GPS原理及其应用 (十二)

第四章 距离测量与GPS定位 §4.8 差分GPS

概述① 差分GPS产生的诱因：绝对定位精度不能满足要求 GPS绝对定位的精度受多种误差因素的影响，完全满足某些特殊应用的要求 美国的GPS政策对GPS绝对定位精度的影响（选择可用性SA） SA关闭前后GPS绝对定位精度的变化

概述② 差分GPS（DGPS – Differential GPS） RTCM-104格式 距离测量与GPS定位 > 差分GPS > 概述 概述② 差分GPS（DGPS – Differential GPS） 利用设置在坐标已知的点（基准站）上的GPS接收机测定GPS测量定位误差，用以提高在一定范围内其它GPS接收机（流动站）测量定位精度的方法 RTCM-104格式

影响绝对定位精度的主要误差 主要误差 对定位精度的影响 卫星轨道误差 卫星钟差 大气延迟（对流层延迟、对流层延迟） 多路径效应 距离测量与GPS定位 > 差分GPS > 影响绝对定位精度的主要误差 影响绝对定位精度的主要误差 主要误差 卫星轨道误差 卫星钟差 大气延迟（对流层延迟、对流层延迟） 多路径效应 对定位精度的影响

差分GPS的基本原理 误差的空间相关性 差分GPS的基本原理 差分改正数的类型 距离测量与GPS定位 > 差分GPS > 差分GPS的基本原理 差分GPS的基本原理 误差的空间相关性 以上各类误差中除多路径效应均具有较强的空间相关性，从而定位结果也有一定的空间相关性。 差分GPS的基本原理 利用基准站（设在坐标精确已知的点上）测定具有空间相关性的误差或其对测量定位结果的影响，供流动站改正其观测值或定位结果 差分改正数的类型 距离改正数：利用基准站坐标和卫星星历可计算出站星间的计算距离，计算距离减去观测距离即为距离改正数。 位置（坐标改正数）改正数：基准站上的接收机对GPS卫星进行观测，确定出测站的观测坐标，测站的已知坐标与观测坐标之差即为位置的改正数。

距离测量与GPS定位 > 差分GPS > 差分GPS对测量定位精度的改进

差分GPS的分类 根据时效性 根据观测值类型 根据差分改正数 根据工作原理和差分模型 坐标改正 实时差分 事后差分 伪距差分 载波相位差分 距离测量与GPS定位 > 差分GPS > 差分GPS的分类 差分GPS的分类 坐标改正 根据时效性 实时差分 事后差分 根据观测值类型 伪距差分 载波相位差分 根据差分改正数 位置差分（坐标差分） 距离差分 根据工作原理和差分模型 局域差分（LADGPS – Local Area DGPS） 单基准站差分 多基准站差分 广域差分（WADGPS – Wide Area DGPS） 位置差分 距离改正 距离差分

位置差分和距离差分的特点 位置差分 距离差分 差分改正计算的数学模型简单 差分数据的数据量少 基准站与流动站要求观测完全相同的一组卫星 距离测量与GPS定位 > 差分GPS > 位置差分和距离差分的特点 位置差分和距离差分的特点 位置差分 差分改正计算的数学模型简单 差分数据的数据量少 基准站与流动站要求观测完全相同的一组卫星 距离差分 差分改正计算的数学模型较复杂 差分数据的数据量较多 基准站与流动站不要求观测完全相同的一组卫星

单基准站局域差分 结构 数学模型（差分改正数的计算方法） 特点 基准站（一个）、数据通讯链和用户 提供距离改正和距离改正的变率 距离测量与GPS定位 > 差分GPS > 单基准站局域差分 单基准站局域差分 结构 基准站（一个）、数据通讯链和用户 数学模型（差分改正数的计算方法） 提供距离改正和距离改正的变率 特点 优点：结构、模型简单 缺点：差分范围小，精度随距基准站距离的增加而下降，可靠性低 基准站 数据通讯链 流动站（用户）

多基准站局域差分 结构 数学模型（差分改正数的计算方法） 特点 基准站（多个）、数据通讯链和用户 加权平均 偏导数法 最小方差法 距离测量与GPS定位 > 差分GPS > 多基准站局域差分 多基准站局域差分 结构 基准站（多个）、数据通讯链和用户 数学模型（差分改正数的计算方法） 加权平均 偏导数法 最小方差法 特点 优点：差分精度高、可靠性高，差分范围增大 缺点：差分范围仍然有限，模型不完善 多基准站差分系统结构

广域差分 结构 数学模型（差分改正数的计算方法） 特点 基准站（多个）、数据通讯链和用户 与普通差分不相同 距离测量与GPS定位 > 差分GPS > 广域差分 广域差分 结构 基准站（多个）、数据通讯链和用户 数学模型（差分改正数的计算方法） 与普通差分不相同 普通差分是考虑的是误差的综合影响 广域差分对各项误差加以分离，建立各自的改正模型 用户根据自身的位置，对观测值进行改正 特点 优点：差分精度高、差分精度与距离无关、差分范围大 缺点：系统结构复杂、建设费用高

差分GPS的新进展① 增强型系统 特点 类型 伪卫星技术 卫星通讯技术 距离测量与GPS定位 > 差分GPS > 差分GPS的新进展 差分GPS的新进展① 增强型系统 特点 伪卫星技术 卫星通讯技术 类型 LAAS – Local Area Augmentation System 采用地基伪卫星 WAAS – Wide Area Augmentation System 采用空基伪卫星 采用通讯卫星发送差分改正数 WAAS

差分GPS的新进展② 网络RTK 作业模型类似RTK 原理 特点 距离测量与GPS定位 > 差分GPS > 差分GPS的新进展 差分GPS的新进展② 网络RTK 作业模型类似RTK 原理 利用基准站网计算出用户附近某点（虚拟参考站）各项误差改正，再将它们加到利用虚拟参考站坐标和卫星坐标所计算出的距离之上，得出虚拟参考站上的虚拟观测值，将其发送给用户，进行实时相对定位。 特点 精度和可靠性高

差分GPS的新进展② 网络RTK