● 文 |中國(guó)國(guó)防科技信息中心 王歡 席歡

GNSS高精度、授時(shí)和資產(chǎn)管理解決方案概述
——《GNSS用戶技術(shù)報(bào)告》簡(jiǎn)介之五

● 文 |中國(guó)國(guó)防科技信息中心 王歡 席歡

2016年10月5日，歐洲全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)管理局（GSA）發(fā)布《GNSS用戶技術(shù)報(bào)告》（以下簡(jiǎn)稱《報(bào)告》）?！秷?bào)告》旨在幫助用戶了解接收機(jī)技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)，幫助工業(yè)界制定相關(guān)技術(shù)開發(fā)、采購(gòu)、使用計(jì)劃與決策?！秷?bào)告》主要包括三部分：大眾市場(chǎng)解決方案、交通安全與法律責(zé)任關(guān)鍵產(chǎn)品以及高精度、授時(shí)和資產(chǎn)管理解決方案。本文主要對(duì)高精度、授時(shí)和資產(chǎn)管理解決方案部分進(jìn)行整理，供讀者參考。

GNSS；授時(shí)；資產(chǎn)管理

一、GNSS用戶技術(shù)的主要特征和關(guān)鍵性能參數(shù)

高精度、授時(shí)和資產(chǎn)管理解決方案，包括在每個(gè)特定領(lǐng)域擁有所需關(guān)鍵性能參數(shù)的接收機(jī)和技術(shù)，其中需要高定位精度的領(lǐng)域包括農(nóng)業(yè)、測(cè)繪和建筑等。一方面，這些領(lǐng)域很大程度上依賴一個(gè)或多個(gè)已經(jīng)成熟的定位增強(qiáng)技術(shù)，提供所需的定位精度；另一方面，在地理信息系統(tǒng)/測(cè)繪領(lǐng)域使用免費(fèi)的星基增強(qiáng)系統(tǒng)（SBAS）或差分GNSS（DGNSS）系統(tǒng)，要求定位精度達(dá)到約1m的精度水平。其他應(yīng)用領(lǐng)域包括資產(chǎn)管理、授時(shí)和同步則使用單頻接收機(jī)，因?yàn)閱晤l接收機(jī)已經(jīng)可以為其提供令人滿意的性能。但授時(shí)實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)例外，需要使用非常高等級(jí)的計(jì)量GNSS接收機(jī)。

值得注意的是，最關(guān)鍵的性能參數(shù)種類繁多，而不同的領(lǐng)域需要的關(guān)鍵性能參數(shù)不盡相同。

●對(duì)于農(nóng)業(yè)應(yīng)用來說，關(guān)鍵性能參數(shù)包括：

精度：很多農(nóng)業(yè)應(yīng)用需要較高的定位精度完成農(nóng)業(yè)活動(dòng)，例如機(jī)械控制（播種和變量控制應(yīng)用）。多徑和信號(hào)盲區(qū)問題的緩解將有益于高精度的應(yīng)用需求。

可用性：某些農(nóng)業(yè)活動(dòng)必須在特定的時(shí)間、特定的日期進(jìn)行，在這期間的信號(hào)中斷將造成嚴(yán)重的后果。

強(qiáng)健性：自動(dòng)機(jī)械制導(dǎo)需要考慮安全關(guān)鍵要素，確保農(nóng)業(yè)應(yīng)用免遭潛在的欺騙和干擾影響。

●對(duì)于資產(chǎn)管理、地理信息系統(tǒng)和測(cè)繪應(yīng)用領(lǐng)域，關(guān)鍵性能參數(shù)包括：

完好性：完好性的缺失可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的收費(fèi)或罰款，進(jìn)而破壞整個(gè)應(yīng)用。

