一、GNSS高精度、授時技術的主要特征和關鍵性能參數

GNSS高精度、授時領域用戶對解決方案時效性、準確性和可靠性有嚴格要求。

1.高精度、授時和時間同步用戶的主要特征

從建筑工地到葡萄園，從海上測量船到電信網絡，專業(yè)用戶使用GNSS解決方案作為他們進行高精度定位和精確授時的首選方案。每種用戶有不同的操作要求，這依賴于先進的接收機提供的不同性能參數來實現。

（1）農業(yè)領域

GNSS是幫助農民提高其農業(yè)活動的生產率和盈利能力、改善其農場管理的關鍵技術。GNSS還幫助他們減少環(huán)境影響，并遵守現行立法和監(jiān)管規(guī)定。通過為農業(yè)設備精確定位，并經常與諸如GIS、遙感(通過衛(wèi)星或無人機)和機器視覺等其他技術相結合，GNSS可使拖拉機實施精確操縱和通行軌跡重疊最小，在整個領域不同的費率下精確地進行農業(yè)投入，檢索地理定位數據，可以更有效地監(jiān)測產量。

（2）測繪領域

作為GNSS解決方案的高級用戶，測繪專業(yè)人員正受益于接收機技術的顯著改進，例如在多星座GNSS時代到來后信號的高可用性、價格下降和多重可用性。包括土地測量(地籍、建筑和礦山)、測繪和海洋測量(海洋地籍、水文和海洋測量)在內的若干部門受益于基于GNSS的高精度解決方案的推廣。多星座和多頻接收機以及各種差分校正技術(SBAS、RTK和DGNSS)和精密單點定位（PPP），是目前測繪部門的首選方案。

（3）授時和同步

電信、能源和金融運營商使用GNSS作為精確的授時和時間同步參考源。電信行業(yè)是最大的用戶，5G技術宏偉的計劃將需要比以往任何時候都更好的時間同步精度。新的監(jiān)管框架要求金融運營商同步他們的計算機系統，同時通過更好的時間同步，能源網絡將變得更加有效。對于所有應用來說，一個常見的驅動因素是更好的魯棒性和適應性。

2.高精度應用的關鍵性能參數

關鍵性能參數很大程度上取決于所完成的特定應用。

（1）精度

對于不同的操作，精度要求從米到亞米到厘米不等。它通過部署多星座和多頻接收機以及利用RTK、PPP、SBAS或其組合來實現。某些農業(yè)活動(例如，固定道)不僅要求通行精度，而且對逐年累積誤差(GNSS漂移)提出了要求。

（2）可用性

特別是在信號接收環(huán)境變差或農村地區(qū)，可用性變得至關重要。

（3）首次定位時間

改進的“首次定位時間”和（重新）收斂時間轉化為在測量項目上花費的總時間減少，隨后可降低成本。

（4）完好性

完好性對生命安全(和設備)應用(即機械控制)至關重要，并且與資本密集型應用(例如采礦和海上應用)相關。

（5）連續(xù)性

連續(xù)性對于將由于衛(wèi)星接收信號不良導致的運行停機時間減到最小至關重要(例如，海洋工程)。

3.授時和時間同步應用的關鍵性能參數

除了準確性、連續(xù)性和可用性之外，授時和時間同步最重要的參數是完好性和魯棒性，以提高整個系統對GNSS系統故障、干擾或欺騙的保護和恢復能力。

二、GNSS應用行業(yè)規(guī)劃

高端的專業(yè)市場用戶推動接收機性能更優(yōu)，使所有用戶從中受益。

1.高精度型接收機

高精度領域的專業(yè)用戶是尖端技術創(chuàng)新的早期采用者，其中GNSS發(fā)揮著關鍵作用——既是當前解決方案的核心，也是其發(fā)展的驅動力。最昂貴、最復雜的解決方案首先在高端測量應用中進行測試和采用，這些方案一旦變得經濟可承受，才進入其他領域的市場。資本密集型產業(yè)(如采礦、石油和天然氣以及大規(guī)模農業(yè))中的參與者更加強調高精度，加大尖端技術投資，推動研發(fā)生產出更先進的接收機(例如用于機械控制)。

