高精度定位技术是现代智能系统的核心支撑技术之一，其目标是通过多种技术手段与算法，将物体或载体的位置、姿态信息确定在分米级、厘米级乃至毫米级的精度范围内。相较于传统定位(如标准GNSS单点定位)，高精度定位在复杂环境下(如城市峡谷、隧道、高架桥)仍能保持高可靠性与连续性。其应用已深入自动驾驶、测绘、无人机、精密农业、智能交通、物联网及室内导航等诸多关键领域。
以下将从技术原理分类、主要技术详解、精度与场景分析以及技术对比与选型四个维度，系统性地阐述高精度定位技术体系。
一、 高精度定位技术原理分类
根据定位的实现原理和技术路径，高精度定位技术主要可分为三大类，这也是目前业界广泛采用的分类方式。
基于信号的定位：通过接收外部发射的无线电信号进行定位。
原理：主要利用信号传播时间、时间差、信号强度或到达角度等参数计算位置。
代表技术：全球导航卫星系统(GNSS，包括GPS、北斗、GLONASS、Galileo)、超宽带(UWB)、5G/4G蜂窝网络定位、Wi-Fi定位、蓝牙定位等。
基于航迹推算的定位：不依赖外部信号，利用自包含传感器测量运动状态进行递推。
原理：通过惯性测量单元(IMU)测量载体的角速度和加速度，结合初始位置，积分推算出现时位置与姿态。其定位精度会随时间累积误差而下降。
代表技术：惯性导航系统(INS)。
基于环境特征匹配的定位：通过感知周围环境特征并与先验高精度地图进行匹配来实现定位。
原理：利用激光雷达(LiDAR)、摄像头等传感器实时获取周围环境的点云或图像特征，与预先构建的高精度特征地图进行匹配，从而解算出车辆或设备的精确位置和姿态。
代表技术：激光雷达点云匹配、视觉SLAM(同步定位与地图构建)。
由于任何单一技术都存在局限性(如GNSS信号遮挡、IMU误差累积、特征地图的普适性问题)，在实际应用中，尤其是对安全性和可靠性要求极高的场景(如自动驾驶)，组合定位技术已成为实现高精度定位的主流方案。通过多传感器信息融合，可以优势互补，提供连续、稳定、可信的定位结果。最常见的组合是 卫惯组合（GNSS+IMU） ，此外还有融合激光雷达、视觉、轮速计等的多源融合方案。
二、 主要高精度定位技术详解
1. 卫星导航增强技术
这是实现户外广域高精度定位的基石，核心是对标准GNSS定位进行误差校正。
实时动态载波相位差分技术：这是目前应用最广泛的厘米级定位技术。它通过在一个已知精确坐标的基准站上计算GNSS观测误差，并将该误差作为差分修正数据实时发送给附近的移动站(用户端)，从而大幅消除卫星轨道、钟差、大气延迟等公共误差。根据基准站网络的构成和数据播发方式，可分为常规RTK和网络RTK(CORS)。
精密单点定位技术：用户仅需利用单台接收机，通过接收由全球或区域参考网提供的精密卫星轨道和钟差产品，结合自身观测值，实现全球范围内的高精度定位。传统PPP收敛时间较长，而PPP-RTK技术通过进一步融合区域大气误差建模，显著加快了收敛速度，实现了“快速精密单点定位”，是当前技术发展的重要方向。
星基与地基增强系统：星基增强系统(如美国的WAAS、中国的BDSBAS)通过地球静止轨道卫星播发广域差分与完好性信息，可将单点定位精度提升至亚米级。地基增强系统(GBAS)则主要服务于机场等局部区域，提供极高精度的进近引导。
2. 惯性导航技术
INS是一种完全自主的导航技术，不依赖外部信号，短期内精度高、频率高，能提供完整的姿态信息。其核心传感器IMU包含陀螺仪和加速度计。在GNSS信号中断期间(如隧道、地下车库)，INS可以凭借其航迹推算能力维持定位，是组合导航中不可或缺的组成部分。高精度IMU(如光纤陀螺、激光陀螺)性能优越但成本高昂。
3. 环境感知匹配定位技术
激光雷达定位：通过将实时LiDAR扫描的点云与高精度点云地图进行匹配(如使用迭代最近点算法)，实现厘米级定位。它对光照变化不敏感，但受天气(浓雾、大雨)影响较大，且传感器成本较高。
视觉定位：利用摄像头采集图像，通过特征提取与匹配，或直接与视觉地图进行比对来确定位置。成本低、信息丰富，但受光照、天气、场景变化影响显著。
4. 无线射频定位技术(尤其适用于室内/复杂工业环境)
超宽带定位：利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，具有时间分辨率极高、抗多径干扰能力强的特点，可实现10-30厘米甚至更高的定位精度。但需要部署专用的基站网络，硬件和部署成本较高。
蓝牙AOA定位：基于蓝牙5.1标准，通过阵列天线测量信号到达角度来计算位置，实现了从“区域感知”到“亚米级点定位”的飞跃(典型精度0.1-0.5米)。其部署相对灵活，标签成本低，但在金属环境中信号衰减明显。
射频识别定位：通常指无源RFID，通过读取器识别标签实现近距离区域定位，成本极低、标签寿命长，适用于资产追踪和人员考勤，但无法实现连续实时精确定位。
