高精度GNSS定位的校正服务——状态域（SSR）校正和观测域（OSR）校正

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高精度GNSS定位的校正服务——状态域（SSR）校正和观测域（OSR）校正
- 简介
- 观测空间表示（OSR）
- 状态空间表示（SSR）
- SSR和OSR对比
- 星地融合增强算法
- 参考文献

简介

GNSS通过确定卫星和接收机之间的距离来实现定位，距离测量通过测量卫星传输到接收器的信号的传播时间乘以光速得出。信号传播时间受多种误差源的影响，包括卫星轨道和时钟误差、卫星和接收器硬件延迟以及电离层和对流层效应。当仅使用卫星信号时，这些误差会导致大约 3 -8 米的误差，实时定位精度不高。伴随着全球导航卫星系统（GNSS）的发展，其应用范围逐渐扩大，几乎涉及了国民经济的所有领域，包括与普通消费者相关的大众市场。不同于传统的测量测绘等行业市场应用，大众市场的应用往往伴随着更复杂的观测环境，如多路径干扰，频繁周跳等，其GNSS数据处理策略一定程度上也决定了位置、速度、时间以及大气延迟等信息的获取频率和精度。随着大众市场对高精度定位需求的增长，迫切要求低成本精密定位技术进行技术革新。现阶段，单独依赖GNSS设备本身的定位性能并不能满足厘米级高精度定位和完好性的需求，需要各类增强系统（服务）提升其性能。

GNSS 增强服务可以向用户提供监测参考站持续接收到的GNSS信号生成的校正参数，借助 GNSS 实时校正服务，提高GNSS的性能和精度，并使定位误差降低到厘米甚至毫米级。增强系统的类型有很多，例如差分系统、局域增强系统、地基增强系统、广域增强系统、星基增强系统、传感器增强系统等。从技术角度，增强服务可以分为两大类即观测域（Observation Space Representation,OSR)增强服务和状态空间域（State Space Representation,SSR ）增强服务，其中，差分系统、局域增强系统和地基增强系统属于观测域增强服务，广域增强系统和星基增强系统属于状态空间域增强服务，而传感器增强实质上是一种间接的OSR增强服务。

在增强系统的建设方面，国际上的主要地基增强系统包括以国际导航卫星服务组织(International GNSS Service,IGS)运营的全球IGS站点网为代表的全球地基增强系统和以欧洲永久性连续运行网（EPN）为代表的洲际地基增强系统。IGS自1994年成立以来一直为各个行业提供公开的、高质量的GNSS数据产品，目前，IGS全球共有超过400个以上的永久连续运行GNSS基准站点，可实时采集包括GPS、GLONASS、Galileo、北斗、QZSS和SBAS信号。除IGS等国际组织以外，美国、日本、德国、英国、加拿大、澳大利亚等国也建立了各自的国家级地基增强系统，为空间大气环境监测、高精度定位、导航、地球框架维护等研究提供数据支持。在我国，千寻位置自2015年8月成立以来，陆续建设并完成了由遍布全国的超过2200个地基增强站组成的“全国一张网”，在全国大部分地区，为各类终端提供7×24小时高精度定位服务

观测空间表示（OSR）

观测空间表示（OSR）校正服务由传统GNSS校正服务供应商提供，用户需要将其大致位置发送给服务提供商，服务商通过参考站网络计算用户所处位置的预期观测误差，然后将这些信息无线传输给用户。

OSR被应用于实时差分定位（RTK）和网络RTK（NRTK）中，当用户与最近的参考站距离在约30公里以内时，OSR服务的精度能达到厘米级甚至毫米级，但基于OSR的方法需要用户发送大致位置信息给参考站，这就要求用户与校正服务提供商之间能实现高带宽的双向通信并且参考站和用户处理的是相同的信号，如果使用人数众多，移动通信网络几乎很难保持稳定的通信水平，这使得它们难以扩展服务规模，来服务于大众市场应用。

属于OSR的有很多算法，DGNSS,RTK等等，特征就是差分，利用误差相关性消除误差。

状态空间表示（SSR）

SSR校正服务是新型企业和较大的传统提供商提供的最新一代GNSS校正服务，技术路线是使用参考站网络接收到的GNSS数据进行状态空间的物理建模，模拟整个地区的误差，通过建模可以描述任何给定时间的状态空间模型的参数然后发送给建模区域中的用户。基于SSR的方法通过向所有用户广播整个服务区域的单个校正数据流来提供校正服务，它可以在相对较低的参考站密度（150-250公里）内提供可靠服务，同时单通道的通信方式使得SSR校正服务可以同时服务无限量的用户，使其成为大众市场应用（例如高辅助驾驶）的唯一可行方法。

属于SSR 的有很多算法，PPP,PPP-RTK等等，特征就是误差源分离，分别改正，例如以下误差：

Satellite Clocks
Satellite Orbits
Satellite Signal Biases
Ionospheric Delay/Advance
Tropospheric Delay

使用 SSR，用户可以计算对其位置有效的 GNSS 校正，此外，SSR 可传输统计精度信息实现流动站算法。

SSR和OSR对比

对比维度	OSR	SSR
精度	厘米级甚至毫米级	厘米级甚至毫米级
覆盖范围	区域服务	全球服务
通信带宽	高带宽	低带宽
通信方式	双工通信	单工通信
服务方式	误差的总和，校正数据对单个用户有效	不同误差源，校正数据对服务区域用户有效
应用	RTK,NRTK	PPP,PPP-RTK

星地融合增强算法

星地融合增强算法采用NRTK和PPP技术融合处理方法，利用星基SSR信息，可实现在终端或服务端等价变换为常规RTK用户可使用的OSR观测信息，终端用户采用常规RTK模式即可实现高精度定位，避免终端和服务端非差误差模型不统一造成的计算误差，减低终端计算量负荷；与此同时，由于转换得到的OSR观测值具有统一的模糊度基准，因此，在主站切换及卫星失锁等条件下无周跳产生，并在无网络场景下，支持RTK模式平滑切换到PPP模式，满足一些特殊场景的连续性定位要求。

参考文献

SSR Vs. OSR - Geo++ | GNSS technology (geopp.de)

(3条消息) GNSS增强定位技术发展与星地融合应用_qxwz_maker的博客-CSDN博客

全球导航卫星系统（GNSS）校正服务 | u-blox