高精度價值鏈由商業(yè)增強服務供應商、部件制造商(接收機、天線、集成解決方案等)、系統集成商和應用或增值服務提供商組成，為廣泛的專業(yè)用戶提供服務，同時也為許多簽約終端客戶工作服務。一些持有各種應用解決方案的跨國公司正在領導全球價值鏈的各種“鏈接”。在接收機和部件制造商中，目前的公司提供一整套服務于不同高精度市場的產品，包括具有商業(yè)利益的解決方案。同時，網絡RTK服務和商業(yè)增強解決方案（PPP和DGNSS）持續(xù)增長。

2.授時和時間同步型接收機

GNSS提供了一個獨特的授時和時間同步（T&S）用戶通信，用以實現全世界的免費和高精度時間和同步方案。GNSS已經很快被T&S領域用戶采用，特別是在關鍵的操作方面，甚至被視為遠程通信技術的一種突破。

T&S價值鏈由GNSS芯片生產商、GNSS授時產品制造商、設備經銷商、系統集成商和網絡操作者組成。GNSS 授時產品制造商的產業(yè)布局圖由知名的國際參與者組成，他們提供包括用于商業(yè)應用的OEM板到用于極為重要應用的高端產品在內的一系列產品。

三、接收機性能

廣泛采用多星座和多頻接收機可獲取較高的精度（如圖1、2、3、4）。

圖1 GNSS接收機可接收頻率能力（接收機支持頻段的比例）

圖2 GNSS接收機可接收星座能力（接收機可跟蹤星座的比例）

圖3 GNSS接收機可跟蹤1,2,3或4個頻率比例

圖4 GNSS接收機可跟蹤1,2,3或4個星座比例

1.采用多星座模式

幾乎所有高精度細分領域的用戶都受益于使用多星座接收機。這包括提高可用性(特別是在信號衰減的環(huán)境、城市峽谷或農村地區(qū))、更快地求解模糊度、獲得更大的覆蓋范圍(尤其是北緯地區(qū))、增加的適應性(特別是對授時用戶)和改進的衛(wèi)星幾何因子。因此，目前針對專業(yè)應用的絕大多數接收機能夠處理至少兩個星座的信號，而40%具有跟蹤四個星座的能力。

2.采用多頻模式

只有使用多頻接收機，才能滿足一些對精度要求很高的應用場合（包括農業(yè)應用中的自動轉向和多次測量操作）。這是通過從位置計算中消除電離層誤差和有效減少多徑效應來實現的。同樣地，采用伽利略E5、GPS L5以及伽利略E6使得三頻接收機類型增多，使得PPP和差分定位的收斂時間顯著減少。使用三頻接收機的另一個好處是增加了抗干擾的能力。

在授時領域，一些GNSS授時產品目前采用雙頻技術（具有L1/E1+L2的雙頻技術占據主導地位，采用L1/E1+L5/E5的雙頻產品減少）。在高端應用中也采用雙頻技術提高精度和增強魯棒性。然而，盡管預計未來五年會有所增長，目前采用雙頻接收機的市場滲透率仍然較低。當前，在專業(yè)市場中具備三頻處理能力的接收機數量不斷增加(例如，超過20%的接收機采用L1/E1+L2+L5/E5)。

四、影響接收機的因素

1.定位性能和星座現代化對GNSS接收機設計的影響

（1）各類高精度接收機設計

影響該領域接收機的因素包括功能、重量、魯棒性和成本之間的最佳平衡等。此外，接收機對于其預期應用的適應性是至關重要的，分為以下四類：

·靜態(tài)測量型GNSS接收機（2-3mm）：主要為記錄靜態(tài)GNSS觀測量并進行后處理而開發(fā)，每個芯片組提供標準功能（很少情況作為升級選項）。這類接收機的其他影響因素是提供足夠的存儲空間、高容量的內部電池以及連接到外部電源和天線的可能性。具有模塊化設計的靜態(tài)觀測接收機幾乎只在測繪和GNSS基礎設施部門使用。

·實時動態(tài)（RTK）接收機（8mm至實時2cm）：專用于RTK/NRTK測量。該類接收機通常是集成設計且重輕，配備緊湊的內部和/或外部數據鏈路UHF/蜂窩調制解調器，并且通常用于測繪、農業(yè)、建筑、制圖和GIS。大多數RTK接收機也支持靜態(tài)測量，作為標準或升級選項。附加傳感器(例如，電子氣泡傳感器、傾斜傳感器)與接收機-天線本體的集成便于操作和精度要求。

