打开手机地图时，屏幕上的定位点出现几米偏差，大多数情况下并不会影响导航。但如果把同样的定位精度放到无人机航线控制、测绘设备、农业机械自动驾驶、机器人导航或者工程施工中，几米的误差就可能完全无法使用。
这也是高精度GPS模块与普通定位模块之间最明显的区别。
不过，从严格的技术概念来说，现在很多所谓的高精度GPS模块实际上已经不只是接收GPS卫星信号，而是同时支持北斗、GPS、Galileo、GLONASS等多个全球卫星导航系统，因此更准确的称呼通常是高精度GNSS模块。
那么，一个体积并不大的定位模块，为什么可以把普通米级定位进一步提高到分米级甚至厘米级?答案并不只是“卫星接收能力更强”，而是由卫星信号、频段、差分数据、载波相位、天线、算法以及使用环境共同决定的。
一、普通GPS为什么很难直接做到厘米级?
理解高精度GPS模块之前，可以先看一个容易被忽略的问题：
卫星已经知道自己的位置，接收机也能测量卫星信号，为什么最终定位还会产生误差?
原因在于卫星信号从太空传输到地面接收机的过程中，会受到很多因素影响。
例如卫星轨道本身存在误差，卫星钟和接收机时钟并非完全同步;无线电信号穿过电离层和对流层时传播速度会发生变化;城市建筑、桥梁或者金属结构还可能反射卫星信号，产生多路径效应。
此外，卫星在天空中的分布状态、天线性能、接收机设计以及周围电磁干扰，同样会影响最终定位结果。
因此，普通GNSS接收机利用卫星广播信息直接计算位置时，一般主要解决的是“我大概在哪里”的问题，而高精度定位需要进一步判断和修正这些误差。
高精度定位真正解决的是另一个问题：
能不能知道自己准确在哪里。
二、高精度定位的第一步：同时看到更多卫星
早期GPS接收设备主要依赖美国GPS卫星系统，而现代高精度GPS模块通常已经发展为多星座接收。
也就是说，一个模块可以同时利用GPS、北斗、Galileo、GLONASS以及部分区域卫星导航系统提供的数据。
这样做的重要意义并不只是“卫星数量更多”。
当设备位于城市道路、山区、树林或者机械设备附近时，一部分卫星可能会被建筑物、山体或者其他障碍物遮挡。
如果只能使用单一卫星系统，可参与定位计算的卫星数量可能明显减少。
而多星座接收意味着系统能够获得更多可见卫星，提高几何分布条件和定位连续性。在复杂环境下，可见卫星数量和分布情况会直接影响定位可靠性。Septentrio对多频多星座定位的技术介绍也指出，在满足定位条件后，可见卫星越多，越有机会在复杂环境中维持可靠的位置计算。
因此，“支持多少卫星系统”已经成为判断高精度GPS模块能力的重要指标之一。
三、第二步：从单频发展到多频定位
除了卫星数量，卫星信号使用的频段同样重要。
卫星导航系统可以在不同频率上传输导航信号。
普通消费级定位设备过去较多采用单频方案，而高精度定位越来越强调双频、三频甚至更多频段组合。
为什么增加频段能够提升定位能力?