強(qiáng)健性：易受干擾或無法檢測(cè)欺騙可能使應(yīng)用失效。

可用性：在地理信息系統(tǒng)/測(cè)繪領(lǐng)域具備可用性至關(guān)重要，因?yàn)樾盘?hào)中斷將造成巨大的損失。

●對(duì)于測(cè)量應(yīng)用領(lǐng)域，關(guān)鍵性能參數(shù)包括：

精度：根據(jù)具體應(yīng)用，可能需要厘米級(jí)的準(zhǔn)確度。

完好性：根據(jù)具體應(yīng)用，完好性的缺失將造成巨大損失。

強(qiáng)健性：某些特定應(yīng)用或?qū)⑹芤嬗谏У奈恢糜涗洝?/p>

可用性：信號(hào)中斷將造成嚴(yán)重的工期延遲。

●對(duì)于建筑工程應(yīng)用，關(guān)鍵性能參數(shù)包括：

精度：取決于具體應(yīng)用，可能需要厘米級(jí)定位精度。

完好性：取決于應(yīng)用，完好性缺失將造成巨大損失。

強(qiáng)健性：取決于應(yīng)用，強(qiáng)健性缺失將造成巨大損失。

可用性：信號(hào)可用性的缺失將造成巨大損失。

●對(duì)于同步授時(shí)應(yīng)用，關(guān)鍵性能參數(shù)包括：

可用性：需要保證全天候、24小時(shí)提供授時(shí)服務(wù)。

強(qiáng)健性：有些應(yīng)用需要考慮安全關(guān)鍵要素，避免潛在欺騙和干擾是必要的。尤其是關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的同步，如電信網(wǎng)絡(luò)、金融、配電系統(tǒng)。

完好性：法律應(yīng)用需要精確的時(shí)間戳。

精度：雖然對(duì)于很多應(yīng)用而言，入門級(jí)接收機(jī)即可滿足精度需求。但是對(duì)于新興應(yīng)用，比如4G/5G電信網(wǎng)和4K數(shù)字視頻廣播（DVB），需要更好的同步授時(shí)精度。而對(duì)于授時(shí)實(shí)驗(yàn)室來說，精度顯然是最主要的參數(shù)，且穩(wěn)定性和精確性必須保持原子鐘水平。

二、GNSS應(yīng)用行業(yè)規(guī)劃

專業(yè)級(jí)接收機(jī)可以細(xì)分為以下幾類：①測(cè)量接收機(jī)（大地測(cè)量級(jí)參考站接收機(jī)和測(cè)量級(jí)接收機(jī)）；②機(jī)械控制接收機(jī)（農(nóng)業(yè)和建筑業(yè)接收機(jī)）；③地理信息系統(tǒng)/測(cè)繪的通用接收機(jī)；④追蹤和監(jiān)測(cè)接收機(jī)（資產(chǎn)管理）；⑤授時(shí)接收機(jī)。

雖然各個(gè)領(lǐng)域使用接收機(jī)的用途不盡相同，且供應(yīng)商來源廣泛，但主要是基于少量制造商生產(chǎn)的GNSS接收機(jī)模塊設(shè)計(jì)生產(chǎn)，模塊是由芯片組成，歸根到底，接收機(jī)是基于極少數(shù)廠商生產(chǎn)的GNSS芯片組。通常，這些芯片組是專有設(shè)計(jì)，它們的更新?lián)Q代推動(dòng)市場(chǎng)向前發(fā)展。每一代最新研發(fā)的芯片組都是基于最新的專用集成電路（ASIC）技術(shù)，盡量滿足多數(shù)應(yīng)用需求并具備模塊級(jí)可擴(kuò)展功能。

模塊，特別是低端模塊，通常不會(huì)利用芯片組提供的所有功能。特別是現(xiàn)代芯片組通常包括強(qiáng)大的微處理能力，模塊可以進(jìn)一步定制，并嵌入到市場(chǎng)特殊性能需求的固件中，同時(shí)，使用制造商提供的認(rèn)證密鑰還可以在購(gòu)買后進(jìn)一步升級(jí)。

1.大地參考站和測(cè)量接收機(jī)

測(cè)地級(jí)參考站接收機(jī)主要用于永久性網(wǎng)絡(luò)（商業(yè)、機(jī)構(gòu)和科學(xué)），支持從日常邊界測(cè)量到地殼形變監(jiān)測(cè)等各種各樣的應(yīng)用。永久性GNSS網(wǎng)絡(luò)的操作員經(jīng)常是新星座的首批使用者，因?yàn)樗麄兿Ｍ谛碌男亲l(fā)射第一顆衛(wèi)星時(shí)或之前，就將接收機(jī)安裝到位。