·PPP接收機（5-30cm的實時接收機）：用于農業(yè)和海洋領域的接收機，但最近被引入用于建設、測繪和GIS的高端芯片組。通過采用實時PPP技術，達到了要求的精度水平。一個重要的影響因素是接收機內的集成衛(wèi)星L頻段和/或蜂窩數據鏈路。

·差分GNSS（DGNSS）接收機（30 cm及優(yōu)于30 cm）：典型的農業(yè)接收機和大多數測繪和GIS接收機。

（2）天線設計結合了幾種新的策略以實現最大精度

傳統上，高精度的GNSS天線是有源的，并包括低噪聲放大器（LNA）和同軸連接端口到接收機。信號多徑問題通過各種多徑信號的偏轉或吸收等專項技術來解決。多徑信號的偏轉技術多用于扼流圈天線，多徑信號吸收通過特殊的低功耗組件實現。針對伽利略E6商業(yè)服務信號，目前在許多新的天線模型（和芯片組）中都有所體現。為了利用伽利略E5信號（在更寬的帶寬上的容量），在個人和學術領域出現了一個新的趨勢：開發(fā)更適合于高精度應用的螺旋GNSS天線。此外，最近還引入了對近銥星頻段和日本LTE信號的附加濾波。另一個創(chuàng)新特征是天線體內的模數轉換器(A/D)的集成，通過USB提供新的方便類型的連接。

（3）與信道收斂關聯的性能

已經證明，相關信道的數目與初始化速度（RTK）和收斂速度（PPP）之間是有關聯的，這持續(xù)引導著GNSS ASIC芯片的功能設計。超大規(guī)模的集成使得每個通道的計算量顯著減少，因此超過400-500個通道芯片組正在成為主流。

2.為特殊需求開發(fā)的GNSS授時功能

GNSS授時接收機包括從商業(yè)應用的OEM板到機箱機架中的高端最終解決方案。每個解決方案都是為了確保在特定目標市場中的最佳價值訴求而開發(fā)的。因此，需要完成大量的設備選擇，并且設備之間的選擇通常是在精度需求、保留能力、接口和成本之間的權衡。

（1）在選擇授時解決方案時，精度水平和保持能力是要考慮的關鍵因素

在能較好地接入GNSS信號的條件下，授時解能達到大約50ns的時間精度和±1×10-12的頻率精度。除了尺寸有不同要求外，用于商業(yè)應用的高端授時解決方案和OEM卡提出了獨特的時間保持能力。保持振蕩器對設備性能和價格有重要影響，一個基本的OCXO振蕩器可接受的性能延時是保持運行3～4小時，而原子鐘可以實現4～5個月以上，滿足例如電信“初級參考時鐘（PRTC）”的要求規(guī)范。振蕩器的選擇通常占解決方案總成本的10%至50%。

（2）接口和協議影響整個網絡的性能

GNSS授時接收機通常提供模擬信號接口（10MHz和1PPS）以及串口。最廣泛使用的接口是IRIG-B輸出或NMEA+PPS端口，它們提供接近1s的精度，但是僅用于點對點連接。

此外，高端GNSS接收機還提供以太網接口。在這種配置中，GNSS接收機作為時間提供者，包括通過以太網鏈路分配時間的網絡協議。這種方法的主要優(yōu)勢在于，GNSS授時解決方案可以把時間分布在長距離和大量單元上。性能與使用的協議（SNTP、NTP或PTP）、網絡體系結構以及與設備連接的客戶端數量顯著相關。例如，一個NTP服務器可以處理多達100000個客戶端。

五、驅動因素和發(fā)展趨勢

1.GNSS信號結構和芯片設計的現代化給測量領域帶來巨大效益

測量級GNSS接收機設計的趨勢總是與芯片技術的發(fā)展及所有GNSS星座的現代化密切相關。測量領域接收機的獲益可以概述如下：

（1）GNSS方法和服務的發(fā)展

所有主要的GNSS測量組件制造商都在集成所有的GNSS頻段，包括沒有公開的ICD(例如，北斗B3、GLONASS L3 CDMA和伽利略E6)的信號。這對三載波模糊度分辨率(TCAR)和超寬巷算法有利，可使得首次定位時間TTFF(RTK)快速解算、PPP算法更快收斂、電離層效應消除得更好等。

