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差分GPSDifferential GPS简称DGPS的基本原理是利用一个或多个已知精确坐标的基准站与用户移动站同时接收相同的GPS卫星信号。由于GPS定位时会受到诸如卫星星历误差、卫星钟差、大气延迟、多径效应等多种因素的影响导致单点定位精度受限。 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。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
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
差分GPS的分类
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平滑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(伪距、载波相位)。
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差分精度3m作用距离100km无数据期龄概念。
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差分精度3m作用距离100km数据龄期30S。
单基准站局域差分 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。 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。
多基准站局域差分(LADGPS) 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。
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。
广域差分
基准站多个、数据处理中心、数据通讯链、监测站和用户
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。
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。
载波相位平滑伪距
由于载波相位的测量精度比伪距测量精度高2个数量级而且载波相位测量受多路径效应的影响比伪距测量小2个数量级如果能获得整周模糊度就可以获得近于无噪声的伪距测量。一般情况下无法获得整周模糊度但能获得多普勒计数或载波相位变化信息。因此若能够利用载波相位变化信息来辅助伪距测量就可以获得比单独采用伪距测量更高的精度这一思想称为载波相位平滑伪距测目的是提高伪距观测值的精度。
伪距和载波相位方程同在相邻历元间求差。 差分GPS新进展
RTK技术
基准站建在已知或未知点上基准站接收到的卫星信号通过无线通信网实时发给用户用户接收机将接收到的卫星信号和收到基准站信号实时联合解算求得基准站和流动站间坐标增量基线向量。站间距30公里平面精度1-2厘米。 网络RTK (Network RTK, NRTK)
网络RTK系统利用多个基准站组成的连续运行参考站网络(CORS)提供更大范围内的高精度定位服务。移动用户可以通过互联网或专用通信网络接收来自多个基准站的改正信息从而提高可靠性并扩展服务区域。
多星座支持
随着GPS之外的其他全球导航卫星系统GNSS的发展包括俄罗斯GLONASS、欧洲伽利略、中国北斗以及日本准天顶卫星系统QZSS等现代差分GPS设备普遍能够接收并处理多种卫星信号从而提高了可用性、增强了抗干扰能力和定位精度。
PPPPrecise Point Positioning
PPP是一种单点精密定位技术通过接收全球卫星系统的数据并结合国际地球自转与参考系统服务IERS提供的精密星历和钟差产品可以在无地面基站的情况下实现优于传统DGPS的定位精度。 差分GPS技术正随着科技的发展持续进步不仅在传统的测绘、航空航海等领域发挥重要作用在新兴的无人驾驶、智慧城市、精准农业等方向也展现出巨大的潜力。
