RTK/PPP/RTK-PPP毫米级 高精定位 怎么测？德思特GNSS模拟器带来高效测试方案

高精度定位与相关技术

随着全球定位技术的不断发展，人们对精准定位的需求也逐渐增加，GNSS技术已经成为了自动驾驶等许多关键领域的基础，而伴随着新兴技术的出现与硬需求，GNSS的定位精度要求也越来越高，因此高精定位技术也越发重要。

一、关于GNSS与定位精度

1、GNSS技术发展

GNSS技术，即全球定位卫星系统，目前有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo和中国的北斗，可以为全球用户提供高精度的定位、导航和定时服务。GNSS系统的卫星数量在不断增加，目前已经超过100颗。这意味着更多的卫星可用于提供全球定位服务，从而提高了定位的精确性和覆盖范围。

2、不同技术的定位精度

最初的GNSS接收器主要依赖于独立单频测量，其定位精度在5-10米左右。这种技术仅使用卫星的伪距数据来计算位置，精度有限。

在技术进步的推动下，多频接收器开始广泛使用，接收器能够同时使用不同频段的信号。这提高了信号的质量和精度，并有助于减小定位误差，其定位精度约在3-5m。

随着GNSS技术进一步发展，来越多的增强方法被应用到GNSS技术中，如基于伪距的距离修正和误差建模，允许对卫星信号的误差进行建模和校正，从而提高了定位精度。即通过纠正大气延迟、钟差、卫星轨道误差等因素，可以将位置精度提高到1-3米，可以实现在不同应用领域中的高精度定位，包括民航、农业、测绘等。

目前，GNSS技术已经演进到了能够实现高精度定位的阶段，包括使用载波处理技术来处理卫星信号，实施更精确的误差建模，以及采用RTK（实时差分定位）和PPP（精密点对点）技术。使用这些方法，定位精度可以进一步提高到小于1米，满足了对精准定位的高要求，如测绘、自动驾驶汽车、无人机和精密农业等领域的需求。

二、RTK、PPP与RTK-PPP技术

1、RTK技术

RTK（Real-Time Kinematic）技术基于两个GNSS接收器，其中一个充当基准站，另一个作为流动站。基准站精确定位并连续跟踪卫星信号，同时记录数据，而流动站接收卫星信号以定位自身，并从基准站获取包含校正数据的RTCM信息来通过差分运算校正误差。这一过程实现了毫米级的高精度三维实时定位，依赖于实时传输的校正数据，适用于测绘、建筑、农业、无人机导航等多个应用领域。

RTK技术的主要特点是在实时中提供毫米级别的定位精度。RTK是基准站与流动站之间的直接校正信息传输，因此可以解决卫星、传输轨迹以及接收机本身的误差问题，但覆盖区域小，并且精度随着两者之间的距离增加而降低。

2、PPP技术

PPP（Precise Point Positioning）技术是一种高精度的全球导航卫星系统（GNSS）定位技术，它是一种广域的部署方案，通过CPF解算卫星误差并传输给接收机做校正，允许用户实现毫米级的三维位置精度，而无需依赖差分基站。与差分定位技术不同，PPP技术不需要在接收器和差分基站之间建立通信链接。用户只需单独的GNSS接收器和访问PPP校正数据的互联网连接，即可进行高精度定位。PPP技术适用于全球范围，因为它不依赖于特定地理区域内的差分基站，只需有足够的卫星可见性即可进行定位。但通常需要更长收敛时间的卫星信号观测来实现高精度，因此对于需要长时间持续定位的应用更为适用。

3、二者的对比

本质上来讲，这两种技术都是在传统GNSS定位的基础上，使用增强技术来提高GNSS定位精度的，是在不同校正域上的延伸与实现。

4、PPP-RTK技术

在上述的介绍中可以发现，RTK技术与PPT技术各有优劣——RTK定位时间快，但是覆盖距离小；PPP定位精度高，全球覆盖，但是收敛时间慢，且部署成本较高。随着需求和技术的发展，将PPP与RTK结合的技术（PPP-RTK）也出现了。

PPP-RTK是未来的主流与趋势，PPP-RTK状态域具备完好的服务优势，可以实现全覆盖、高精度、收敛快的高精度GNSS定位技术。

其主要原理为使用全球基站确定卫星钟差、卫星轨道误差；使用区域基准站对电离层误差、对流层误差等区域性误差进行了分析，建立整网的电离层延迟、对流层延迟等误差模型；并将全球和区域的误差产品发送给移动终端进行定位。总的来看，具有以下优势：

• 全国覆盖
  PPP-RTK仅需不超过1000基站即可实现全国覆盖，极大减少基站建设的成本投入，提高服务覆盖范围。
• 单向播发
  PPP-RTK采用单向广播模式，更易实现海量用户并发。同时，单向播发的服务模式能有效的保护用户隐私。
• 连续性
  PPP-RTK对各项误差采用广域统一建模，提供全国范围内的无缝连续定位服务。
• 完好性
  PPP-RTK通过将GNSS各类误差分别建模并提供给用户，各类误差相互独立，可分别进行完好性监测并生成相应的完好性产品，实现功能安全。

三、如何进行高精度GNSS测试

可以看到近些年依托于GNSS的高精定位技术发展迅猛，大量的新技术，新应用，新方向层出不穷。如何在项目前期进行相关算法、环境、项目与技术的测试与检验，成为了一个重要的话题。

1、怎么样的GNSS测试方法是好的测试？

（1）可重复性，可控性

进行高精度的GNSS测试需要在可重现和可控的环境中对GNSS接收器进行测试，特别是在项目的初期，当有很多参数和特性还不清楚时。通过高效且准确地控制测试场景和环境，可以实现精确的一致重复性测试，这对于项目的快速推进和问题的解决至关重要。