組件制造商本身正在成為PPP服務提供商，或者與這些服務提供商合作，并因此在其芯片組中嵌入專用的專有功能（例如，RTX和OmniSTARTrimble；TerraStar-Novatel、Sep.rio、Leica Geosystems；StarFire-Navcom），從而在單個芯片中可提供RTK和PPP的最佳組合。這種方法對于在沒有足夠的蜂窩覆蓋(邊遠地區(qū)、邊遠地區(qū)等)而無法進行NRTK解算的區(qū)域進行測量是非常實用的，但是高精度的衛(wèi)星L頻段修正信號為測量工作者提供了即可獲得的備選方案。

（2）對影響接收機精度的因素進行優(yōu)化所帶來的益處

一些組件制造商在其產品中使用的信道大幅增加，現在單個芯片中的可用信道400～500多個，這足以支持所有當前的GNSS星座和信號。除了提供大量的可用信道外，標準的高精度芯片還可連接單個天線、用于確定航向的雙天線或用于在動態(tài)或受限環(huán)境中進行完全3D定位的雙天線+慣導INS。大多數測量接收機都具有內置的蜂窩網絡連接功能，該功能提供對NTRIP施法服務的無縫訪問，或通過TCP/IP進行RTK校正解算。

抗干擾、干擾檢測和多徑抑制技術的發(fā)展，為在具有大量噪聲信號的城市地區(qū)進行測量提供了便利。

主要部件制造商不斷開發(fā)更好的算法，并將其用于多路徑消減和GNSS信號中斷期間進行持續(xù)跟蹤。降低功耗和延長產品壽命是提升測量級GNSS芯片組的設計的另一個指標。隨著數據存儲容量達到16-32GB，產生大量數據的靜態(tài)GNSS測量或其他應用不依賴于其他設備，并且能夠防止數據丟失。

（3）優(yōu)化用戶接口界面

與幾年前不同，目前測量領域GNSS OEM芯片的部件制造商都提供用戶友好的網絡接口界面。這使得遠程控制接收機成為可能，例如，監(jiān)視其狀態(tài)與配置、檢查固件更新、管理安全訪問級別等。一些接收機具有內置的云連接，提供現場和辦公室之間的無縫數據交換（通過FTP推送），甚至提供盜用密碼保護。測量級接收機通常配備有作為標準運行時環(huán)境的LINUX操作系統。這提供了許多智能選項，包括通過在一些智能天線和模塊化接收機設計中可通過LED顯示器操作。

（4）增強多傳感器集成

越來越多的制造商將電子氣泡、測斜儀、陀螺傳感器和磁強計集成設計到接收機中，在必要時提供傾斜測量選項。因此，許多測量應用的能力已經顯著提高，而且最近甚至可以在以前不可能的環(huán)境(例如建筑密集的城市地區(qū))中達到要求的精度。

（5）降低價格

在用戶對多功能需求的推動下，手持式、模塊化和智能天線接收機設計之間的分工繼續(xù)主導著GNSS測量市場。然而，性價比在不斷提高，尤其是隨著中國接收機制造商進入市場，通過GNSS+INS進行全三維定位變得越來越便宜。測量級GNSS接收機現在價格低于4000歐元。此外，許多政府擁有的NRTK網絡的趨勢是免費或以低價提供無限制的高精度服務。

2.通過大眾市場設備提供高精度服務呈現增長趨勢

云計算在高精度領域應用：基于云的GNSS數據校正服務以及軟件定義無線電(SDR)技術用于大眾市場設備是創(chuàng)新的多用途高精度接收機的發(fā)展趨勢，這是IT領域發(fā)展的直接結果。許多公司在云中提供經濟可行的高精度GNSS校正服務，可用于專業(yè)或通用設備。這些服務被稱為“定位即服務”(PAAS)。

