PPP 精密单点定位

PPP 技术原理

PPP（Precise Point Positioning，精密单点定位）利用精密卫星轨道和时钟改正数，在不需要基准站的情况下实现分米到厘米级定位。

PPP vs RTK 对比

特性	RTK	PPP	PPP-RTK
基准站	需要（< 50km）	不需要	不需要
收敛时间	< 1分钟	20-40分钟	1-5分钟
精度（收敛后）	1-2cm	5-30cm	1-5cm
覆盖范围	局部（基准站附近）	全球	全球
数据链路	NTRIP（互联网）	卫星/互联网	互联网
适用场景	局部高精度	全球中高精度	全球高精度

PPP 误差改正

PPP 需要改正以下误差：

1. 卫星轨道误差（精密星历）：
   广播星历精度：约 1-2m
   精密星历精度：约 2-5cm
   
2. 卫星时钟误差（精密时钟）：
   广播时钟精度：约 1-2ns（30-60cm）
   精密时钟精度：约 0.1ns（3cm）

3. 电离层误差（双频消除）：
   双频组合（无电离层组合）：
   L_IF = (f₁²×L₁ - f₂²×L₂) / (f₁² - f₂²)
   
4. 对流层误差（模型改正）：
   使用 Saastamoinen 模型或 VMF1 映射函数

5. 相位缠绕（Phase Wind-up）：
   卫星旋转导致的相位变化，需要改正

6. 固体潮、海洋负荷等地球物理效应

PPP 服务提供商

免费 PPP 服务

服务	提供商	精度	收敛时间	传输方式
IGS RTS	国际 GNSS 服务	5-10cm	30-40min	互联网
CNES PPP-Wizard	法国 CNES	5cm	20-30min	互联网
BNC	德国 BKG	10cm	30min	互联网

商业 PPP 服务

服务	提供商	精度	收敛时间	传输方式
TerraStar-C	Trimble	4cm	20min	L-band 卫星
OmniSTAR HP	Trimble	10cm	30min	L-band 卫星
StarFire	NavCom	5cm	20min	L-band 卫星
千寻 PPP	千寻位置	10cm	20min	互联网

L-band 卫星播发

商业 PPP 服务通过 L-band 卫星（1.5GHz 频段）播发改正数，无需互联网连接：

优势：
  - 全球覆盖（包括海洋、沙漠等无网络区域）
  - 低时延（卫星直播）
  - 不依赖蜂窝网络

劣势：
  - 需要专用 L-band 接收天线
  - 商业服务费用较高
  - 收敛时间较长（20-30分钟）

PPP-RTK 技术

PPP-RTK 结合了 PPP 的全球覆盖和 RTK 的快速收敛优势：

PPP-RTK 原理：
  1. 利用密集 CORS 网络估计大气误差（电离层、对流层）
  2. 将大气改正数和精密轨道/时钟一起播发
  3. 用户端快速固定整周模糊度（1-5分钟）
  4. 实现全球厘米级定位

代表服务：
  - 千寻 FindCM（国内）
  - Galileo HAS（欧盟，免费）
  - QZSS CLAS（日本，免费）

移远模组 PPP 支持

通过蜂窝模组接入 PPP 服务

# 通过 Cat.1/4G 模组接入千寻 PPP 服务
import socket
import serial

def connect_qxwz_ppp(device_key, device_secret):
    """连接千寻位置 PPP 服务"""
    # 千寻 PPP 服务地址
    host = "ppp.qxwz.com"
    port = 8002
    
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    sock.connect((host, port))
    
    # 发送认证信息
    auth_msg = f"AUTH {device_key} {device_secret}\r\n"
    sock.send(auth_msg.encode())
    
    response = sock.recv(1024).decode()
    if "SUCCESS" in response:
        print("PPP 服务连接成功")
        return sock
    else:
        print("认证失败:", response)
        return None

def stream_ppp_to_gnss(ppp_sock, gnss_port):
    """将 PPP 改正数转发到 GNSS 模组"""
    ser = serial.Serial(gnss_port, 115200)
    
    while True:
        data = ppp_sock.recv(4096)
        if not data:
            break
        ser.write(data)
        
        # 同时读取 GNSS 模组的 NMEA 数据
        if ser.in_waiting:
            nmea = ser.readline().decode('ascii', errors='ignore')
            if '$GNGGA' in nmea:
                parse_and_display(nmea)

PPP 应用场景

海洋测量

需求：
  - 远离陆地，无法使用 RTK 基准站
  - 需要 10-30cm 精度
  - 全球覆盖

方案：
  L-band PPP（如 TerraStar-C）
  精度：5-10cm（收敛后）
  覆盖：全球海洋

精准农业（大范围）

需求：
  - 跨省作业，无法依赖单一 CORS 网络
  - 精度要求 10-30cm（播种/施肥）
  - 成本敏感

方案：
  PPP-RTK（千寻位置）
  精度：5-10cm
  收敛时间：1-5分钟
  成本：低于自建基准站

无人机测绘

需求：
  - 大范围测绘（数百平方公里）
  - 精度 5-10cm
  - 无需地面控制点（GCP）

方案：
  机载 PPP-RTK 接收机
  后处理 PPP（精度更高）
  结合 IMU 提高动态精度