RTK，全名Real time kinematic positioning——实时动态定位技术
RTK 技术的核心作用是将卫星定位的精度从 米级（2-10 米） 提升至 厘米级（2-5 厘米），它是自动驾驶、高精地图、工程测绘和精细农业等高科技领域的关键支撑技术。
RTK 使用以下两个互补的 GNSS 技术纠正当前卫星导航系统中的常见误差，从而实现厘米级精度：
一、RTK技术原理
1.1 基站差分校正
基本原理
实验表明：在绝大多数情况下，位置越近的点，它们的实时卫星定位误差越相似，当两个点足够近（比如10公里以内），就可以认为它们的卫星定位误差是近似一样的。
计算方法
已知一个点A的精确坐标（提前使用高精度测绘工具测量）和通过实时卫星定位得到的坐标Pa，那就可以得到这个点实时卫星定位的误差E，如果另一个点B和它足够近（比如通过卫星定位对比距离小于10km），那么就认为点B获取的卫星定位坐标Pb的误差也是E，那么的精确坐标就是Pb-E。
A就是我们要建立的基站，基站的位置选择，基站的精确坐标测量都是由专业的测绘人员给出，如下图就是一个测绘基站：
永久基站
基站除了要不停的接收卫星信号计算出误差，还要具备通信能力将它的误差告诉流动站。
B叫流动站，也就是方便携带的gnss设备，比如手机，卫星电话等；
误差E包含了卫星时钟、轨道误差以及大部分大气延迟误差，这些误差是卫星定位的主要误差，但不是全部误差，消除了这些主要误差后，差分技术将定位精度从米级提升到分米级。
其实除了主要误差，还有其他误差，下面是列举了卫星定位的所有误差以及差分技术是否能够消除：
| 类型 | 主要误差项 | 差分效果 | 说明 |
|---|---|---|---|
|
主导性 一阶 空间相关误差 |
卫星钟差 | ✅ 可消除 | 卫星钟差对所有接收机几乎相同， 基准站观测能修正 |
| 星历误差 | ✅ 可消除 | 卫星位置偏差在一定范围内空间相关 | |
| 电离层延迟（一阶效应） | ✅ 基本可消除 | 主效应与电子总含量(TEC)相关，差分有效； 但高阶效应残留 |
|
| 对流层延迟 | ✅ 大部分可消除 | 对流层折射在几十公里范围内相关性强 | |
|
局部性 随机性 高阶残差 |
电离层高阶效应 | ❌ 难消除 | 与地磁场和非线性分布有关，差分后仍有残差 |
| 对流层非均匀性（湍流、高阶项） | ❌ 难消除 | 局地气象效应，基准站与流动站差异大 | |
| 多路径效应 | ❌ 无法消除 | 接收机周围环境导致，基准站无法观测 | |
| 接收机噪声 | ❌ 无法消除 | 接收机硬件/热噪声等随机误差 | |
| 接收机天线相位中心偏差 （PCO/PCV） |
❌ 难消除 | 每台天线特性不同，需单独标定 | |
| 硬件延迟（码偏、相位偏） | ❌ 难消除 | 各接收机/卫星链路特性差异，需要额外建模或校准 |
总结一句就是差分定位是基于减法运算，主要消除的是基站和流动站共同面临或受影响相似的误差，主要是系统性和空间相关性强的误差（钟差、星历、电离层、对流层），但对局部性、随机性或不相关的误差（多路径、接收机硬件差异、高阶残差）无能为力，所以不能完全消除，这也是经过差分矫正后卫星定位精度提升到分米级，但还未到我们的目标厘米级的原因，接下来我们要想办法尽量消除其他的误差，进入阶段二。
1.2 载波相位锁定
卫星定位
原理介绍
如上图，回顾下[卫星定位原理](https://www.jianshu.com/p/f26d05c97966)，我们拿到4颗以上卫星的位置以及它们与接收器的直线距离就能推算出来接收器的位置，卫星的位置叫做星历这个一般是卫星根据自己运行轨迹精确下发的，所以卫星定位的精度取决于我们推算得到的每个卫星和接收器距离有多精确。
图中L1是电磁波实际传播路线，接收器接收到信号根据接收时间减去信号携带的时间戳就能得到这个信号的传播时间，传播时间乘以电磁波传播速度就得到了距离L，接下来把L当作直线距离d进行位置推算，就得到了接收器的坐标。
但实际上L₁包含了电离层折射、轨道误差、时钟等各种误差（图中只画出来了大气误差示意，大家知道就好），只能说近似等于d，所以传统的卫星定位精度只能达到米级，大约在2~几十米之间。
