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1、 武汉大学武汉大学 测绘学院测绘学院 GPSGPS原理及其应用课程组原理及其应用课程组GPS原理及其应用原理及其应用 ( (十二十二) )1GPS原理及其应用原理及其应用第四章第四章 距离测量与距离测量与GPS定位定位4.8 差分差分GPS2GPS原理及其应用原理及其应用概述概述差分差分GPS产生的诱因：产生的诱因：绝对定位精度不能满绝对定位精度不能满足要求足要求GPS绝对定位的精度受绝对定位的精度受多种误差因素的影响，多种误差因素的影响，完全满足某些特殊应用完全满足某些特殊应用的要求的要求美国的美国的GPS政策对政策对GPS绝对定位精度的影响绝对定位精度的影响（选择可用性（选择可用性SA）S
2、A关闭前后关闭前后GPS绝对定位精度的变化绝对定位精度的变化距离测量与距离测量与GPS定位定位 差分差分GPS 概述概述3GPS原理及其应用原理及其应用概述概述差分差分GPS（DGPS Differential GPS）利用设置在坐标已知的点（基准站）上的利用设置在坐标已知的点（基准站）上的GPS接接收机测定收机测定GPS测量定位误差，用以提高在一定范测量定位误差，用以提高在一定范围内其它围内其它GPS接收机（流动站）测量定位精度的接收机（流动站）测量定位精度的方法方法RTCM-104格式格式距离测量与距离测量与GPS定位定位 差分差分GPS 概述概述4GPS原理及其应用原理及其应用影响绝对定
3、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主要误差卫星轨道误差卫星轨道误差卫星钟差卫星钟差大气延迟（对流层延迟、对流层延迟）大气延迟（对流层延迟、对流层延迟）多路径效应多路径效应对定位精度的影响对定位精度的影响距离测量与距离测量与GPS定位定位 差分差分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5GPS原理及其应用原理及其应用差分差分GPS的基本原理的基本原理误差的空间相关性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，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。从而定位结果也有一定的空间相关性。差分差分GP
4、S的基本原理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正其观测值或定位结果差分改正数的类型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。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
5、的观测坐标，测站的已知坐卫星进行观测，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。标与观测坐标之差即为位置的改正数。距离测量与距离测量与GPS定位定位 差分差分GPS 差分差分GPS的基本原理的基本原理6GPS原理及其应用原理及其应用差分差分GPS对测量定位精度的改进对测量定位精度的改进距离测量与距离测量与GPS定位定位 差分差分GPS 差分差分GPS对测量定位精度的改进对测量定位精度的改进7GPS原理及其应用原理及其应用差分差分GPS的分类的分类根据时效性根据时效性实时差分实时差分事后差分事后差分根据观测值类型根据观测值类型伪距差分伪距差分载波相位差分载波相位差分根据
6、差分改正数根据差分改正数位置差分（坐标差分）位置差分（坐标差分）距离差分距离差分根据工作原理和差分模型根据工作原理和差分模型局域差分（局域差分（LADGPS Local Area DGPS）单基准站差分单基准站差分多基准站差分多基准站差分广域差分（广域差分（WADGPS Wide Area DGPS）位置差分位置差分距离差分距离差分距距离离改改正正坐坐标标改改正正距离测量与距离测量与GPS定位定位 差分差分GPS 差分差分GPS的分类的分类8GPS原理及其应用原理及其应用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位置差分差分改正计算的数学模型简单差分改正计算的数学模型简单差分数据
7、的数据量少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基准站与流动站要求观测完全相同的一组卫星距离差分距离差分差分改正计算的数学模型较复杂差分改正计算的数学模型较复杂差分数据的数据量较多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基准站与流动站不要求观测完全相同的一组卫星星距离测量与距离测量与GPS定位定位 差分差分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9GPS原理及其应用原理及其应用单基准站局域差分单基准站局域差分结构结构基准站（一个）、数据通讯链和用户基准站（一个）、数据通讯链和用户数学模型（差分改正数的计算方法）数学模型（差分改正数的计算方
8、法）提供距离改正和距离改正的变率提供距离改正和距离改正的变率特点特点优点：结构、模型简单优点：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，缺点：差分范围小，精度随距基准站距离的增加而下降，可靠性低可靠性低基准基准站站数据通数据通讯链讯链流动站流动站（用户）（用户）距离测量与距离测量与GPS定位定位 差分差分GPS 单基准站局域差分单基准站局域差分10GPS原理及其应用原理及其应用多基准站局域差分多基准站局域差分结构结构基准站（多个）、数据通讯链和用户基准站（多个）、数据通讯链和用户数学模型（差分改正数的计算方法）数学模型（差分改正数的计算方法）加权平均加权平均偏导数法偏导数
9、法最小方差法最小方差法特点特点优点：差分精度高、可靠性高，差分范围增大优点：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多基准站差分系统结构距离测量与距离测量与GPS定位定位 差分差分GPS 多基准站局域差分多基准站局域差分11GPS原理及其应用原理及其应用广域差分广域差分结构结构基准站（多个）、数据通讯链和用户基准站（多个）、数据通讯链和用户数学模型（差分改正数的计算方法）数学模型（差分改正数的计算方法）与普通差分不相同与普通差分不相同普通差分是考虑的是误差的综合影响普通差分是考虑的是误差的综合影响广域差分对各项误
10、差加以分离，建立各自的改正模型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，对观测值进行改正用户根据自身的位置，对观测值进行改正特点特点优点：差分精度高、差分精度与距离无关、差分范围大优点：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、建设费用高缺点：系统结构复杂、建设费用高距离测量与距离测量与GPS定位定位 差分差分GPS 广域差分广域差分12GPS原理及其应用原理及其应用差分差分GPS的新进展的新进展增强型系统增强型系统特点特点伪卫星技术伪卫星技术卫星通讯技术卫星通讯技术类型类型LAAS Local Area Augmentation System采用地
11、基伪卫星采用地基伪卫星WAAS Wide Area Augmentation System采用空基伪卫星采用空基伪卫星采用通讯卫星发送差分改正数采用通讯卫星发送差分改正数WAAS距离测量与距离测量与GPS定位定位 差分差分GPS 差分差分GPS的新进展的新进展13GPS原理及其应用原理及其应用差分差分GPS的新进展的新进展网络网络RTK作业模型类似作业模型类似RTK原理原理利用基准站网计算出用户附近某点（虚拟参考站）各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。拟观测值，将其发送给用户，进行实时相对定位。特点特点精度和可靠性高精度和可靠性高距离测量与距离测量与GPS定位定位 差分差分GPS 差分差分GPS的新进展的新进展14GPS原理及其应用原理及其应用差分差分GPS的新进展的新进展网络网络RTK15
