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差分GPS的研究
差分GPS(DGPS,differential GPS-DGPS)就是首先利用已知精确三维坐标的差分GPS基准台,求得伪距修正量或位置修正量,再将这个修正量实时或事后发送给用户(GPS导航仪),对用户的测量数据进行修正,以提高GPS定位精度。
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。
差分GPS (DGPS)是在正常的GPS外附加(差分)修正信号,此改正信号改善了GPS的精度。
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。
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, 存在误差。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.
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。
载波相位差分原理
测地型接收机利用GPS卫星载波相位进行的静态基线测量获得了很高的精度(10-6~10-8)。但为了可靠地求解出相位模糊度,要求静止观测一两个小时或更长时间。这样就限制了在工程作业中的应用。于是探求快速测量的方法应运而生。例如,采用整周模糊度快速逼近技术(FARA)使基线观测 时间缩短到5分钟,采用准动态(stop and go),往返重复设站(re-occupation)和动态(kinematic)来提高GPS作业效率。这些技术的应用对推动精密GPS测量起了促进作用。但是,上述这些作业方式都是事后进行数据处理, 不能实时提交成果和实时评定成果质量,很难避免出现事后检查不合格造成的返工现象。
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。
差分GPS (DGPS)是在正常的GPS外附加(差分)修正信号,此改正信号改善了GPS的精度。
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。
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, 存在误差。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.
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。
载波相位差分原理
测地型接收机利用GPS卫星载波相位进行的静态基线测量获得了很高的精度(10-6~10-8)。但为了可靠地求解出相位模糊度,要求静止观测一两个小时或更长时间。这样就限制了在工程作业中的应用。于是探求快速测量的方法应运而生。例如,采用整周模糊度快速逼近技术(FARA)使基线观测 时间缩短到5分钟,采用准动态(stop and go),往返重复设站(re-occupation)和动态(kinematic)来提高GPS作业效率。这些技术的应用对推动精密GPS测量起了促进作用。但是,上述这些作业方式都是事后进行数据处理, 不能实时提交成果和实时评定成果质量,很难避免出现事后检查不合格造成的返工现象。
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