一个重要原因是不同频率的卫星信号经过大气层时受到的影响并不完全相同。
接收机同时观察不同频率，可以更好地估算并削弱部分传播误差。
另一方面，在存在建筑反射、树木遮挡或者复杂电磁环境时，多频信号还能提供更多可供算法判断的数据。
这也是目前高精度GNSS产品普遍强调“多频+多星座”的原因。市场上的高精度接收模块已经普遍向多频多星座方向发展，例如u-blox和Septentrio的高精度产品均提供多频接收以及多卫星系统支持。
四、真正把精度推进到厘米级的关键：RTK
如果只是增加卫星数量和接收频段，虽然能够改善定位性能，但要稳定达到厘米级定位，通常还需要引入高精度修正技术。
其中应用较广的一种方案就是RTK。
RTK英文为Real-Time Kinematic，通常译为实时动态差分定位。
它的基本思路可以理解成：
在一个已经知道精确坐标的位置放置参考站，同时让移动设备上的接收机获取卫星信号。
由于参考站知道自己“真正的位置”，因此可以判断卫星测量结果产生了多少偏差，再把相关修正数据发送给移动端。
移动端结合自身观测数据进行计算，就能够消除或削弱多种共同误差。
现代RTK还会使用卫星信号的载波相位信息进行高精度解算，因此精度能够明显高于普通导航定位。
目前商业高精度GNSS方案已经能够利用RTK实现厘米级定位。u-blox公开资料将RTK和Network RTK列为厘米级高精度定位技术，Septentrio公开的高精度接收机资料也给出了厘米级RTK定位能力。
这也是为什么很多测绘无人机、自动驾驶农机和工程测量设备会特别强调“RTK定位”。
五、高精度GPS模块并不是单独工作
购买一块支持厘米级精度的GPS模块，接上电源以后就能够直接得到厘米级坐标。
实际上并不是这样。
高精度定位通常是一套完整系统。
模块本身负责接收卫星信号和进行位置解算，而要实现RTK，还需要获得差分修正数据。
这些修正数据可能来自自己建设的基准站，也可能来自网络RTK服务。
在网络差分应用中，设备通常通过移动网络或者其他通信方式获取修正数据。NTRIP等技术就是GNSS领域常见的网络差分数据传输方式之一。
因此，一套实际可用的高精度定位终端往往涉及GNSS模块、天线、通信模块、差分数据源、电源系统以及主控系统等多个部分。
真正决定精度的，从来不是某一颗芯片单独完成的。
六、一个经常被低估的部件：GNSS天线
同样一块高精度GPS模块，在不同设备上安装以后，实际效果可能存在明显差异。
其中一个重要原因就是天线。
卫星距离地面非常遥远，到达接收机的信号已经比较微弱。
如果天线设计、安装位置或者射频布局不合理，即使接收模块性能很好，也很难完全发挥能力。
高精度定位通常更加关注天线的频段覆盖、相位中心稳定性、增益、低噪声放大以及抗多路径性能。
对于支持多频定位的模块，还需要配合相应的多频GNSS天线。高精度GNSS天线产品通常也会明确针对多频、多星座和RTK应用设计。
安装位置同样重要。
如果天线旁边存在大面积金属、高速数字电路、蜂窝通信天线或者其他无线设备，就可能增加干扰风险。
所以工程项目中经常会出现一种情况：
模块参数没有问题，但整机定位效果仍然不理想。
这时候问题未必来自定位模块本身，而可能出现在天线、射频走线、电磁兼容或者整机结构设计上。
七、城市环境为什么特别考验高精度定位?
在空旷场地进行GNSS定位相对容易，因为天空开阔，大部分卫星信号可以直接到达天线。
进入城市环境后，情况会复杂很多。
高楼会遮挡卫星，玻璃幕墙和建筑物表面会反射信号。
接收机可能同时收到一条卫星直接传来的信号，以及一条经过建筑反射以后到达的信号。
后者传播距离更长，如果系统无法准确识别，就可能影响距离判断。
这种现象就是多路径效应。
多路径是GNSS复杂环境定位中非常重要的误差来源之一，在桥梁、建筑以及大型结构物附近尤其明显。
因此，高精度GPS模块的评价不能只看空旷环境精度。
实际工程应用还需要观察其在树荫、高楼、桥梁、机械振动以及电磁干扰环境中的定位稳定性。
八、厘米级并不是评价定位模块的唯一标准
谈到高精度GPS模块，很多人首先会问：
“精度是不是1厘米?”
但在实际选型中，这个问题远远不够。
定位设备还需要关注首次定位时间、RTK固定解时间、数据更新率、信号重新捕获能力以及动态环境下的稳定性。
例如机器人高速运动时，如果模块位置数据更新速度过慢，即使静态坐标很准，也可能无法满足实时控制需要。
农业机械关注的可能是长时间自动行驶过程中的轨迹重复精度。
测绘设备更加关心坐标精度和数据可靠性。
无人机则同时关注重量、功耗、定位速度和动态性能。
因此，“高精度”实际上是一个系统概念，而不是单独的一项数字。
九、RTK固定解与浮点解是什么意思?