3.即將到來的免費高精度服務的新機遇

基于GNSS的解決方案在高精度領域的發(fā)展由以下因素驅動：性能要求、不斷增加的競爭對價格造成顯著的壓力，以及需要充分利用不同技術(包括IMU、LIDAR等)的集成解決方案。因此，尋求分米到厘米精度的用戶主要應用RTK解決方案，或者當這些解決方案不可用時(例如在海洋環(huán)境或在缺乏RTK網絡的接入的農村地區(qū))，可以使用PPP。考慮到持續(xù)獲得高精度解決方案的重要性，從提供這種基于PPP的服務使得使用Galileo HAS得到的好處包括：

·接收機水平定位精度為20cm。

·全球覆蓋，包括高緯度地區(qū)。

·使用Galileo E6數據信道進行增強消息廣播。

·通過電離層校正減少收斂時間，實現區(qū)域精度增強。

根據一些歐盟國家CORS網絡或區(qū)域系統（例如QZSS）發(fā)展趨勢，將免費提供該服務。預計這種方法將為創(chuàng)新服務和商業(yè)模式帶來新的機會。

4.專業(yè)級接收機應具備的性能

在高精度應用領域中，所有組件制造商的一個持續(xù)趨勢是為每個工作流程提供和增強特定的解決方案，主要通過將通用芯片嵌入和集成到各種設計中，可用于不同的場合。

（1）測量

用于測量的解決方案的特點通常是集成化設計（接收機、天線和控制器）或智能天線設計（僅接收器和天線）。接收機采用多頻率、多星座的GNSS芯片、Tx/Rx內部射頻和/或蜂窩調制解調器來接收/發(fā)送(移動站或基站)RTK/N-RTK校正。

電源通過至少一個可充電電池提供，在某些情況下通過外部電源提供。目前的趨勢是集成附加的傳感器（電子氣泡，測斜儀），這提高了現場測量效率。高端測量接收機能夠通過IP和L頻段進行專用PPP校正輸入（取決于部件制造商的策略）。在軟件方面，測量GNSS解決方案還提供用戶友好的功能，可用于測量、監(jiān)視和建立具有坐標系和基準轉換的數據庫。

（2）農業(yè)

農業(yè)的特點是使用智能天線機控GNSS設備。高精度能力由單個RTK基站（通常為模塊化設計）、與CORS網絡的連接或IP/L頻段、EGNOS和PPP服務提供。智能手機和手持GNSS接收機發(fā)揮著互補作用，通常用于從米到分米精度的田地調查。雖然接收機設計與其他部分沒有顯著差異（通用芯片用于相同的多頻率和多星座支持、信道可用性等），但專門針對該領域的每個主要任務開發(fā)大量軟件解決方案，包括土地準備、種植和播種、噴施、灌溉、收獲、供水管理等。由于所有GNSS接收機的基于云的遠程控制對于最大限度地實現現場生產至關重要，因此該類型GNSS接收機設計的趨勢是豐富的連接和通信功能。

（3）施工：工程、機械控制和船舶

這類GNSS解決方案的主要趨勢是在所有相關的工作流程——現場、機器/船舶和辦公室——之間提供全連接。接收機配備有寬帶WiFi、基于云的服務管理和其他連接服務。主要接收機特性由操作環(huán)境的性質決定。接收機裝在金屬（通常是鎂）箱子里，這些箱子符合最嚴格的工業(yè)和軍事振動和水/灰塵保護試驗。這些堅固的接收機可用作模塊化或智能天線。機器控制GNSS接收機通常配備智能天線，支持與操作員艙內控制器的電纜連接，在操作艙內對機器的儀器進行手動或自動液壓控制。

海洋建設接收機還具有完成一些特定任務的特征，需要實時數據傳輸(通常通過NMEA-0183和/或1PPS的多端口輸出)到聲納，衛(wèi)星電話信號(例如銥)的射頻濾波，這些信號是船上GNSS信號以及離岸特定的L頻段PPP服務中斷的常見原因。

（4）GNSS信號監(jiān)測

用于評估電離層及其對關鍵GNSS應用(例如，在地球磁極附近地區(qū)的航空)的消極影響的科學應用，特別是在其最近的活動狀態(tài)(第24次太陽活動峰年)期間，正在促進特定GNSS解決方案的發(fā)展。專用的高速率(高達50Hz)數據記錄、具有幅度和相位閃爍指數輸出的多頻芯片和總電子含量(TEC)監(jiān)測能力被設計成滿足這個小而重要的領域的需求。