鑒于專用集成電路和電池技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，便攜式天線和接收機(jī)組合一體機(jī)面世——通常稱之為“智能天線”方式，這種設(shè)計(jì)使功耗降低成為可能，同時(shí)由于其收益可觀，在移動(dòng)測(cè)量接收機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用。此類接收機(jī)一般是由少數(shù)制造商生產(chǎn)銷售，并與其他的地球科學(xué)儀器進(jìn)行縱向集成。這些核心技術(shù)制造商通常也會(huì)將他們掌握的GNSS技術(shù)賣給系統(tǒng)集成商。

2.機(jī)械控制接收機(jī)

機(jī)械控制接收機(jī)可進(jìn)行機(jī)械導(dǎo)引，主要應(yīng)用在土木工程和農(nóng)業(yè)部門。接收機(jī)產(chǎn)品巨大的潛在市場(chǎng)意味著這些產(chǎn)品將根據(jù)特定行業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)。與測(cè)量接收機(jī)一樣，智能天線方式在機(jī)械控制接收機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)廣泛流行，因?yàn)槠錁O大地簡(jiǎn)化了在主承載車輛上的安裝過程。在這種情況下，鑒于主機(jī)能源的可用性，功耗將不是主要的考慮因素。

機(jī)械導(dǎo)引接收機(jī)也與外部控制器（提供人機(jī)接口）、行業(yè)專用控制軟件、車輛控制系統(tǒng)接口一起使用。由于這些導(dǎo)向系統(tǒng)的復(fù)雜性，人們一般直接購(gòu)買一體化的主機(jī)。但是，特別是在農(nóng)業(yè)部門內(nèi)部，根據(jù)生產(chǎn)季節(jié)，在機(jī)器之間移動(dòng)智能接收機(jī)的的關(guān)鍵組件也并非罕見。這些產(chǎn)品的“核心技術(shù)”是由相同的制造商生產(chǎn)的，同測(cè)繪領(lǐng)域的接收機(jī)產(chǎn)品一樣，機(jī)械導(dǎo)引接收機(jī)中使用的“核心技術(shù)”是由相同的制造商生產(chǎn)的，盡管這些產(chǎn)品通過不同的渠道（如農(nóng)業(yè)機(jī)械供應(yīng)商）進(jìn)行包裝、集成并上市。

3.地理信息系統(tǒng)/測(cè)繪、追蹤和監(jiān)測(cè)使用的通用接收機(jī)

用于地理信息系統(tǒng)/測(cè)繪、追蹤和監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的通用接收機(jī)要達(dá)到米級(jí)定位精度，單頻或星基增強(qiáng)系統(tǒng)接收機(jī)產(chǎn)品即能滿足需求。測(cè)繪應(yīng)用要求分米級(jí)的定位精度，使用的主要是測(cè)量級(jí)的接收機(jī)。

針對(duì)通用測(cè)繪和數(shù)據(jù)收集市場(chǎng)的需求，將使用智能天線接收機(jī)，并盡可能采用手持方式。這些產(chǎn)品由公司的同一組人員開發(fā)和銷售，而他們通常與擅長(zhǎng)移動(dòng)計(jì)算方案的集成商合作。

鑒于跟蹤和監(jiān)測(cè)應(yīng)用的精度需求為1～10m，可以使用成本較低的單頻GNSS模塊，其形狀規(guī)格和外在功能的選擇取決于跟蹤單元特定的應(yīng)用和系統(tǒng)。鑒于此，這些領(lǐng)域的市場(chǎng)非常分散，通常是由較小的制造商將其產(chǎn)品集成到大型GNSS接收機(jī)和通信模塊制造商生產(chǎn)的模塊。這些單元通常有特殊要求，如防篡改制造，以滿足主系統(tǒng)的需求。

4.授時(shí)接收機(jī)

授時(shí)參考接收機(jī)使用于昂貴的裝備，如代號(hào)為k的時(shí)間實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生和保持的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間：UTC（k），主要由少數(shù)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制造商、原始設(shè)備制造商或特定領(lǐng)域集成商設(shè)計(jì)和制造。

