PPP-B2b是北斗系統首次對外發布的高精度訊號，由北斗三顆地球同步軌道（GEO）衛星播發，為使用者提供公開、免費的高精度服務。司南導航率先開展PPP-B2b訊號研究，並將PPP-B2b技術和實時精密單點定位（PPP）演算法應用於高精度產品，在不依賴於通訊網路的情況下實現實時高精度定位，
對北斗在科研、國土測繪、海洋開發等領域的高精度應用具有重要意義。
PPP-B2b技術是什麼？
北斗三號（BDS-3）是北斗系統建設發展的第三個階段，星座設計由30顆衛星組成，包括3顆地球同步軌道（GEO）衛星、3顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛星和24顆中圓地球軌道（MEO）衛星。北斗三號系統可以為全球使用者提供定位導航授時、全球短報文通訊和國際搜救服務；同時，
還能為中國及周邊地區使用者提供星基增強、地基增強、精密單點定位和區域短報文通訊等四種區域服務。
BDS-3 PPP服務使用PPP-B2b訊號作為資料廣播通道，由北斗三號的三顆GEO衛星在我國及周邊地區播發北斗三號系統和其他全球衛星導航系統的軌道和鐘差等改正資訊，可以為使用者提供公開、免費的高精度服務。
圖1 P
PP-B2b服務系統示意
PPP-B2b服務系統示意如圖1所示。地面監測站對GNSS的所有可見衛星進行連續監測，生成偽距和載波觀測資訊，並收集氣象資料，預處理後將原始資料透過網路傳送給地面主控站；地面主控站對原始資料進行驗證和評估，解算衛星軌道和時鐘校正，根據協議生成改正數和其他相關引數的增強資訊，由上行鏈路站傳輸給GEO衛星，GEO衛星再透過PPP-B2b訊號進行廣播；使用者接收改正資訊後即可進行實時精密單點定位。
PPP-B2b訊號當中有什麼？
PPP-B2b訊號電文資料的基本幀結構如圖2所示，每個電文資料幀由486個位元構成。其中，最高6位元表示資訊型別，最低24位元為迴圈冗餘校驗位（CRC），中間的456位元是資料域，當中的具體
內容由
它對應的資訊型別決定，每種型別的電文資料也定義了各自的編排標準，方便解碼和使用。
圖2 PPP-B2b訊號電文資料的基本幀結構
電文資料幀經過64進位制LDPC通道編碼後為972個符號，與長度為16個符號的同步頭、6個符號的本星PRN號、6個符號的預留標識位共同構成1000個符號的電文幀。
表1 PPP-B2b資訊型別定義
已有定義的資訊型別如表1所示，但目前實際播發的只有前四種，並且只針對BDS-3和GPS衛星。為了保證不同資訊型別所播發資訊內容之間的關聯性，以及改正數資訊與廣播星曆之間的關聯性，透過IOD SSR、IOD P、IOD N和IOD Corr四個版本號對資訊進行了標識，方便匹配使用。
PPP-B2b訊號怎麼用？
司南EVK-K8評估套件支援以載波頻率1207.14MHz為中心的20.46MHz頻寬內的PPP-B2b訊號。
在此基礎上
，我們進行了PPP-B2b技術研發工作，利用PPP-B2b服務，實現實時精密單點定位。
理論方法
精密單點定位
精密單點定位PPP技術，是指利用精密衛星軌道和鐘差等產品，對各種誤差項進行改正後，透過單臺接收機的非差觀測資料進行單點定位，獲取高精度的定位結果。在PPP中，需要對GNSS導航定位過程中各種誤差項進行精密處理，表2歸納了GNSS測量中的主要誤差源及對應採取的處理策略。
表2 GNSS測量主要誤差源
精密單點定位中，主要採用偽距和載波相位兩種觀測量，根據GNSS導航定位的幾何原理和各類觀測誤差源，其觀測方程可以表示為：
式中，各引數含義如下：
表示衛星和訊號頻率；
分別表示偽距和載波相位觀測量值；
表示使用者與衛星之間的幾何距離；
分別表示接收機鐘差和衛星鐘差；
是電離層延遲誤差；
是對流層延遲誤差；
分別表示接收機和衛星的偽距碼偏差；
