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） 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 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 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。 差分GPS对测量定位精度的改进 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 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 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 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 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 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 * GPS原理及其应用 *  武汉大学  测绘学院  GPS原理及其应用课程组 SA关闭前后GPS绝对定位精度的变化 距离测量与GPS定位   差分GPS    概述 距离测量与GPS定位   差分GPS    概述 距离测量与GPS定位   差分GPS    影响绝对定位精度的主要误差 距离测量与GPS定位   差分GPS    差分GPS的基本原理 距离测量与GPS定位   差分GPS    差分GPS对测量定位精度的改进 位置差分 距离差分 距离改正 坐标改正 距离测量与GPS定位   差分GPS   差分GPS的分类 距离测量与GPS定位   差分GPS   位置差分和距离差分的特点 基准站 数据通讯链 流动站（用户） 距离测量与GPS定位   差分GPS   单基准站局域差分 多基准站差分系统结构 距离测量与GPS定位   差分GPS   多基准站局域差分 距离测量与GPS定位   差分GPS   广域差分 WAAS 距离测量与GPS定位   差分GPS   差分GPS的新进展 距离测量与GPS定位   差分GPS   差分GPS的新进展 误差类型	GPS
(单位：m)	DGPS(单位：m)				间距（km）				0	100	300	500		卫星钟误差	3.0	0	0	0	0		卫星星历误差	2.4	0	0.04	0.13	0.22		SA ：卫星钟频抖动	24	0.25	0.25	0.25	0.25		SA ：人为引入的星历误差	24	0	0.43	1.30	2.16		大气延迟误差：电离层延迟	4.0	0	0.73	1.25	1.60		大气延迟误差：对流层延迟	0.4	0	0.40	0.40	0.40		基准站接收机误差噪声和多路径误差		0.50	0.50	0.50	0.50		基准站接收机误差：测量误差		0.20	0.20	0.20	0.20		DGPS 误差（ms)		0.59	1.11	1.94	2.79		用户接收机误差	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0		用户等效距离误差（rms)	34.4	1.16	1.49	2.19	2.96		导航精度（2drms）HDOP = 1.5	103.2	3.5	4.5	6.6	8.9		


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