所以想进一步提升精度就要想办法消除L中的各种误差，从而不断逼近真实的直线距离d。
ok，那接下来就是列方程求解了，对于卫星1和接收器来说：
- L₁=d₁+大气误差+卫星时钟+轨道误差+多径误差+接收机噪声+高阶误差
- L₁=N₁λ+ϕ₁λ ,其中L₁使是我们通过伪码的观测距离，N₁是整数波长数，ϕ₁剩余的波长相位，ϕ₁是可以在接收机收到信号的时候精确知道的
- 除此之外L₁还可以根据传统卫星定位算出来一个范围
从上述可以推导出以下等式：
N₁λ+ϕ₁λ=d₁+大气误差+卫星时钟+轨道误差+多径误差+接收机噪声+高阶误差
其中N是有一个取值范围的，这个范围是根据普通卫星定位得到L₁从而推算而来的，但是这个范围有点大，所以我们刚才的基站差分定位就用的上了，通过基站数据，我们实际上可以得到
大气误差+卫星时钟误差+轨道误差的一个非常近似的值，我们称之为E₁+ ε₁，E₁是一个确定的值，ε₁是很小的一个误差，多径误差+接收机噪声对比前面的数值是一个非常小的值，所以这时候我们就可以把它忽略掉，从而得到一个N₁的一个近似浮点数解Nf₁，真正的N₁就是在这个浮点数附近寻找。
再次看公式N₁λ+ϕ₁λ=d₁+E₁+ ε₁+多径误差1+高阶误差+接收机噪声 ，其中 ε₁+多径误差+高阶误差都是无法消除的一个微小误差，合成为 ε₁
简化下
N₁λ+ϕ₁λ=d₁+E₁+ ε₁+接收机噪声
但是，接收器同时接收信号不是一颗卫星，而是多颗，于是我们可以得到一组方程：
N₁λ+ϕ₁λ=d₁+E₁+ ε₁+接收机噪声
N₂λ+ϕ₂λ=d₂+E₂+ ε₂+接收机噪声
N₃λ+ϕ₃λ=d₃+E₃+ ε₃+接收机噪声
N₄λ+ϕ₄λ=d₄+E₄+ ε₄+接收机噪声
N₅λ+ϕ₅λ=d₅+E₅+ ε₅+接收机噪声
......
其中每个方程中N是有一个对应的近似浮点解决Nf，λ是卫星电磁波长，ϕ是接收机相位-已知，d未知是直线距离，E主要误差已知，ε残差很小但未知，接收机噪声，未知 但是可以不管哪个卫星跟接收器通信可以认为噪声影响是一样的，可以两个方程相减消除
所以问题变成，求解上述方程组，获得到一组整数解N（N₁、N₂、N₃...）使得满足上述方程组和各个N的限制条件（在Nf附近），并且使得每个方程的ε足够小。
接下来就是数学家的工作了，据说使用最小二乘法和LAMBDA就可以求解到最优的一组N，从而得到每个卫星和基站的距离d，然后再进行坐标计算，就发现得到接收机坐标和实际坐标误差在厘米级了，神奇吧~
哦~神奇的数学，伟大的数学家
二、RTK 解算在哪里进行？
-
传统 RTK 接收机
很多高精度 GNSS 接收机（如天宝 Trimble、徕卡 Leica、华测、华星北斗等）， 在流动站硬件/芯片内部完成 RTK 解算
-
软解算 / 外部软件 RTK
也有一些场景，流动站 GNSS 芯片只输出原始观测值（码伪距、载波相位、星历），
真正的 RTK 解算是在 外部软件 里进行的，比如：
- RTKLIB（开源 RTK 解算软件）
- 移动设备 App（如安卓手机获取 raw GNSS data，再由软件解算）
- CORS 网络后台，先解算流动站位置，再返回结果
这种情况下，解算模块 不在芯片里，而在上层软件。
-
现代智能终端（手机/无人机/车载）
越来越多的 GNSS 芯片（如 u-blox F9、联发科 MTK 系列、高通骁龙 GNSS 模块）支持输出 原始观测值 + NMEA 定位结果。厂商可以选择：
- 在芯片内部直接跑 RTK（硬解算）
- 或在外部 CPU/DSP 上跑 RTK 算法（软解算）
三、 RTK 输入、输出以及数据要求
3.1 输入
- 卫星原始信号（载波相位、伪距）和基站改正数。
3.2 输出
- 解算状态： 报告当前是 固定解 (厘米级) 还是 浮动解 (分米级)。
-
精确坐标： 以 WGS84 ECEF 笛卡尔坐标 (X,Y,Z) 形式输出最终结果。例如：
(-2848026.741, 4655791.197, 3289435.803)。
3.3 数据要求
相位观测值ϕ
相位观测值测量对信号质量要求极高，微弱遮挡、反射都可能导致 载波相位失锁，使 N 丢失，RTK 随即失效。在 RTK 失效时，伪距仍能工作，但定位精度将 退化到米级。
