北斗能不能达到厘米毫米级定位精度？

北斗能不能达到厘米毫米级定位精度？

先说答案：能！但是需要外界辅助。

任何卫星导航系统，不管是中国北斗，还是美国GPS、欧洲Galileo、俄罗斯Glonass，单纯只靠他们自身的星座卫星，定位精度都在米级。如果想要更高精度，需要外界辅助。

那么下面讲讲北斗的厘米毫米级定位精度是如何实现的？

时间和空间是我们与这个世界进行交互的基本要素，从北斗七星到北斗导航定位系统，再到导航增强系统，空间的定位精度提升到了厘米毫米级。从日晷到手表，再到原子钟，时间的测量精度提升到了纳秒级。

鉴于一些关于导航定位的科普文讲得过于晦涩，同时，也有人对导航定位精度能达到厘米毫米级产生怀疑，本文尽量用最通俗易懂的话语来讲解。通过本文，你将了解：1. 通过导航卫星实现定位的原理；2. 导航增强系统实现厘米毫米级定位精度的原理。

A.在一个三维空间当中，建立坐标系，那么定位实际上就是确定自己当前时刻所处位置的三维坐标x、y、z，只要学过初中数学的都知道三个未知数可通过三个方程求解。即三个卫星分别告诉地面用户其所处的空间位置，地面用户同时测量其至三个卫星的距离，联立三个方程求解即可。

B.我们看军事题材影视剧时经常看到士兵在出任务前都会对时间，以确保行动时间的统一。我们以许一多、许二多、许三多、许四多作为4个士兵的名字，假设某天他们野外出任务，但是只有3台能确定自己所处位置坐标的仪器，分别分给了许一多、许二多、许三多。为了让许四多也知道自己位置，四人出任务前对了时间，同时约定，每个小时的起始时刻许一多、许二多、许三多都发射一个电磁波信号，信号中有包含自己位置的信息。许四多在每小时的起始时刻记录其接收到许一多、许二多、许三多电磁波信号所花的时间，并从中提取出他们的位置坐标。假定许四多接收到许一多、许二多、许三多电磁波所花的时间分别为7s、8s、9s，许四多通过以下方程解析自己的位置：

 

许四多终于能够知道自己在哪了，但是他发现通过这种方法经常会走错路。时间久了，他终于明白原来他们出发前对的时间没有绝对统一。即，如果对时间的时候许一多、许二多、许三多都比许四多的手表快了分别0.1s、0.2s、0.3s，那么上述方程应该变为：

许四多现在发现就算时间对的不准，但是如果事先知道他和许一多、许二多、许三多的时间差，也还是能把听到他们喊声所花时间修正过来。当然，许四多太过乐观了，他想精确地对出和许一多、许二多、许三多手表的时间差是很难的，毕竟时间差一点点，乘以光速，这距离误差还是挺大的。

许四多想到另外一个办法，他想：许一多、许二多、许三多在发射电磁波信号的时候能不能把和他的时间差信息同时包括进去，这样他也可以修正收到电磁波信号的时间。但是，许一多、许二多、许三多他们也不知道他们的手表和许四多到底差多少。所以在双方不知道各自时间相差多少的情况下，许四多想仅靠许一多、许二多、许三多是无法知道自己位置的。

C.既然仅靠许一多、许二多、许三多不能为许四多提供定位所需的足够信息，那么再引入一个士兵许零多，同时假设许一多、许二多、许三多、许四多携带的仪器能够让其知道其与总部标准时钟的差t0、t1、t2、t3。在此。我们假设许四多与总部标准时钟的差为t4，那么，以总部标准时钟为参考，许四多与许零多、许一多、许二多、许三多的时间差为t4-t0、t4-t1、t4-t2、t4-t3。如果许四多接收到许零多、许一多、许二多、许三多发射电磁波的时间分别为6s、7s、8s、9s，许四多通过以下方程解析自己的位置：

4个方程，解4个未知数即可知道许四多的位置。

D.同样的，如果把许零多、许一多、许二多、许三多换成4个导航卫星，许四多换成地面用户，也可以通过这种方式实现地面用户的定位，前提是导航卫星得告诉地面用户其与总部标准时间的差：钟差，以及其所处的位置坐标：星历。而钟差和星历都是地面控制中心通过计算得出后“告诉”卫星的。

E.以上是通过导航卫星实现定位的基本原理，如果你用的是普通车载导航仪或者手机，用的定位原理就和上述一样。但是，由于导航卫星发射的信号从太空到地面的过程不是一帆风顺的，其在通过电离层、对流层等区域，电磁波信号会发生“延缓”，相当于信号在他们那里打了个弯。同时，导航卫星“告诉”用户的其位置坐标和时间也并不是绝对准确的。这导致了地面用户的定位位置有5~10米左右的误差。

F.有人尝试过治这些熊孩子，把“电离层”、“对流层”这几个熊孩子掰直，或者让自带熊孩子属性的卫星说出它准确地位置，比如下面讲得这位叫“单站RTK”的士兵。与常见的码相位测距方法不同，RTK是一种应用载波相位测距的实时差分方法。举个例子，人和蚂蚁都按直线从故宫走到颐和园，假设人走一步是1米，蚂蚁走一步是1厘米，我们通过数人和蚂蚁走的步数来推测故宫到颐和园的距离。我们都有数错的时候，如果我们对人走的步数少数一步，那么估计的故宫到颐和园的距离误差是1米，如果对蚂蚁少数一步，估计的误差才1厘米。单站RTK就相当于数蚂蚁的步数，所以精度比一般的码相位测距（数人的步数）要高。那么单站RTK治“熊孩子”的原理是什么呢？看下图，我们假设地面上有一个基准参考站，这个站的位置坐标是已知的，许四多与基准参考站有一段距离，大家都用同样的导航卫星进行定位，结果基准参考站定位的结果和实际精确的位置之间有误差，基准站根据定位的误差推算出某颗导航卫星到它的实际距离，然后告诉许四多“用**卫星会造成**距离的测量误差啊！！！”，许四多接到信息后就修正自己的和这颗卫星的距离测量值，然后再根据4个方程算出自己的修正后的定位坐标。这种单站RTK方法把所有“熊孩子”的影响作为一个整体考虑，而且认为这个整体的影响对参考基准站和许四多是一样的。这种方法的前提是许四多离参考基准站不能太远，如果离的太远，那么对参考基准站和许四多而言，同一颗导航卫星受“电离层”和“对流层”等熊孩子的影响会不一样，也就没法有效地修正误差。

G.华龙宏达通过这种方法让大家实现了厘米毫米级精度定位。 

你看，任何导航系统通过上述方式都是可以实现厘米毫米级定位精度的。而一些媒体在报道这些新闻的时候总是只说北斗卫星导航系统能实现厘米毫米级高精度定位，但不说外界辅助，这就造成大家认为“北斗在吹牛”。实际上，如果不考虑外界辅助，北斗在亚太地区的定位精度确实比GPS等系统要高，因为其他导航系统卫星都是运行在中高地球轨道（24000km）,而北斗除了中高地球轨道卫星，还有地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星，卫星空间的多样性决定了其定位精度确实要比其他单一轨道卫星导航系统高。

所以，题主，为什么你的手机不能实现那么高的定位精度？一、手机不支持导航增强服务；二、这项服务是收钱的，不出钱，哪来服务。