合作开发的PPP-RTK芯片的技术细节和市场反馈是什么?

武汉梦芯科技与湖北珞珈实验室合作开发的PPP-RTK芯片在技术细节和市场反馈方面表现出色。该芯片基于PPP-RTK多源定位技术,融合了高精度和高速度的特点,支持北斗所有频点,实现了国产化替代。这一创新产品将改变市场上的高精度定位芯片现状,提供同时具备PPP和RTK技术优点的产品。

从技术细节来看,该芯片采用了梦芯科技自研的低功耗、高性能SOC芯片MXT2720,支持片上PPP实现实时定位解算功能。该芯片具备全系统全频点信号接收能力,首次定位时间短,抗干扰能力强,低功耗设计,Smart Suppress抗干扰技术,快速定位能力,以及AGNSS快速定位能力。在性能规格方面,该芯片在GPS、BDS、GLONASS、QZSS、LNA、NAVS等全系统全频点信号下提供高精度定位服务,首次定位时间短,热启动≤18s,冷启动≤40s,AGNSS定位时间<4s,RTK初始化时间<5s,单点定位精度≤1m,RTK定位精度≤0.1m。

市场反馈方面,该芯片有望在明年上半年实现产品化。湖北科创供应链平台为供需双方提供线上“天网”和线下“地网”对接渠道,极大地提高了科技成果向企业转移转化的效率和精准度。此外,湖北珞珈实验室在PPP和RTK技术融合方面有深入研究和探索,并取得相关专利,此次合作将加速实验室相关科技成果转化,实现产品化应用。

华测导航自研GNSS芯片支持PPP、RTK及组合导航算法的具体技术优势和应用场景有哪些?

华测导航自研GNSS芯片支持PPP、RTK及组合导航算法,具备多项技术优势和广泛的应用场景。以下是具体的技术优势和应用场景:

技术优势

高精度定位能力:

华测导航的GNSS芯片支持高精度RTK、PPP、静态解算、网络RTK等算法,能够实现毫米级/厘米级的高精度定位。

PPP-RTK技术结合了PPP和RTK两种定位技术的特点,具有服务范围广、定位精度高等优势。

公司自研的“璇玑”芯片采用全星座全频点高精度基带芯片,能够实现1cm级的RTK定位和0.12米/公里的基线定位精度。

核心算法能力:

公司在高精度算法方面具有自主可控的能力,形成了毫米级/厘米级高精度算法,具备完整的PPP、RTK、静态解算、网络RTK等算法技术能力。

PPP-RTK技术自2015年开始研究,并已申请相关专利。

硬件优势:

公司拥有完全自主知识产权的北斗高精度定位GNSS OEM板卡,提供厘米级的GNSS定位和毫米级的载波观测值。

自研板卡、自研芯片等技术,实现了低功耗、高性能、低成本。

软件优势:

公司在软件方面形成了技术壁垒,具备核心算法能力,能够提供具有竞争力的GNSS算法解决方案。

PPP服务方面,华测导航是国内首款兼容北斗/GPS/LNAV/GALILEO四大卫星系统解算的PPP在线服务,可直接输出CGCS2000坐标系统数据。

应用场景

测绘测绘:

PPP解算服务:适用于GIS手持机弱信号作业、信号区域作业等弱信号区域。

RTK技术:广泛应用于精密测量服务系统、地壳形变监测、卫星观测、矿山桥梁监测等多元化应用场景。

无人机应用:

PPP处理服务:适用于无人机专业PPP数据处理,兼容华测导航系列无人机及大疆等品牌的飞控系统。

自动驾驶:

组合导航技术:结合卫星导航和惯性导航系统,实现高精度定位,适用于自动驾驶领域。

其他应用:

精准获取地形、智能获取地形等应用。

城市绿化景观、园林绿化、城市道路等领域的测绘。

地质灾害监测、应急救援、自然灾害监测等实时监测。

智能PPP-RTK引擎如何通过集成SSR格式改正信息实现高精度时空感知,具体技术实现和效果评估是什么?

智能PPP-RTK引擎通过集成SSR格式改正信息实现高精度时空感知,具体技术实现和效果评估如下:

技术实现

PPP-RTK技术基础:

PPP(精密单点定位)技术利用全球连续运行参考站(CORS)网络的实时解算数据,生成卫星轨道改正、钟差改正等数据,通过移动通讯网络或卫星播发,用户只需接收相应的PPP修正数即可获得高精度位置。

PPP-RTK技术在PPP的基础上增加了对流层改正和电离层改正,进一步提高了定位精度和收敛速度。PPP-RTK服务端,如SAPOS,从地面站网络收集GNSS观测数据,每30秒更新一次,提供高精度的卫星轨道和信号偏差产品;每5秒进行一次高频率时钟校正;每30秒估计一次对流层和电离层模型参数。