基站改正数
🔹 1. 单基站 RTK
- 典型形式：一个已知坐标的基准站 + 一个流动站。
- 要求：
- 基准站坐标必须高精度已知（一般要到厘米甚至毫米级）。
- 流动站与基准站距离不要太远，通常 ≤ 10–20 km，否则电离层/对流层残差变大，精度下降。
- 通信链路稳定（无线电、4G/5G、WiFi），基准站差分改正数能实时传给流动站。
- 优点：架构简单，成本低。
- 缺点：覆盖范围有限，基准站挂掉就没法定位。
🔹 2. 多基站（区域 RTK / CORS 网络）
- 典型形式：多个基准站组成网络（CORS：Continuously Operating Reference Stations），流动站连到网络服务中心国内常见的cos服务商有
| 名称 | 特点或服务 / 备注 |
|---|---|
| 千寻位置（Xunqi / Qianxun） | 全国性的 CORS / 高精度定位网络服务商，在测绘、无人机、自动驾驶等领域比较常用。 |
| 中国移动 / 移动 CORS / 高精度定位网 | 基于移动通信网络，提供 CORS / RTK 增强服务。 |
| 华测 / 华测 CORS / FixCM | 华测测绘公司有自己的 CORS 服务（品牌名如 “FixCM”）。 |
| 腾讯网络 RTK / 腾讯定位服务 | 腾讯在地图 / 定位业务上提供网络 RTK 服务。 |
| 六分科技（Sixents） | 提供高精度定位服务、CORS / 差分服务等，面向 IoT / 车载 /测绘领域。 |
| 南方卫星导航 / 南方测绘 | 在 CORS 参考站、网络 RTK、定位增强系统方面有布局。 |
| 地方 / 城市级 CORS 网络 | 比如 宁波市卫星导航定位基准服务系统（NBCORS） 就是地方级 CORS。 |
| 专业设备 /网络解决方案商 | 比如上海艾测电子（提供 CORS 网络系统设备/解决方案）等。 |
- 要求：
- 各基站的坐标要在同一高精度基准框架下（一般统一到国家坐标系，如 CGCS2000、ITRF）。
- 基站间距：常见 50–70 km，太稀疏会影响电离层/对流层建模精度。
- 网络解算中心必须有能力建模大气延迟、钟差残差，并实时生成改正数。
- 优点：
- 流动站不用局限于单一基准站，覆盖范围大。
- 能消除更多大气残差（利用基站网络建模），基准站与流动站的距离可扩展到几十 km。
- 缺点：建设成本高，需要后台计算中心。
需要注意的是，GNSS 接收机本身不具备 4G/5G 模块，它需要外部模块给他输入改正数，一般来说就是地图App不停的通过手机4G/5G网络请求cos服务获取改正数，拿到后再通过GNSS相关接口给到GNSS设备，具体相关分工如下：
| 机构/设备 | 职责类型 | 核心任务 |
|---|---|---|
| RTK 基站提供商 (CORS) | 服务与数据源 | 维护基站网络，计算并以 RTCM 格式 实时播发改正数。 |
| 终端设备 (手机/车载模块) | 网络与数据中转 | 提供 4G/5G 网络连接，接收 CORS 数据。 |
| 手机系统/App | 数据管理与转发 | 维护网络连接，通过 蓝牙/Wi-Fi 或 内部总线 将 RTCM 数据 实时转发 给 GNSS 接收机。 |
| GNSS 接收机 | 计算核心 | 运行 RTK 解算引擎，接收卫星信号和转发的改正数，执行模糊度固定，输出 X,Y,Z 厘米级坐标。 |
小结
RTK 易受遮挡和中断影响，因此高可靠性的定位系统必须结合惯性导航系统 (INS)
- RTK 优先原则： 当 RTK 报告 固定解 时，系统无条件相信并使用其厘米级坐标，同时用它来 校准 INS 的累积误差。
- 惯导桥接： 当 RTK 因失锁或遮挡而失效时，INS 利用其内部的陀螺仪和加速度计接管定位，以 RTK 提供的最后精确位置为起点进行 航位推算，确保定位 连续性。
- 伪距辅助： 在 RTK 失效时，GNSS 伪距数据（即使只有 10 米 精度）也用于辅助惯导，防止惯导误差在纯推算模式下快速累积。
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