通用授時(shí)接收機(jī)（板卡、模塊、智能天線）主要由大多數(shù)GNSS技術(shù)提供商或組件制造商提供。這些接收機(jī)通常由專業(yè)公司集成在專用的T/S終端（和所有需要的接口），特別是針對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施同步處理的產(chǎn)品。

三、雙頻接收機(jī)將顯著提升精度和完好性

1.采用多星座模式

同其他兩個(gè)領(lǐng)域相比，專業(yè)領(lǐng)域接收機(jī)支持的星座最多。由于測(cè)量、地理信息系統(tǒng)/測(cè)繪、建筑和農(nóng)業(yè)市場(chǎng)范圍相對(duì)較小，且產(chǎn)品使用周期較長(zhǎng)。那么，與大眾市場(chǎng)和交通市場(chǎng)相比，接收機(jī)更新?lián)Q代更需具有前瞻性和持久性。同時(shí)，再加上高性能（準(zhǔn)確性、完好性和其它性能）的需求，形成了對(duì)多星座的早期支持。

當(dāng)前，制造商產(chǎn)品生產(chǎn)線中的大多數(shù)產(chǎn)品均能夠支持多個(gè)星座。然而，產(chǎn)品的生命周期過長(zhǎng)就意味著許多僅能支持GPS星座的早期產(chǎn)品仍在使用。從成本和功耗兩方面考慮，車隊(duì)和資產(chǎn)追蹤應(yīng)用通常使用僅支持GPS的產(chǎn)品，而低精度地理信息系統(tǒng)/測(cè)繪接收機(jī)則具有星基增強(qiáng)系統(tǒng)功能。

2.采用多頻模式

在測(cè)量領(lǐng)域使用的雙頻接收機(jī)需具備高精度要求（＜5cm）。未來，三頻接收機(jī)將變得越來越重要。永久性參考站接收機(jī)將能夠接收“視野內(nèi)所有的衛(wèi)星和信號(hào)”，用于支持所有類型的處理和移動(dòng)接收機(jī)。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，特別是對(duì)于機(jī)器控制等應(yīng)用需要相當(dāng)高的精度，這意味著從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，雙頻接收機(jī)成為現(xiàn)實(shí)需求。如果Galileo商業(yè)（CS）服務(wù)在市場(chǎng)上被采用，那么，三頻接收機(jī)將極有可能得到普及。

從成本因素出發(fā)，地理信息系統(tǒng)/測(cè)繪、追蹤和監(jiān)測(cè)通常采用單頻接收機(jī)。對(duì)于依賴集成電源的追蹤器，最重要的驅(qū)動(dòng)因素是將能耗降到最低。同步和授時(shí)領(lǐng)域主要采用單頻接收機(jī)。但時(shí)間轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)室接收機(jī)（計(jì)量裝備）是一個(gè)例外，它使用所有可用的頻率和信號(hào)。

四、典型先進(jìn)接收機(jī)分析

1．GNSS通道數(shù)量

在典型的體系結(jié)構(gòu)中，接收機(jī)向每個(gè)跟蹤信號(hào)（代表一個(gè)頻率和來自單獨(dú)衛(wèi)星的信號(hào)分量）分配一個(gè)通道。盡管目前的設(shè)備已經(jīng)可以支持約12個(gè)通道，但能夠支持更多通道的接收機(jī)將成為未來的發(fā)展趨勢(shì)。半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展同樣也在推動(dòng)接收機(jī)向前發(fā)展。因此，盡管典型數(shù)值要求是能處理200個(gè)信道，但現(xiàn)有的一些測(cè)量接收機(jī)已能夠處理高達(dá)864個(gè)信道。這使得接收機(jī)能夠支持所有現(xiàn)有的和計(jì)劃中的星座和頻率，包括星基增強(qiáng)系統(tǒng)。

鑒于受益于多頻信號(hào)處理，接收機(jī)可以消除GNSS信號(hào)中的頻率相關(guān)誤差，提高接收機(jī)精度。典型的示例是電離層延遲的校正，因?yàn)檫@是造成整體測(cè)量誤差的主要因素。然而，在成本、尺寸、功耗、性能、信號(hào)、頻帶濾波，以及模擬電路質(zhì)量中則需權(quán)衡得失。

2.增強(qiáng)服務(wù)

