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差分技术从工作原理上主要分为哪几种类型?

添加时间:2018-09-12 15:57:57 来源:环球新时空信息技术研究院
  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。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。
 
  1)位置差分方法
 
  这是一种最简单的差分方法,任何一种GPS接收机均可改装和组成这种差分系统。
 
  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位置改正数发送出去,由用户机接收,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。这种方法的先决条件是适用于基准站和用户站观测同一组卫星的条件下,而且位置差分法通常只适用于用户与基准站间距离在100km以内的情况。
 
  2)伪距差分方法
 
  伪距差分是人们应用得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。国际海事无线电委员会推荐的RTCM SC-104标准也主要采用了这种技术。
 
  在基准站上的接收机通过伪距测量求得至可见卫星的含有误差的距离,并将其与利用基准站已知位置和卫星星历数据计算出的卫星距离进行比较,求出其中的偏差。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在一定程度上对精度有决定性影响。
 
  3)载波相位差分方法
 
  通常,测地型接收机利用GPS卫星载波相位进行的静态基线测量,可以获得很高的精度。但为了可靠地求解出相位模糊度,要求静止观测一段时间。这在许多年前成为限制GPS在工程作业中的一种应用因素。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使基线观测时间缩短到3~5分钟,采用准动态(走走停停)、往返重复设站和动态来提高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。
 
  差分GPS的出现,能实时给定运动载体的位置,精度为米级,满足了引航、水下测量等工程的要求。这种位置差分、伪距差分、伪距差分相位平滑等技术已经成功地用于各种作业中,同时随之而来的是更加精密的测量技术——载波相位差分技术。
 
  载波相位差分技术广泛应用于高精度测量,除了用于静态测量外,还大量地用在多种多样的动态测量和其他应用中,通常称为实时动态(RTK)技术,它是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的,能实时提供观测点的三维坐标,并达到厘米级的高精度。
 
  与伪距差分原理相同,由基准站通过数据链实时将其载波观测量及站坐标信息一同传送给用户站。用户站接收GPS卫星的载波相位与来自基准站的载波相位,并组成相位差分观测值进行实时处理,能实时给出厘米级的定位结果。
 
  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。最近,RTK技术又有了新发展,形成网络RTK技术,有利于这一技术的进一步推广应用。
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