（5）CORS網絡

該類接收機通常具有模塊化設計。當前發(fā)展趨勢是多通道、多頻率和多星座的GNSS芯片，集成了可用的各種I/O格式和通信協議。關鍵組件是多功能以太網，它通常支持以太網供電（PoE）、HTTP、HTTPS、TCP/IP、UDP、FTP、NTRIP轉換器、NTRIP服務器、NTRIP客戶端、代理服務器、路由表、電子郵件警報和文件推送、位置監(jiān)視和IP濾波等。這些特征對于CORS網絡的服務的可用性和可靠性至關重要，而CORS網絡又用于勘測、建設、制圖、GIS、農業(yè)等。

5.方案集成化驅動專業(yè)市場

（1）在單個解決方案中組合不同技術中的最佳技術

在多樣化且常常是困難的環(huán)境中執(zhí)行復雜、高精度操作的需求一直推動著集成解決方案在市場中的出現。因此，除了最大限度地利用到達多星座和多頻率環(huán)境的可能性之外，一些解決方案依賴于GNSS與其他技術（IMU、全站儀、激光雷達）的集成。在這方面，硬件級的互操作性與從單個軟件接口訪問適當工具的能力相耦合，從而允許用戶無縫地切換(例如，在地形測量中在GNSS與全站儀之間切換，以及在大型建筑工地進行監(jiān)視)。與其他傳感器的集成對于水文測量也是至關重要的，因為水深測量通常由多波束回波探測儀(MBES)或激光雷達執(zhí)行，GNSS分別提供船只或飛機上(傳感器上)的確切位置，INS提供其方向。

（2）一體化設計

在高精度行業(yè)中，一種常見的趨勢是“連接”操作，允許經理辦公室和現場工人之間進行持續(xù)的通信。因此，大型農業(yè)資產或建筑和采礦場地的管理者，或海洋作業(yè)的監(jiān)督者和負責GNSS/GIS支持資產管理的專業(yè)人員，需要能夠監(jiān)測、規(guī)劃和決策，以提高生產率和成本優(yōu)化的一體化解決方案。

（3）從網絡到用戶

PPP-RTK解決方案是對PPP概念的擴展，通過向單接收機用戶提供信息，與標準PPP相比，能夠減少收斂時間。因此，除了精密的衛(wèi)星時鐘、星歷和相位偏差之外，PPP-RTK還利用本地/區(qū)域/國家RTK網絡向用戶提供電離層和對流層延遲校正，完成模糊度解算，并在顯著減少的時間內實現厘米級精度。這種方法可以使高精度市場中的若干應用部門受益，因此目前正在部署基于不同方法的多個解決方案。

（4）用無人機勘測難以到達的地區(qū)

調查人員已經迅速認識到在廣泛的調查活動中使用無人機的好處。它們的使用通常被認為是一種低成本、高效的解決方案，能夠：

·更多地進入通過其他手段難以到達的地區(qū)。這適用于具有復雜地形特征的區(qū)域，這些區(qū)域可以使用裝備有激光雷達或其他光學傳感器的無人機進行精確地圖繪制。

·顯著縮短測量時間。無人機以不同角度拍攝的地理參考數字航空圖像的形式從空中收集數據。當裝備有測量等級的GNSS RTK接收機時，無人機有效地充當從基站接收校正的飛行漫游者，并且在非常短的時間內(與傳統地面方法相比)收集大量高精度數據。

·收集大量的數據。無人機可以快速收集數百萬個數據點，分辨率高達每像素1.5cm。此外，無人機安裝的相機可以產生連續(xù)的拍攝鏡頭。收集到的數據可以在調查后的幾個小時內以數字方式發(fā)布，或者如果需要的話，可以在現場下載。

·測量人員在危險地點(例如，不穩(wěn)定的斜坡、運輸路線等)工作的必要性降到最低，減少了健康和安全風險。

6.GNSS是智慧、連接和集成農業(yè)解決方案的核心

面對不斷增長的需求、資源稀缺和氣候變化，農業(yè)越來越依賴智能、互聯和集成的解決方案。這一模式轉變預示著農業(yè)4.0的到來，收集大量數據并在綜合農場管理中的作出明智決策的能力不斷增強。因此，通過利用大數據分析、物聯網連接、傳感能力（通過衛(wèi)星、無人機或傳感器）和機器人技術的進步，農民獲得了前所未有的關于他們的作物、牲畜和操作的知識水平。GNSS支持這種方法的“特定于站點”維度，它可以對收集的數據進行地理定位、對機器進行精確指導，并在“農場到餐桌”的環(huán)境中進行跟蹤。