從技術(shù)的角度來說，用戶對(duì)關(guān)鍵性能參數(shù)的應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)了商業(yè)GNSS增強(qiáng)服務(wù)的出現(xiàn)。比如，如果沒有類似公開增強(qiáng)服務(wù)性能的服務(wù)，農(nóng)業(yè)機(jī)械制導(dǎo)或測(cè)量應(yīng)用所需的精度將無法實(shí)現(xiàn)。歷史上，載波相位差分技術(shù)實(shí)現(xiàn)了這一需求。今后，精密單點(diǎn)定位技術(shù)將為之持續(xù)提供增強(qiáng)服務(wù)。這意味著現(xiàn)有的專業(yè)GNSS接收機(jī)包含了可接收商用DGNSS服務(wù)的L頻段數(shù)據(jù)鏈接收機(jī)、超高頻數(shù)據(jù)鏈或者蜂窩無線電模塊，用于支持載波相位差分技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)載波相位差分技術(shù)服務(wù)。相關(guān)的定位求解算法和有條件訪問功能，需要增加固件才能實(shí)現(xiàn)上述能力。

3.電源和機(jī)載通信

不同于大眾市場(chǎng)，專業(yè)應(yīng)用接收機(jī)通常能夠接入電源，將功耗降低也不是問題。這使得接收機(jī)能在不用考慮能耗的情況下，能夠處理更多的GNSS頻道。其中，典型案例是針對(duì)便攜式土地測(cè)量設(shè)備、測(cè)站設(shè)置和地理信息系統(tǒng)/繪圖市場(chǎng)的專業(yè)接收機(jī)，以及一些沒有安裝外接電源的資產(chǎn)管理模塊。

為了支持載波相位差分技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)載波相位差分技術(shù)和衛(wèi)星遞送的實(shí)時(shí)精密單點(diǎn)定位服務(wù)，現(xiàn)代化的GNSS接收機(jī)為這些市場(chǎng)（比如測(cè)量和農(nóng)業(yè)）設(shè)計(jì)并提供了集成的數(shù)據(jù)鏈能力，且可以通過下列的一種或多種方式實(shí)現(xiàn)：特高頻無線電波數(shù)據(jù)鏈調(diào)制解調(diào)器、3G或4G蜂窩數(shù)據(jù)鏈模塊以及L頻段移動(dòng)衛(wèi)星服務(wù)數(shù)據(jù)鏈接收機(jī)。

4.天線

典型的測(cè)量、參考級(jí)或機(jī)械控制接收機(jī)將利用外部安裝的天線，通常包括一個(gè)低噪放大器和一些射頻濾波降低饋線損耗，還可以采用許多減輕多徑干擾的技術(shù)。未來，相控陣天線復(fù)雜的零增益控制可作為一種普遍的方法來克服有意或無意的干擾造成的影響。對(duì)便攜式單元來說，天線通常集成在GNSS接收機(jī)中。

五、發(fā)展趨勢(shì)

1.技術(shù)發(fā)展將使低成本接收機(jī)具備厘米級(jí)測(cè)量精度

在高精度、授時(shí)和資產(chǎn)管理解決方案中使用GNSS的主要技術(shù)趨勢(shì)和前景受以下因素影響：①高精度解決方案（比如多星座、多頻、Galileo CS高度）的顯著改善;②低成本設(shè)備可用性的增加（比如高性能手持設(shè)備、支持星基增強(qiáng)系統(tǒng)的設(shè)備、更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的GNSS 載波相位差分技術(shù)解決方案）。而只考慮高精度解決方案的情況是：①精密單點(diǎn)定位技術(shù)的采用；②將GNSS集成到農(nóng)場(chǎng)管理系統(tǒng)中的其他技術(shù)（激光雷達(dá)、激光掃描儀、遙感和機(jī)器人）。

專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ω呔扔泻芨咝枨蟆Ｔ诖蠖鄶?shù)情況下，多星座能極大地幫助確保接收機(jī)滿足高精度需求。專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域使用的大多數(shù)（85%）接收機(jī)已經(jīng)安裝至少可以跟蹤兩個(gè)星座（40%可以跟蹤4個(gè)全球星座）的軟件。