分別表示接收機和衛星的相位硬體延遲；
是相位觀測量的整週模糊度；
是偽距和載波相位觀測量的測量噪聲。
衛星軌道改正
PPP-B2b訊號改正數中，資訊型別2中軌道改正數的歷元時間間隔為48s。播發的軌道改正資訊包括軌道改正向量
在徑向、切向和法向的分量。利用軌道改正值可以計算出衛星位置改正向量
。軌道改正資訊的IODN與廣播星曆導航電文中的IODE成功匹配後即可利用
對廣播星曆計算出的衛星位置向量
進行校正，校正公式如下：
衛星位置改正向量的計算方法如下：
式中，
分別表示廣播星曆中的衛星位置和速度向量，
分別對應徑向、切向和法向的單位向量。
衛星鐘差改正
PPP-B2b資訊型別4中鐘差改正數的歷元時間間隔為6s。鐘差改正資訊與廣播星曆成功匹配後，即可利用電文中包含的鐘差改正引數
，對廣播星曆計算得到的鐘差引數
進行改正，公式如下：
當資訊型別2和資訊型別4中的IOD Corr相同，且它們的IODN能夠和導航電文中的IODE相匹配時，軌道和鐘差改正數可匹配使用，進行誤差校正。
演算法實現
基於PPP-B2b服務的實時精密單點定位演算法流程如圖3所示，大致分五步實現：
圖3 基於PPP-B2b服務的實時精密單點定位演算法流程
資料輸入：
除了最基本的觀測資料和廣播星曆資訊之外，還需要接收衛星播發的PPP-B2b電文；
資料預處理：
將PPP-B2b電文進行解碼得到具體的改正資訊；還需要進行版本號匹配，包括基本導航資料和改正數的匹配，以及不同型別改正數之間的匹配，來確保改正數能夠進行精準有效的誤差修正；
資料處理：
就是對導航資料中各種各樣的誤差進行處理。目前PPP-B2b提供的改正數可以對衛星軌道和衛星鐘差進行校正，在PPP中電離層誤差一般是透過消電離層組合進行抵消，其他的一些誤差可以採用一些標準的模型進行修正。經過這些就可以計算得到相對精密的衛星位置以及誤差校正後的偽距和載波相位觀測值，同時還需要進行一些粗差剔除和周跳探測的工作；
引數估計：
使用擴充套件卡爾曼濾波
，未知引數包括站點的三維座標值，以及上一步中無法進行校正的誤差項，有對流層延遲溼分量、接收機鐘差，和載波相位觀測量中的整週模糊度；
結果輸出：
除了最基本的站點座標，對定位精度、DOP值，殘差等輔助資訊也可以進行計算輸出。
將上述演算法用EVK-K803套件進行了實測，圖4和表3展示了一組10h長資料採用動態解算模式時定位結果。可以看到，約13分鐘後收斂完成，收斂後的平面精度是6cm，垂向精度8cm，滿足高精度定位要求。
圖4 動態解算結果
表3 定位結果統計
PPP-B2b好在哪裡？
基於PPP-B2b服務的實時精密單點定位技術的主要優勢體現在三個方面：
首先，和傳統的商業PPP相比它是公開、免費的
；
其次，它可以達到
廣域分米級的定位精度
，也就是說在服務範圍內的任何一個點都可以提供高精度服務，不會受到基站距離、差分資料完整性和質量等因素的限制，從而可以替代部分RTK作業
；
技術實現全程由我們國家的北斗系統提供服務支援，
完全自主可控
。同時，在演算法實現中它只需要接收北斗衛星播發的電文資料，
不需要依賴網路
主動接收其他外部資訊，使得整個定位過程
更加穩定可靠。
從具體的應用場景來看，基於PPP-B2b服務的精密單點定位技術可以在一些RTK服務無法覆蓋或覆蓋不穩定的環境和場景中替代使用者提供高精度服務，解決戈壁、礦山、海上等區域CORS服務無法覆蓋且基站架設困難等問題。
目前，司南導航K803、K803S高精度定位模組、K803_EVK評估套件已經支援上述高精度服務
，後續也將陸續在K802、K823等高精度模組上實現，使用者在整合這些模組後，可輕鬆獲得和使用PPP-B2b功能。
參考文獻
［1］ 中國衛星導航系統管理辦公室。 北斗衛星導航系統空間訊號介面控制檔案公開服務訊號B2b（1。0版）［DB/OL］。 2019。