在這方面，GNSS提出了綜合解決方案的有價值的組成部分，推動了農業(yè)領域的數字革命，支持實施關鍵的管理措施(即，共同農業(yè)政策-CAP)，并允許農民使其活動更加獲益、高效、安全和環(huán)境友好。

（1）萬物互聯

物聯網技術正在改變農業(yè)世界。通過能夠收集、處理和分析大量地理參考的、特定于站點的數據，它們有助于提供旨在提供決策支持的智能解決方案。這是由云上大量大數據分析、無處不在的快速互聯網以及先進的互聯傳感器推動的。未來，農民訪問和交叉分析天氣、農作物或與作業(yè)有關的信息，并最終在電腦或移動設備上管理他們的全部農業(yè)資產。數據支持農業(yè)目前是投資者的首要優(yōu)先事項，并得到泛歐主要倡議的進一步支持，如2020年糧食和農場因特網。

（2）多看、多知、更有效做事

利用遙感（和近端傳感器）方法支持精準農業(yè)具有悠久的歷史。然而，它在提供關于農業(yè)生產若干方面的及時和準確信息方面的影響一直在不斷增加。這是因為：

·以哥白尼為首的“免費、全面和開放的數據政策”和“依靠每天覆蓋地球每個地點的大型小型衛(wèi)星（例如行星）的EO商業(yè)模式的出現”提供了“來自太空的大數據”。

·增加對無人機技術的投資和放松管制框架，使它們能夠成為在整個作物周期部署的可行工具。

·為農業(yè)活動開發(fā)的高光譜相機的可用性增加，通過先進的機器學習能力，高光譜相機可以檢測出其他圖像，人的肉眼無法完成。

因此，傳統的價值鏈參與者和迅速崛起的由風險支持的初創(chuàng)企業(yè)正在向農民提供依賴于高光譜、多光譜或熱傳感器的服務，以準確識別田地哪些部分缺水或需要改進。此外，一旦作物正在生長，幾種解決方案允許計算植被指數，顯示熱量特征并允許作物種植。在所有這些應用中，GNSS是一個關鍵組件，因為它允許對收集的數據進行地理參考、高精度的操作，甚至實現盈利的商業(yè)模式。

7.增強現實為高精度領域提升價值

增強現實（AR）具有很多有用的應用，特別是在城市規(guī)劃、建設和礦業(yè)等領域。在高精度市場上，GNSS接收機已經滿足實現AR所需的關鍵性能參數，正如通過外部數據可以提高定位性能一樣，通過精確定位可以提高外部數據的有用性。

在城市規(guī)劃中，AR使項目利益相關者能夠看到建筑設計在其實際位置中的樣子。在項目的實施過程中，AR可以用于允許增量細化。這主要通過現場構建模型的可視化來實現。

在建筑中，AR允許將示意圖覆蓋在現有建筑物上。它還幫助項目經理在零件訂購或組裝之前查看所有東西在現場是否合適，從而防止錯誤并降低成本。此外，AR可以極大地提高涉眾的參與，呈現最終產品并展示其對環(huán)境的影響。

在這種情況下，越來越多的公司正在開發(fā)自己的可穿戴設備來支持建筑中的AR應用。這導致了混合現實（MR）解決方案將真實世界的對象與數字內容交互地和實時地混合。在這種情況下，不同的供應商正與最受歡迎的可穿戴產品微軟全息提供解決方案。

在采礦方面，作為早期采礦者，將數字數據可視化應用于現實世界可以提高生產率、安全性甚至機器的正常運行時間。礦業(yè)先驅們在采礦操作的若干方面使用AR/MR解決方案，從定義礦區(qū)，到環(huán)境許可方案，甚至關閉采礦場。