智能PPP-RTK引擎:

智能PPP-RTK引擎结合了PPP和RTK的优点,通过集成高精度修正信息与完整性监控参数,生成智能PPP-RTK增强信息。这些信息以SSR格式表达,并根据预定义的数据格式协议进行编码,通过卫星和地面网络设施广播给用户。

内置智能PPP-RTK引擎的芯片、模块和其他终端将GNSS定位转化为准确的空间和时间传感器,降低了技术门槛,使与惯性导航、LiDAR、视觉等相对定位技术的融合更加容易。

SSR格式改正信息:

SSR(状态空间域)格式用于存储和传输高精度的卫星轨道、钟差、电离层延迟等改正信息。这些信息通过卫星网络播发,用户接收后进行解算,获得高精度的位置和时间信息。

SSR格式的改正信息包括卫星轨道、卫星钟差、伪距偏差、卫星相位偏差、电离层延迟和对流层延迟等,这些信息通过连续运行参考站网络生成并广播。

效果评估

定位精度:

PPP-RTK技术在信号较好的网络环境下,定位精度可保持至少60秒。即使在短时遮挡导致信号失锁后,重新获取的信号继续进行解算,定位精度仍能保持至少60秒。

智能PPP-RTK引擎通过集成高精度的SSR格式改正信息,进一步提高了定位精度和收敛速度。在复杂场景中,PPP-RTK技术可以实现厘米级的定位精度,而传统RTK技术需要数十个CORS站点才能达到同样的精度。

收敛速度:

PPP-RTK技术通过SSR格式的改正信息,显著缩短了收敛时间。在动态场景中,PPP-RTK技术可以在15分钟左右达到厘米级的定位精度,而传统PPP技术需要更长的时间。

智能PPP-RTK引擎通过实时监测和评估卫星轨道、时钟偏差、信号偏差、电离层延迟和地面延迟等参数,进一步优化了收敛速度。

应用场景:

PPP-RTK技术广泛应用于海洋、沙漠等场景,特别是在信号较弱或复杂的环境中表现出色。

智能PPP-RTK引擎由于其高精度和快速收敛的特点,特别适用于自动驾驶、无人机、应急救援等需要高精度时空感知的应用场景。

面对未来多系统兼容性、低功耗与小型化、智能化与算法优化等挑战,PPP-RTK技术的最新研究进展和解决方案有哪些?

面对未来多系统兼容性、低功耗与小型化、智能化与算法优化等挑战,PPP-RTK技术的最新研究进展和解决方案主要集中在以下几个方面:

智能PPP-RTK技术:

智能PPP-RTK技术结合了精度、完整性、连续性和可用性的优势,能够实时监测和评估卫星轨道、时钟偏差、信号偏差、电离层延迟和地面延迟等参数。通过将高精度修正信息与完整性监控参数结合,生成智能PPP-RTK增强信息,以满足自动驾驶等应用的需求。

高精度定位解决方案:

六分科技基于PPP-RTK技术,开发了星揽产品和软硬件一体化解决方案,实现了日播发超18亿的服务能力,服务定点车辆超700万。该方案支持卫星L-Band直接播发差分改正数据,确保全天候高精度定位,并提供完好性监测,减少车厂对海量数据的依赖。

技术优化与成本降低:

随着技术的不断进步,PPP-RTK技术的精度和稳定性将进一步提升。同时,生产成本的降低将促进技术的广泛应用。例如,低成本终端的PPP-RTK定位技术已经广泛应用于车载导航和行人定位等领域。

多系统兼容性与算法优化:

PPP-RTK技术在多GNSS系统(如GPS、GLONASS、Galileo、北斗)中的应用不断扩展,通过改进算法和模型,提高了定位精度和收敛速度。例如,研究者们提出了多种算法和方法,包括精确点定位算法、整数解算法、多GNSS接收机差分代码偏差估计等。

低成本终端的应用:

低成本终端的PPP-RTK定位技术因其成本低、功耗小、小型化、高性能的特点,被广泛应用于车载导航、行人定位等大众应用。这些终端通常搭载GNSS芯片,能够实现厘米级精度的定位。

北斗精准可信PPP技术:

北斗精准可信PPP技术结合了PPP-RTK系统端与用户端的功能,不仅提供精准定位服务,还能在定位性能超出告警极限时及时告警。该技术通过云-端一体化架构,实现了基准站站网、增强信息处理中心、星地一体化播发和精准可信定位终端系列模块的协同工作。

未来发展趋势:

PPP-RTK技术的未来发展趋势包括进一步提高精度和稳定性,降低成本,以及在更多应用场景中的推广。例如,通过改进算法和模型,缩短收敛时间,提高系统的可靠性和可用性。

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