此外，Galileo CS服務(wù)和GPS L5頻段的引入，將使高精度需求獲得三頻接收機(jī)解決方案。這將能夠顯著減少精密單點(diǎn)定位和差分技術(shù)的收斂時(shí)間。

未來，具備三頻能力的大地測(cè)量參考站、測(cè)量和機(jī)械控制接收機(jī)的重要性將大大增加。由于這些接收機(jī)和增強(qiáng)服務(wù)綜合使用，服務(wù)供應(yīng)商將需要一段時(shí)間來升級(jí)自身的網(wǎng)絡(luò)、改正格式和算法，并在新的服務(wù)上線之前進(jìn)行測(cè)試。這也是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在一些國(guó)家提供升級(jí)服務(wù)的原因，確保供應(yīng)商在新星座初具規(guī)模時(shí)提升效益，且終端滿足用戶需求。

在地理信息系統(tǒng)/測(cè)繪通用接收機(jī)領(lǐng)域，專業(yè)用戶傾向于使用消費(fèi)級(jí)手持設(shè)備，比如使用智能手機(jī)或平板電腦來進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取和資產(chǎn)管理任務(wù)?；蛘?，這些設(shè)備和專業(yè)接收機(jī)相連，在保持高精度和穩(wěn)定性的同時(shí)，為用戶提供舒適性和友好性服務(wù)，并節(jié)省手機(jī)和平板電腦的耗電。GNSS接收機(jī)價(jià)格下降、精度提高，將地圖轉(zhuǎn)變得更人性化。

基于GNSS單頻實(shí)現(xiàn)的資產(chǎn)和車隊(duì)管理接收機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)成熟，對(duì)性能需求的條件降低。但是，不久的未來雙頻接收機(jī)將能夠?qū)崿F(xiàn)，且得到廣泛應(yīng)用。

與此同時(shí)，授時(shí)實(shí)驗(yàn)室接收機(jī)將繼續(xù)與大地測(cè)量接收機(jī)（所有信號(hào)）共享許多性能。而且，在關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施中使用的T/S接收機(jī)將采用多星座甚至雙頻模式，并逐漸采用驗(yàn)證功能。最后，高精度的需求（4G和5G電信，DVB-T）將極有可能推動(dòng)雙頻信號(hào)的應(yīng)用。

2.精密單點(diǎn)定位和集成解決方案正在農(nóng)業(yè)和測(cè)量領(lǐng)域興起

（1）精密單點(diǎn)定位的興起

載波相位差分技術(shù)領(lǐng)域的變化體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①載波相位差分技術(shù) GNSS接收機(jī)“板卡”的普及；②在GNSS衛(wèi)星能見度的熱點(diǎn)區(qū)域，中國(guó)是載波相位差分技術(shù)解決方案快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)之一；③由一些國(guó)家測(cè)繪機(jī)構(gòu)與商業(yè)供應(yīng)商運(yùn)營(yíng)的主動(dòng)和被動(dòng)參考站與載波相位差分技術(shù)參考站網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用；④由于市場(chǎng)飽和以及新興的精密單點(diǎn)定位解決方案的激烈競(jìng)爭(zhēng)，載波相位差分技術(shù)GNSS接收機(jī)價(jià)格顯著降低。

上述因素推動(dòng)了厘米級(jí)水平/垂直精度的低成本、雙頻（L1/E1和L5/E5）接收機(jī)的興起。這些接收機(jī)的廣泛使用也使得載波相位差分技術(shù)廣泛應(yīng)用到一系列高精度應(yīng)用中。同時(shí)，特別是在實(shí)施環(huán)境中，盡管精密單點(diǎn)定位解決方案存在挑戰(zhàn)，但作為DGNSS解決方案的替代品，仍然得到越來越多的認(rèn)同，且在亞米級(jí)精度用戶中流行。對(duì)于沒有載波相位差分技術(shù)支持的運(yùn)行環(huán)境中（如遠(yuǎn)洋環(huán)境）的用戶來說更是如此，在一些沒有永久性網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)，投資載波相位差分技術(shù)系統(tǒng)的成本要高于精密單點(diǎn)定位解決方案，前者需要2臺(tái)接收機(jī)和1條數(shù)據(jù)鏈路，而后者只需要1臺(tái)接收機(jī)。因此，在厘米級(jí)精度應(yīng)用中，盡管載波相位差分技術(shù)能夠提供實(shí)時(shí)解決方案，且仍舊是首選方案，但精密單點(diǎn)定位解決方案因其設(shè)備需求量小以及全球可用的特性，將成為極具潛力的替代方案。

