第十二讲--差分GPS

武汉大学测绘学院GPS原理及其应用课程组GPS原理及其应用(十二)GPS原理及其应用第四章距离测量与GPS定位§4.8差分GPSGPS原理及其应用概述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）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GPS原理及其应用概述②•差分GPS（DGPS–DifferentialGPS）–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格式距离测量与GPS定位差分GPS概述GPS原理及其应用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。通常大于等效距离误差定位精度1PDOPPDOP距离测量与GPS定位差分GPS影响绝对定位精度的主要误差GPS原理及其应用差分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。距离测量与GPS定位差分GPS差分GPS的基本原理GPS原理及其应用差分GPS对测量定位精度的改进距离测量与GPS定位差分GPS差分GPS对测量定位精度的改进DGPS(单位：m)间距（km）误差类型GPS(单位：m)0100300500卫星钟误差3.00000卫星星历误差2.400.040.130.22SA：卫星钟频抖动240.250.250.250.25SA：人为引入的星历误差2400.431.302.16大气延迟误差：电离层延迟4.000.731.251.60大气延迟误差：对流层延迟0.400.400.400.40基准站接收机误差噪声和多路径误差0.500.500.500.50基准站接收机误差：测量误差0.200.200.200.20DGPS误差（ms)0.591.111.942.79用户接收机误差1.01.01.01.01.0用户等效距离误差（rms)34.41.161.492.192.96导航精度（2drms）HDOP=1.5103.23.54.56.68.9GPS原理及其应用差分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–LocalAreaDGPS）•单基准站差分•多基准站差分–广域差分（WADGPS–WideAreaDGPS）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GPS原理及其应用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距离测量与GPS定位差分GPS位置差分和距离差分的特点GPS原理及其应用单基准站局域差分•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，可靠性低的变率。为距离改正数为距离改正数；dtdVVtdtdVtVttVii)()(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GPS原理及其应用多基准站局域差分•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GPS原理及其应用广域差分•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、建设费用高距离测量与GPS定位差分GPS广域差分GPS原理及其应用差分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–LocalAreaAugmentationSystem–采用地基伪卫星•WAAS–WideAreaAugmentationSystem–采用空基伪卫星–采用通讯卫星发送差分改正数WAAS距离测量与GPS定位差分GPS差分GPS的新进展GPS原理及其应用差分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•精度和可靠性高距离测量与GPS定位差分GPS差分GPS的新进展GPS原理及其应用差分GPS的新进展②•网络RTKGPS原理及其应用第四章距离测量与GPS定位§4.8差分GPS