未來的第一人稱視角（FPV）無人機不僅僅顯示視頻。依靠現代GNSS解決方案提供的高度精確的位置和時間信息的AR應用也正在進入無人機世界。這包括例如將虛擬內容實時集成到無人機提供的視頻源中的解決方案。這種技術具有重要的實際應用價值。此外，它可以用來可視化未來建筑物對景觀的影響，或用于訓練無人機操作員，在安全的環(huán)境中操作無人機，顯示諸如空域限制之類的數據。

在更多的操作環(huán)境中，AR解決方案受益于來自多個傳感器（例如，高級熱攝像機）的數據融合，這些傳感器確保無人機操作者能夠訪問視覺頻譜中不可用的信息。在這方面，主要的例子是滅火，其中AR用于將關鍵數據疊加在視頻圖像上，例如高分辨率數字地形模型和火災的3D全息圖。另一個例子是救災，通過AR將信息疊加到無人機捕獲的洪災區(qū)視頻上，可以幫助更有效的救災或救災活動。

8.高精度和可靠性驅動授時應用發(fā)展

（1）提供更好的授時性能

即使GNSS接收機已經提供了非常高性能的定時和同步解決方案，提高精度仍然是制造商持續(xù)面臨的挑戰(zhàn)；使用天線位置的精確校準來提高定時精度，提出了通過接收機配置補償天線電纜延遲的可能性，以及實現了減少時間脈沖抖動的算法。所有這些改進使得來自GNSS的定時解決方案更加平滑和精確，甚至在單個頻率下也是如此。

雖然許多接收機制造商現在提出多星座能力(GPS、Galileo、GLONASS和北斗)以提高可用性和可靠性，但是提供雙頻GNSS——盡管目前是微不足道的——不僅在高端定時接收機市場，而且在中端接收機中也越來越多地被考慮用于消除電離層效應。為了限制對接收機成本的影響，一些制造商還致力于創(chuàng)新解決方案，以盡量減少單頻電離層影響，例如NeQuick模型實現。

（2）提高故障應對能力

2016年1月，上傳到美國GPS衛(wèi)星的軟件導致授時誤差為13μs。在許多應用中，這種看似微不足道的差異遠遠大于對錯誤的最大容忍度，并導致包括電網和金融機構在內的若干系統失去同步。因此，需要預防接收機免遭這些類型的故障正在推動高級T-RAIM算法的發(fā)展，以及諸如EGNOS之類的SBAS的實現，這些算法在2016年GPS異常期間保持穩(wěn)定并適當地與UTC同步。

（3）實現更多的可追溯性

對可追溯和認證時間的市場需求越來越強烈。然而，只有GNSS接收方不能確保對UTC和授時責任的可追溯性，唯一公認的法律時間提供者是國家計量實驗室(NMI)，參與BIPM進行的UTC計算。然而，為了滿足金融行業(yè)等若干用戶的需求，已經發(fā)起了各種倡議，以提供按時服務、有前景的時間追溯和認證，如NPLTime或DEMETRA。這些解決方案依賴于包括GNSS在內的幾種互補技術。

9.關鍵基礎設施應用需要更大的適應性來應對安全威脅

精確的時間對世界范圍內的各種經濟活動，如通信系統、電網和金融網絡至關重要。因此，提高穩(wěn)健性是GNSS授時行業(yè)的重要指標。

（1）在設計和構建中，GNSS授時接收機的穩(wěn)健性越來越多地重視

針對GNSS威脅的第一級防御是通過在接收機層面實施最佳實踐來確保的。抗干擾由若干干擾檢測和減輕解決方案提供，通?；趯Ｓ薪鉀Q方案，例如陷波濾波器或寬帶干擾監(jiān)測。即使最近，提供抗欺騙的健壯性的解決方案的開發(fā)也成為標準；它包括星座和頻率靈活性、使用先進的T-RAIM算法（或時間同步攻擊摒棄和減輕TSARM），以及信號處理技術（例如，C/N0監(jiān)視、時間跳躍監(jiān)測）。具有選擇性角度方向圖的有源天線也越來越多地被考慮用于干擾和欺騙的減輕。一旦檢測到干擾或欺騙，良好的保持能力對于提供適應性至關重要。

（2）網絡可以幫助減輕網絡安全威脅

網絡能力可以用來完善整個系統的加強。例如，網絡提供與其他外部源的點對點比較。此外，網絡層次結構可用于重新路由同步或作出維持孤立子網絡的決定。