（2）GNSS及其互補(bǔ)技術(shù)的集成解決方案

專業(yè)部門（測(cè)量和建筑）由于受到嚴(yán)格需求的影響，在采用創(chuàng)新技術(shù)方面往往具有一定的前瞻性。在過去幾年中，一些“工具”已經(jīng)為高精度用戶使用：① 3D激光掃描儀?？蓮撵o態(tài)位置掃描水平和垂直場(chǎng)地，3D掃描儀收集用于建筑或土地的數(shù)字3D模型密集點(diǎn)云。②全站儀。使用激光器紅外光束和電子數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，經(jīng)緯儀用于電子計(jì)算厘米級(jí)精度的距離。全站儀的機(jī)器版本已處于使用狀態(tài)，允許測(cè)量人員進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。③激光雷達(dá)和攝影測(cè)量攝像頭。通常安裝在飛機(jī)上，激光雷達(dá)通過照射不同的目標(biāo)計(jì)算光的反向散射進(jìn)行測(cè)量。使用不同波長(zhǎng)的激光雷達(dá)可以創(chuàng)建精巧的3D點(diǎn)云模型，并從不同角度進(jìn)行展示。

GNSS接收機(jī)將上述技術(shù)進(jìn)行集成，提供測(cè)量所需的傳感器坐標(biāo)，包括初始位置和坐標(biāo)的進(jìn)一步測(cè)量。這適用于水文測(cè)量（多波束測(cè)深儀+慣性測(cè)量單元+GNSS）、油氣管道的基礎(chǔ)設(shè)施可視化（激光雷達(dá)+GNSS+慣性測(cè)量單元）、地籍測(cè)量（全站儀+GNSS）和地理參考激光掃描數(shù)據(jù)收集（陸地、機(jī)載和移動(dòng)）。

（3）GNSS是綜合農(nóng)業(yè)管理的支柱

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域受到技術(shù)影響后最明顯的趨勢(shì)是將數(shù)據(jù)和技術(shù)集成為全方位解決方案。這種互補(bǔ)的解決方案已經(jīng)上市，包括衛(wèi)星遙感技術(shù)、眾多農(nóng)業(yè)實(shí)踐中無人機(jī)的使用、以及連通性（大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)、未來互聯(lián)網(wǎng)解決方案的部署均可在高度數(shù)字化和互聯(lián)框架中顯現(xiàn)）。

綜合農(nóng)場(chǎng)管理收集、處理、存儲(chǔ)和提供管理現(xiàn)代農(nóng)場(chǎng)所需的數(shù)據(jù)。GNSS將數(shù)據(jù)鏈接到特定的地理坐標(biāo)中，并提供地理位置、跟蹤和定位，起著至關(guān)重要的作用。

農(nóng)場(chǎng)作物空間和時(shí)間變異性數(shù)據(jù)中使用的技術(shù)不同，這些技術(shù)都將為農(nóng)民提供決策制定和管理策略。綜合農(nóng)場(chǎng)管理解決方案在這方面結(jié)合了實(shí)時(shí)建模和數(shù)據(jù)收集，該方法使農(nóng)場(chǎng)顧問能夠開發(fā)專用的解決方案，幫助個(gè)體農(nóng)場(chǎng)或者集體農(nóng)場(chǎng)作出更好的決策。GNSS是構(gòu)成這種綜合管理系統(tǒng)的關(guān)鍵，能夠?qū)崿F(xiàn)收集數(shù)據(jù)的“特定場(chǎng)地”的范圍，并將其歸入管理戰(zhàn)略。

盡管這種綜合解決方案日漸流行，但仍然存在許多挑戰(zhàn)，具體需求包括開發(fā)數(shù)據(jù)管理的新商業(yè)模型，發(fā)展共享和開放的數(shù)據(jù)源，處理數(shù)據(jù)所有權(quán)問題并構(gòu)建用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的IT基礎(chǔ)設(shè)施。