一文弄懂3種差分GPS定位方式的技術(shù)原理

GPS定位應(yīng)用廣泛，我們使用的手機和汽車就自帶GPS定位功能，它給我們的生活提供了許多便利。GPS定位存在一定的誤差，誤差來自3方面：一方面是由衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差、電離層誤差、對流層誤差等導致的；另一方面是由傳播延遲導致的；此外還有用戶接收機固有的誤差，由內(nèi)部噪聲、通道延遲、多路徑效應(yīng)等原因?qū)е碌摹?/p>

為了盡可能消除GPS定位誤差，我們可以引入差分GPS定位技術(shù)。利用差分技術(shù)，衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差、電離層誤差、對流層誤差可以完全消除；傳播延遲誤差大部分可以消除，消除程度主要取決于基準接收機和用戶接收機的距離；內(nèi)部噪聲、通道延遲、多路徑效應(yīng)誤差則無法消除。

關(guān)于差分定位的技術(shù)原理，我們在前面的文章介紹過，大家可以參考文章：GPS定位及差分GPS定位技術(shù)原理 ，接下來我們來介紹3種差分GPS定位方式。

差分GPS定位分為：位置差分、偽距差分（ RTD）和載波相位差分（RTK），接下來我們來分別介紹。

位置差分

已知坐標點的差分定位基準站實時觀測4顆衛(wèi)星后進行三維定位，得出當前基準站的坐標測量值；

將坐標測量值與基準站實際坐標值的差值作為差分校正量，基準站利用數(shù)據(jù)鏈將所得的差分校正量發(fā)送給流動站，流動站用接收到的差分校正量在自身衛(wèi)星接收機接收到的測量值的基礎(chǔ)上進行坐標修改。

注意事項：采用位置差分技術(shù)時，基準站與流動站必須觀測同一組衛(wèi)星，流動站與基準站之間的距離不超過100km。

偽距差分

偽距差分是當前應(yīng)用最為廣泛的一種差分技術(shù)，在一定范圍的定位區(qū)域內(nèi)，設(shè)置一個或多個定位基準站，連續(xù)觀測所有在信號接收范圍內(nèi)的衛(wèi)星偽距，基準站利用已知坐標計算出自己到衛(wèi)星的幾何距離；

將幾何距離與觀測所得的偽距比較，利用一個α-β濾波器將此差值濾波并求出其偽距修正值，并將所有衛(wèi)星的偽距修正值傳輸給流動站，流動站利用此修正值來修改衛(wèi)星傳輸來的測量偽距。

注意事項：采用偽距差分技術(shù)時，流動站與基準站距離越近，定位精度越高。

載波相位差分（RTK）

載波相位差分技術(shù)，又稱實時動態(tài)載波相位差分技術(shù)(Real Time Kinematic，RTK)；

載波相位差分技術(shù)中基準站不直接傳輸關(guān)于衛(wèi)星測量的差分校正量，而是發(fā)送衛(wèi)星的測量原始值及自身坐標信息；

流動站收到基準站的數(shù)據(jù)后，與自身觀測衛(wèi)星的數(shù)據(jù)組成相位差分觀測值，利用組合后的測量值求出基線向量，完成相對定位，進而推算出測量點的坐標；

采用RTK進行定位工作時，除了配備基準站接收機和流動站接收機外，還需要配備數(shù)據(jù)通信設(shè)備；

基準站需將自己所獲得的載波相位觀測值及基準站坐標通過數(shù)據(jù)通信鏈實時播發(fā)給在其周圍工作的動態(tài)用戶；

流動站數(shù)據(jù)處理模塊使用動態(tài)差分定位的方式確定出流動站相對應(yīng)基準站的位置，然后根據(jù)基準站的坐標求得自己的瞬時絕對位置。

注意事項

在實際應(yīng)用中，有2種實現(xiàn)載波相位差分的方法，分別是修正法和差分法；

修正法：基準站將載波相位修正量發(fā)給流動站，以改正其載波相位觀測值，得到自身坐標；

差分法：將基準站觀測的載波相位測量值發(fā)送給流動站，讓其自身求出差分修正量，從而實現(xiàn)三維定位；

前者為準RTK技術(shù)，后者為真正的RTK技術(shù)。

審核編輯 黃宇