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1、第四章GPS定位原理5.7 5.7 差分差分GPSGPS厦门理工学院厦门理工学院 空间系空间系2021/8/261主要内容主要内容差分GPS概述差分GPS原理差分GPS的分类差分GPS的新进展2021/8/2621. . 差分差分GPS概述概述差分差分GPS产生的诱因产生的诱因GPS绝对定位的精度受多种误差因素的影响，实时单点定位精度约绝对定位的精度受多种误差因素的影响，实时单点定位精度约101030米，难于满足某些特殊应用的要求。米，难于满足某些特殊应用的要求。影响影响GPS定位精度的主要误差定位精度的主要误差1 1）多台接收机公有的误差，如卫星轨道误差、卫星钟差等；）多台接收机公有的误差，
2、如卫星轨道误差、卫星钟差等；2 2）传播延迟误差，如大气延迟（对流层延迟、对流层延迟）等；）传播延迟误差，如大气延迟（对流层延迟、对流层延迟）等；3 3）接收机固有的误差，如内部噪声、多路径效应等。）接收机固有的误差，如内部噪声、多路径效应等。采用差分定位，可完全消除第一部分误差，可大部分消除第二部分误差采用差分定位，可完全消除第一部分误差，可大部分消除第二部分误差（视基准站至用户的距离）。（视基准站至用户的距离）。2021/8/263差分差分GPS（DGPS Differential GPS）定义：利用设置在坐标已知的点（基准站）上的定义：利用设置在坐标已知的点（基准站）上的GPS接收机测定
3、接收机测定GPS测量测量定位误差定位误差，用以提高在一定范围内其它，用以提高在一定范围内其它GPS接收机（流动站）测量定位精接收机（流动站）测量定位精度的方法，度的方法， 基准站发送的数据格式一般遵循基准站发送的数据格式一般遵循RTCM-104协议。协议。2021/8/2642. . 差分差分GPS原理原理误差的空间相关性误差的空间相关性在影响在影响GPS定位精度的各类误差中除多路径效应均具有较强的空间相关性，定位精度的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GPS的基本原理的基本原理利用基准站（设在坐标精确已知
4、的点上）测定具有空间相关性的误差或利用基准站（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。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。2021/8/2652021/8/266差分差分GPSGPS对测量定位精度的改进对测量定位精度的改进2021/8/267差分改正数的类型差分改正数的类型位置（坐标改正数）改正数位置（坐标改正数）改正数基准站上的接收机对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。知坐标与观测坐标之差即为
5、位置的改正数。距离改正数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。距离即为距离改正数。2021/8/268位置差分示意图位置差分示意图2021/8/269距离差分示意图距离差分示意图2021/8/2610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
6、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星基准站与流动站不要求观测完全相同的一组卫星2021/8/2611载波相位差分载波相位差分载波相位差分与伪距差分相类似载波相位差分GPS有两种定位方法，即改正法和求差法。改正法：基准站将载波相位的改正量发送给用户站，并对用户站的载波相位进行改正实现定位。求差法：将基准站的载波相位发送给用户站，并由用户站对观测值求差进行坐标解算。2021/8/26123. . 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：立即获得定位结果，系统和用户之间必须建立数据通信链。实时差分：立即获得定位
7、结果，系统和用户之间必须建立数据通信链。事后差分：不必立即获得定位结果，无需建立数据通信链。事后差分：不必立即获得定位结果，无需建立数据通信链。根据观测值类型根据观测值类型伪距差分：精度较差，但数据处理比较方便，被广泛使用。伪距差分：精度较差，但数据处理比较方便，被广泛使用。载波相位差分：精度较高，但存在周跳的探测和修复以及整周未知数的载波相位差分：精度较高，但存在周跳的探测和修复以及整周未知数的确定等问题，数据处理较为复杂，只有在某些精度要求较高的领域中才确定等问题，数据处理较为复杂，只有在某些精度要求较高的领域中才被采用。被采用。2021/8/2613根据差分改正数根据差分改正数位置差分（
8、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）2021/8/2614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2021/8/2615基准站基准站数据通讯链数据通讯链流动站（用流动站（用户）户）2021/8/2616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，可靠
9、性低缺点：差分范围小，精度随距基准站距离的增加而下降，可靠性低2021/8/2617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2021/8/2618优缺点优缺点优点：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2021/8/2619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
10、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、差分范围大优点：差分精度高、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2021/8/26204. . 差分差分GPS的新进展的新进展广域差分增强型系统广域差分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采用地基伪卫星采用地基伪卫星WAAS Wide Area Augme
11、ntation 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2021/8/26212021/8/2622网络网络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）各项误差改正，再将它们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。上的虚拟观测值，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2021/8/26232021/8/2624作业作业分析静态绝对定位、静态相对定位、差分分析静态绝对定位、静态相对定位、差分GPSGPS定位的区别定位的区别与联系。与联系。2021/8/26252021/8/2626 刚才的发言，如刚才的发言，如有不当之处请多指有不当之处请多指正。谢谢大家！正。谢谢大家！2021/8/2627部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