查看高精度GPS模块数据时，经常可以看到两个词：
Float和Fix。
它们分别代表RTK解算过程中的不同状态。
简单理解，在系统刚开始工作或者卫星条件不理想时，载波相位中的整周模糊度还没有完全确定，此时可能处于浮点解状态。
当系统获得足够可靠的观测数据并完成整数模糊度求解以后，就可以进入固定解状态。
一般来说，RTK进入可靠固定状态后，才能真正发挥其高精度定位能力。
因此在工程应用中，除了观察“最高定位精度”，还应该了解设备达到稳定固定解需要什么条件，以及发生遮挡以后重新恢复固定状态需要多长时间。
这些指标往往比实验室中的单一精度数字更有实际意义。
十、高精度GPS模块主要应用在哪里?
当定位误差从几米缩小到厘米级以后，很多以前无法依靠卫星导航完成的任务就变得可行。
在测绘领域，高精度GNSS可以用于地形测量、工程放样、土地测绘以及地理信息采集。
在农业领域，高精度定位能够帮助拖拉机、播种机以及其他农业机械按照规划路线自动作业，减少重复行驶。
在机器人领域，GNSS可以为室外配送机器人、巡检机器人和无人设备提供全局位置参考。
在无人机领域，高精度定位不仅能够改善飞行航迹控制，还可以用于航测、植保、巡检等专业任务。
工程机械、港口自动化、矿山设备和道路施工等领域，同样存在大量厘米级定位需求。目前高精度GNSS厂商公开的典型应用已经涵盖机器人、测绘、自动化、农业以及无人系统等场景。
十一、选高精度GPS模块时容易出现哪些误区?
第一个误区，是只比较精度数字。
不同厂家提供的精度指标可能基于不同测试条件，如果没有了解是否使用RTK、使用什么天线以及测试环境是否空旷，单纯比较一个“厘米数”意义有限。
第二个误区，是忽视差分服务。
模块支持RTK并不代表设备不需要差分数据。
在产品开发前，需要先确认项目准备采用本地基站、网络RTK还是其他高精度修正方案。
第三个误区，是只测试静态效果。
很多设备真正使用时处于运动状态，因此需要关注动态定位稳定性，而不是只把设备放在空地上观察坐标是否稳定。
第四个误区，是忽略整机射频环境。
GNSS模块附近的通信设备、开关电源、高速数字电路和结构件都可能影响接收效果。
因此高精度定位项目通常需要把模块、天线、结构和PCB布局一起考虑。
十二、从应用需求反推模块，比直接比较型号更有效
真正进行项目选型时，可以先把“我要买什么GPS模块”换成另外一个问题：
我的设备到底需要什么样的定位能力?
如果只是车辆轨迹记录或者普通资产定位，米级精度可能已经够用，并不一定需要RTK。
如果是无人机测绘、机器人导航或者农业机械自动作业，则可能需要厘米级或者分米级定位。
如果设备运行区域存在大量建筑遮挡，还需要重点关注多路径抑制能力。
如果设备高速移动，则需要关注更新率和动态性能。
如果产品依靠电池工作，则功耗同样需要纳入设计。
只有先把使用场景、精度、速度、功耗、尺寸、接口和成本边界确定下来，再比较不同高精度GPS模块，选型才会更加准确。
十三、高精度定位正在从专业设备走向更多智能终端
过去，厘米级卫星定位更多出现在专业测绘仪器中，设备体积大、成本高，系统配置也较复杂。
随着多频GNSS芯片、高精度模块和网络差分服务逐渐成熟，高精度定位开始进入机器人、无人机、智能机械以及更多批量化终端产品。
目前市场上已经出现能够在较小模块尺寸内集成多频接收、RTK以及PPP-RTK能力的高精度GNSS产品。
这意味着未来“知道设备在哪里”只是基础要求。
更重要的是：
设备能否持续、实时并且可靠地知道自己究竟在哪里。