（2）可操作性

进行GNSS测试需要能支持对于设备与系统的实时操作，例如按照特定需求来设置制定的时间、地点信息，注入特定的“错误”和相应的校正数据等，用于对设备进行确定性验证与可预期的功能测试。

（3）HIL能力

伴随着GNSS与定位导航产品的集成度越来越高，GNSS测试需要能够接入现有系统进行实时在环仿真，允许工程师近乎真实的模拟与测试应用场景，以验证其性能和功能，减少潜在风险，加快产品开发，并提高系统质量，因此要求测试能够支持在组件或整车级别将系统作为“黑匣子”进行测试。

（4）实时性

在测试GNSS时，尤其是应用HIL仿真方式时，需要能够使用来自实时GNSS的实时网络校正数据进行测试。系统的延迟越低，实施性越好，在自动驾驶与高精定位行业的应用是十分重要的，一方面有助于真实模拟极限情况下的决策与响应能力，另一方面如果延迟太高，就会导致测试系统的实际响应与实际硬件的响应之间存在差异，从而影响测试的准确性。高延迟可能导致测试结果不可靠，甚至误导性，因此需要尽量降低延迟以获得可靠的HIL测试结果。

（5）性价比

由于高精GNSS测试需要对现有的测试方案做改进，在面向新兴应用时都希望测试系统足够高效，减少所需的时间和资源；此外，在面对测试标准与方式有改变时，现有测试方案可以快速迭代、改变并无需花费大量的成本。

2、测试方法

GNSS模拟器可以模拟接收机的接收口径上的GNSS信号，模拟不同卫星的信号(包括位置、速度、时间信息)，模拟误差和干扰，如多径效应、大气延迟等，实现近乎真实的场景模拟。

可以帮助用户最大程度上高效快速的完成各阶段测试：

① 在Tier1、Tier2或供应商处进行接收器开发验证，通过辐射或传导方式对待测件的GNSS功能做实验室级别测试。

② ECU/TCU Tier1、汽车原始设备制造商（OEM）或移动运营商实验室进行前期的ECU/TCU和整车的GNSS功能测试，结合基站模拟器完成对GNSS+5G的融合测试。

③ ECU/TCU Tier1和汽车原始设备制造商（OEM）进行完全迫真的GNSS全面功能测试，完成结合5G，GEO网络，RTK/PPP基站等的全面高精度GNSS定位测试，对RTK，PPP，RTK-PPP设备的功能与性能进行完整的验证与测试。

四、徳思特解决方案         

德思特自研GNSS模拟器GTS-P7基于Skydel仿真引擎，卓越的高精定位GNSS测试功能为上述挑战提供了完整解决方案。

1、高精定位测试核心能力

（1）RTK 厘米级定位测试能力

• 创新的“MULTI”多实例架构：利用创新性的“MULTI”多实例功能，用户可在一台GTS-P7上同时运行两个完全独立的仿真实例，一个模拟静态基准站，另一个模拟动态流动站。通过时间同步机制精确对齐，完美复现RTK技术的真实应用场景。      
• 多天线同步仿真：针对双天线定向等应用，单台GTS-P7可同时输出多路独立射频信号，分别模拟主天线、从天线的接收信号，完整支持航向角等姿态信息的验证。
• 全格式支持：完美兼容 RTCM3.3 标准，支持 1006、1033 及 MSM3/MSM7 全系列北斗 / GPS 等星座报文，支持 NTRIP 网络传输协议。
• Skydel RTCM 插件：无需真实基站射频信号，即可模拟基站差分数据，支持串口 / NTRIP 两种连接方式，一台设备即可完成 RTK 基准站与流动站的仿真测试。

（2）卓越的HiL仿真能力

产品具备高性能硬件在环（HiL）仿真能力，提供高达1000Hz的仿真迭代率与低至5ms的超低延迟。通过标准化接口，可与aiSim、dSPACE、IPG Carmaker、VTD等业界主流的HiL系统及场景仿真软件实现高效率、低延迟的数据交互，为自动驾驶、低空经济等前沿领域的高动态、闭环测试提供可靠支撑。

（3）提供匹配各行业标准的自动化测试

GTS-P7与德思特AutoGNSS自动化测试软件原生集成，可高效执行符合GB/T 45086.1-2024、GB 45672等定位导航领域国家标准的自动化测试序列。该方案旨在提升测试效率与可重复性，通过标准化的流程全面覆盖测试用例，从而确保产品验证的严谨性与一致性。

（4）灵活的软件定义架构（SDA）

GTS-P7采用先进的软件定义架构（SDA），将功能实现与硬件平台解耦。用户可通过软件授权的方式进行功能升级与性能扩展，在不变更硬件的条件下延长设备生命周期。此外，产品提供全面、开放的API接口，原生支持Python、C#、C++等主流编程语言，便于用户进行深度二次开发或无缝集成至现有自动化测试体系中。

2、高精定解决方案与标杆案例

（1）汽车闭环 HIL 测试方案

结合 RTK+HIL 技术，打造自动驾驶域控制器、定位终端的全流程闭环测试方案，详解 CANoe 远程控制 Skydel 的实操流程:

（2）无人机高精定位测试方案

针对无人机单机定位、编队飞行、避障等需求，结合多实例、IMU 惯导、RTK 技术，打造从基础定位到多机协同的全场景测试方案，验证无人机在复杂环境下的定位精度与连续性。

（3）户外机器人高精定位仿真测试方案

适配配送机器人、巡检机器人等户外场景，模拟城市道路、园区、野外等多种环境，测试机器人在动态、遮挡、干扰场景下的定位与导航能力。