DGPS知识详解

  什么是DGPS？
    DGPS(Difference Global Positioning System英文单词的缩写)，即差分全球定位系统。由于当前GPS全球卫星定位系统精度不能满足人们定位导航的需要，因此，研究人员提出了差分定位系统 的概念。其方法是在已精确测定坐标的参照物上设置GPS接收机，并和移动台上的GPS接收机同步观测不少于四颗的同一组卫星，求得该时刻的差分修正数(位 置差分、伪距差分、相位平滑伪距差分和相位差分等修正数)，通过无线电数据链把这些改正数实时播发给在附近工作的移动台(用户)或事后传送给移动台(用 户)，由移动台(用户)用所收到的差分改正数对其GPS定位数据进行实时修正，其目的是消除公共误差项，有效地减弱相关误差的影响，进而获得更精确的定位 结果，提高定位精度。DGPS相对于GPS能为用户的导航定位精度带来数量级的提高，在飞机精密进场着陆、无人机、弹道轨迹测量、车辆定位导航等航空、航 天、航海及车载领域得到应用。
    DGPS的分类
    
    DGPS是克服SA的 不利影响，提高GPS定位精度的有效手段，可达到Ⅲ级及以上精度。根据DGPS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。根据DGPS的区域一般可分为区域DGPS、广域DGPS和全球DGPS，目前，全球DGPS正在探索中。位置差分、伪距差分和相位差分这三 类差分方式的工作原理是相同的，都是由基准站发送修正数，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，发送修正数的具体内容 不一样，其差分定位精度也不同。
    
    1. 位置差分原理
    位置差分技术是 比较简单的一种差分技术，这种技术的特点就是在现有GPS接收机上做改进，从而实现差分定位，位置差分法适用于用户与基准站间距离在100km以内的情 况。通常情况下，常规的GPS接收机通过改装可实现这种位置差分系统。通过安装在基准站上的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，会存在一定程度的误差。通 过对接收到的坐标和已知坐标的计算，会得到一个差分修正数，基准站利用无线电数据链将此修正数发送出去，由用户站接收， 用户站用所收到的差分修正数对其GPS定位数据进行实时修正。最后得到的修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。
    2. 伪距差分原理
    伪 距差分是应用最广的一种差分技术，几乎所有的商用差分GPS接收机均采用这种技术。这种差分技术的特点是在基准站上，观测所有卫星，根据基准站已知坐标和 各卫星的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传输至用户接收机，从而提高定位精度。国际海事无线电 委员会推荐的RTCM SC-104也采用了这种技术。这种差分技术，通过修正后能得到米级定位精度，如沿海广泛使用的“信标差分”就是采用这种技术。
    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。
    3. 载波相位差分原理
    载 波相位差分技术又称RTK（Real Time Kinematic）技术，是实时处理两个测控站载波相位观测量的差分方法。即是将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。载波相位差分 技术是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的。它能实时提供观测点的三维坐标，并达到厘米级的高精度。
    实现载波相位差分GPS的方法分为两类：修正法和差分法。前者与伪距差分相同，基准站将载波相位修正量发送给用户站，以改正其载波相位，然后求解坐标。后者将基准站采集的载波相位发送给 用户台进行求差解算坐标。前者为准RTK技术，后者为真正的RTK技术。