《Satellite Navigation》发表的一项研究中，杨元喜院士团队系统阐述了北斗三号全球卫星导航系统（BDS-3）星基增强系统（BDSBAS）与精密单点定位（PPP-B2b）的基本技术框架与服务性能。这两种差分增强服务均通过北斗三号的3颗地球静止轨道（GEO）卫星播发修正信息，为用户提供高精度的导航定位支持。

BDSBAS作为北斗系统的重要组成部分，严格遵循国际民航组织标准。研究表明，基于27个地面监测站的数据，BDSBAS单频定位在95%置信度下的水平和高程误差分别优于1.48米和2.78米。对于双频用户，由于能够有效消除电离层影响，其水平和高程定位精度进一步提升至1.31米和2.16米，完全满足民航一类（CAT-I）精密进近的要求。此外，其格网电离层垂直延迟（GIVD）的可用性高达99.88%。

小知识：什么是星基增强系统（SBAS）？星基增强系统通过分布广泛的地面参考站网络监测导航卫星信号，计算出轨道、钟差和电离层等误差的修正值，再通过地球静止轨道（GEO）卫星将这些修正信息和完好性数据播发给用户。这种方式覆盖范围广，是保障民航飞行安全等高可靠性应用的关键技术。

与依赖互联网的国际GNSS服务（IGS）不同，北斗的PPP-B2b服务直接将高精度轨道和钟差修正信息嵌入GEO卫星信号中播发，在海洋、沙漠等无网络覆盖的区域具有独特优势。测试数据显示，基于PPP-B2b的动态精密单点定位在收敛后，水平和高程精度分别优于0.15米和0.20米，平均收敛时间约为18分钟。

小知识：精密单点定位（PPP）有何优势？精密单点定位利用全球或区域参考站网络解算出的高精度卫星轨道和钟差产品，结合单台接收机的载波相位观测值进行定位。它不需要用户附近有基准站，就能在全球范围内实现分米级甚至厘米级的高精度定位，是目前高精度卫星导航的重要发展方向。

针对BDSBAS和PPP-B2b在技术架构上的相似性，研究团队提出了两者在地面监测网、计算资源和播发通道上共建共享的策略。为了克服GEO卫星信号在北半球易受遮挡的“南墙效应”，研究建议引入倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星联合播发修正信息。

图1：引入IGSO卫星联合播发修正信息后的可见卫星数量与服务覆盖范围预测 (Yang, et al., 2022)

更具前景的是，低轨（LEO）卫星星座的加入将彻底改变现有的服务模式。模拟分析显示，若由120颗低轨卫星与PPP-B2b联合提供服务，不仅能消除“南墙效应”，还能将实现10厘米级精度的收敛时间大幅缩短至约1分钟。随着这些增强技术的融合与发展，未来的高精度卫星导航服务将更加快速、可靠且无缝覆盖。

小知识：低轨（LEO）卫星为何能加速定位收敛？低轨卫星运行高度较低（通常在500至1500公里），相对于地面用户的运动速度极快。这种快速的几何构型变化有助于接收机更快地解算出载波相位模糊度，从而将传统PPP需要数十分钟的收敛时间缩短至几分钟甚至一分钟以内。

Reference: https://doi.org/10.1186/s43020-022-00066-2