三、 精度范围与典型应用场景
不同技术的精度决定了其适用场景。以下根据资料整理出关键技术的精度与场景对应关系：
| 技术分类 | 具体技术 | 典型精度范围 | 主要应用场景 |
|---|---|---|---|
| 卫星导航增强 | 单点GNSS | 3-5米 | 消费电子导航、粗略定位 |
| DGPS | 0.15-0.3米 | 航海、农业机械 | |
| RTK | 0.02-0.03米 (厘米级) | 自动驾驶、无人机航测、精密测绘、精准农业 | |
| 网络RTK | 0.01-0.20米 | 测绘工程、国土规划 | |
| PPP/PPP-RTK | 分米级至厘米级 | 远海、沙漠等无基站区域的高精度定位，智能交通 | |
| 航迹推算 | 惯性导航 | 短期内精度高，误差随时间累积 | 航空航天、车辆/机器人短期位姿保持、组合导航核心 |
| 环境特征匹配 | 激光雷达定位 | 毫米级-厘米级 | 高等级自动驾驶、机器人导航、高精地图采集 |
| 视觉定位 | 分米级-米级 (依赖条件) | 辅助驾驶、机器人SLAM、增强现实 | |
| 无线射频 | UWB | 0.1-0.3米 (可达0.05米) | 工厂AGV、仓储物流、人员安全监控、监狱管理 |
| 蓝牙AOA | 0.1-0.5米 | 智慧仓储、智慧楼宇、商场导览、医院资产追踪 | |
| RFID | 米级 (近场识别) | 资产盘点、门禁考勤、生产线管理 | |
| 组合定位 | 卫惯组合等 | 亚厘米级 (融合后) | L3级以上自动驾驶、无人机精密作业、高端移动测绘 |
注：应用场景根据资料综合归纳。例如，日本内阁府的资料显示，厘米级精度用于移动体控制(自动化、自动运输系统)，而毫米级精度则用于测量与施工。
四、 主流技术优缺点对比与选型考量
选择高精度定位技术需综合考虑精度、成本、部署复杂度、环境适应性等多方面因素。以下是几种主流技术的优劣势对比 ：
| 技术 | 核心优势 | 主要劣势 | 适用场景倾向 |
|---|---|---|---|
| RTK (GNSS) | 户外大范围厘米级精度；技术成熟；基准站覆盖范围内无需密集部署硬件。 | 完全依赖卫星信号，室内、隧道、城市峡谷等遮挡场景失效；设备成本及功耗较高；需要基准站或CORS网络支持。 | 户外开阔环境：农业、测绘、无人机、港口码头、露天矿山。 |
| UWB | 精度极高，抗多径干扰能力强；时间分辨率高，实时性好；穿透能力较强。 | 部署成本高，需要密集部署专用基站；系统复杂度高；信号范围相对有限。 | 对精度要求极高的室内/特定工业场景：工厂自动化、仓储物流、高危区域人员安全。 |
| 蓝牙AOA | 定位精度高（亚米级）；部署灵活，可利用现有蓝牙部分基础设施；标签成本低、功耗低。 | 信号易受金属环境遮挡和衰减；精度受基站布局和算法优化影响较大。 | 对成本敏感且需较高精度的室内场景：智慧楼宇、零售、仓储管理、医疗护理。 |
| INS (IMU) | 完全自主，不依赖外部信号；短期精度和频率高；提供全姿态信息。 | 误差随时间累积，需外部信息校正；高精度IMU成本非常昂贵。 | 作为组合导航的核心，用于信号遮挡区的航位推算，或与GNSS等构成紧/深耦合系统。 |
| 激光雷达定位 | 精度高，可构建丰富环境特征；不受光照影响。 | 成本高昂；受恶劣天气影响；计算量大。 | 自动驾驶车辆的高精定位与导航，机器人环境感知与建图。 |
| 多传感器融合 | 优势互补，提供连续、稳定、可靠的高精度定位；提升系统容错与完好性。 | 系统设计复杂，算法开发难度大；硬件成本和集成复杂度高。 | 高安全要求的复杂动态环境：L3+级自动驾驶、高端移动机器人、航空航海。 |
选型建议：在实际项目中，通常需要根据应用场景（室内/室外/混合）、精度要求、预算约束、环境条件（遮挡、干扰）、实时性需求以及系统功耗等因素进行综合权衡。例如，对于自动驾驶，目前行业普遍采用以GNSS RTK/PPP-RTK提供绝对位置，与高精度IMU进行紧耦合或深耦合，再辅以激光雷达或视觉定位进行特征匹配校验的组合方案，以应对各种复杂工况。而对于工厂内部物料搬运，UWB或蓝牙AOA则因其在室内的高精度表现成为更经济或更高效的选择。
五、 总结与发展趋势
高精度定位技术正朝着更高精度、更高可靠性、更低成本、更深融合的方向发展。多系统GNSS融合(如GPS+北斗+Galileo)、PPP-RTK技术的普及、低成本高性能MEMS-IMU的突破、5G与定位技术的融合(提供通信-感知一体化能力)，以及人工智能算法在数据融合、误差补偿、场景理解中的应用，都将进一步推动高精度定位技术在更广阔的民用和消费领域落地。国内外的厂商如千寻位置、华测导航、导远电子、Ublox、霍尼韦尔等也在这一领域持续进行技术研发与市场拓展。