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          1. NEWS新闻资讯

            GPS差分定位系统

            2021-08-13

            差分GPS可分为:单站GPS的差分、局部区域GPS差分、广域差分。

            一、单站GPS的差分

            根据差分GPS基准站发送的信息方式可将差分GPS定位分为三类,即:位置差分、伪距差分和相位差分。这三类差分方式的工作原理是相同的,即都是由基准站发送改正数,由用户站接收并对其测量结果进行改正,以获得精确的定位结果。所不同的是,发送改正数的具体内容不一样,其差分定位精度也不同。

            1. 位置差分原理

            这是一种最简单的差分方法,任何一种GPS接收机均可改装和组成这种差分系统。 安装在基准站上的GPS接收机观测4颗卫星后便可进行三维定位,解算出基准站的坐标。由于存在着轨道误差、时钟误差、SA影响、大气影响、多径效应以及其他误差,解算出的坐标与基准站的已知坐标是不一样的,存在一个差值。基准站利用数据链将此改正数发送出去,由用户站接收,并且对其解算的用户站坐标进行改正。

            最后得到的改正后的用户坐标已消去了基准站和用户站的共同误差,例如卫星轨道误差、SA影响、大气影响等,提高了定位精度。以上先决条件是基准站和用户站观测同一组卫星的情况。 位置差分法适用于用户与基准站间距离在100km以内的情况。

            2. 伪距差分原理

            伪距差分是目前用途最广的一种技术。几乎所有的商用差分GPS接收机均采用这种技术。国际海事无线电委员会推荐的RTCM SC-104也采用了这种技术。

            在基准站上的接收机要求得它至可见卫星的距离,并将此计算出的距离与含有误差的测量值加以比较。利用一个α-β滤波器将此差值滤波并求出其偏差。然后将所有卫星的测距误差传输给用户,用户利用此测距误差来改正测量的伪距。最后,用户利用改正后的伪距来解出本身的位置,就可消去公共误差,提高定位精度。

            与位置差分相似,伪距差分能将两站公共误差抵消,但随着用户到基准站距离的增加又 出现了系统误差,这种误差用任何差分法都是不能消除的。用户和基准站之间的距离对精度有决定性影响。

            3. 载波相位差分原理

            载波相位差分技术又称为RTK技术(real time kinematics),是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的。它能实时提供观测点的三维坐标,并达到厘米级的高精度。

            与伪距差分原理相同,由基准站通过数据链实时将其载波观测量及站坐标信息一同传送给用户站。用户站接收GPS卫星的载波相位与来自基准站的载波相位,并组成相位差分观测值进行实时处理,能实时给出厘米级的定位结果。

            实现载波相位差分GPS的方法分为两类:修正法和差分法。前者与伪距差分相同,基准站将载波相位修正量发送给用户站,以改正其载波相位,然后求解坐标。后者将基准站采集的载波相位发送给用户台进行求差解算坐标。前者为准RTK技术,后者为真正的RTK技术。

            二、局部区域GPS差分系统

            局域差分(LADGPS)是在局部区域内布设一个GPS差分网,网内由若干个差分GPS基准站组成,通常还包含至少1个监控站。处于该局域内的用户可根据多个基准站提供的改正信息,经平差后求得自己的改正数。它的作用距离一般在200~300km内,如我国沿海建设的信标差分网。

              局域差分GPS技术通常采用加权平均法或最小方差法对来自多个基准站的改正信息进行平差,求出自己的坐标改正数或距离改正数。

            三、广域差分

            广域差分(Wide Area DGPS,WADGPS)技术的基本思想是对GPS观测量的误差源加以区分,并对每一个误差源分别加以"模型化",然后将计算出来的每一个误差源的误差修正值(差分改正值),通过数据通讯链传输给用户,对用户GPS接收机的观测误差加以改正,以达到削弱这些误差源的影响,改善用户GPS定位精度的目的。

            广域差分主要模型化以下三类GPS定位的误差源:星历误差、大气延时误差、卫星钟差误差。

            广域差分GPS系统的工作流程:

            1) 在已知的多个监测站上,跟踪观测GPS卫星的伪距、相位等信息;

            2) 监测站将所接受的信息全部传输到中心站;

            3) 中心站计算出三项误差改正;

            4) 将这些误差改正用数据通讯链传输给用户;

            5) 用户根据这些误差改正自己观测到的伪距、相位、星历等信息,计算出高精度结果。

            广域差分GPS系统的特点:

            1) 用户的定位精度对空间距离的敏感程度比较小;

            2) 投资少,经济效益好;

            3) 定位精度较高,且分布均匀;

            4) 可扩展性好;

            5) 技术复杂,维护费用高;可靠性及安全性稍差。


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