差分定位
调相-属狗和属虎的合不合
2023年2月22日发(作者：溶气气浮)差分GPS定位原理
测绘知识2007年3月31日
差分GPS定位原理
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：
位置差分伪距差分相位差分
这3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。
位置差分原理
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G
PS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
站利用数据链将此改正数发送出去，由用户站接收，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。以上先决条件是基准站和用户站观测同一组卫星的情况。位置差分法适用于用户与基准站间距离在
100km以内的情况。
伪距差分原理
伪距差分是目前用途最广的一种技术。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RTCMSC-104也采用了这种技术。
在基准站上的接收机要求得到它至可见卫星的距离，并将此计算出的距离与含有误差的测量值加以比
较。利用一个α-β滤波器将此差值滤波并求出其偏差。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对精度有决定性影响。
载波相位差分原理
测地型接收机利用GPS卫星载波相位进行的静态基线测量获得了很高的精度（10-6～10-8）。但为了可
靠地求解出相位模糊度，要求静止观测一两个小时或更长时间。这样就限制了在工程作业中的应用。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（FARA）使基线观测时间缩短到5分钟，
采用准动态（stopandgo），往返重复设站（re-occupation）和动态（kinematic）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。位置差分、
伪距差分、伪距差分相位平滑等技术已成功地用于各种作业中。随之而来的是更加精密的测量技术----载波
相位差分技术。
载波相位差分技术又称为RTK技术（realtimekinematic），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。
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。前者为准RTK技术，后者为真正的RTK技术。
GPS差分定位原理
（1）工作原理
目前单GPS系统提供的定位精度是优于25米，而为得到更高的定位精度，我们通常采用差分GPS技术：
将一台GPS接收机安置在基准站上进行观测。根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数，
并由基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，
并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。
（2）差分分类
差分GPS分为两大类：伪距差分和载波相位差分。
1．伪距差分原理
这是应用最广的一种差分。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，提
高定位精度。这种差分，能得到米级定位精度，如沿海广泛使用?quot;信标差分"
2．载波相位差分原理
载波相位差分技术又称RTK（RealTimeKinematic）技术，是实时处理两个测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。
载波相位差分可使定位精度达到厘米级。大量应用于动态需要高精度位置的领域。
（3）基准站-移动站差分系统介绍
基准站-移动站差分是指采用两台GPS接收机。一台是基准站GPS，另一台是用户端GPS，并且知道一个
已知点的坐标，原理是在已知坐标的固定点上架设一台GPS接收机（称基准站），通过GPS的定位数据和已
知坐标点的数据解算出差分数据(RTCM)，再通过数据链将误差修正参数实时播发出去，用户端通过数据链接
收修正参数并传给GPS，GPS接收修正参数后和自己的定位数据进行修正解算，即可将定位精度提高到米级、
甚至厘米级。
（4）信标差分系统原理
信标差分系统实际上就是差分系统，只是信标差分系统不需要用户自己架设基准站，因为考虑到实时差
分系统未来的需要，国家交通部海监局在我国沿海从南到北沿海岸线建立了20个信标台站（也就相当于差
分系统的基准站），这些信标站24小时发送RTCM差分校正信息，而且不收任何费用，其传输的距离是：在
内陆是300KM的覆盖范围，在海上是500KM的覆盖范围。用户端只需要一台移动站的GPS就可以实现高精度
的实时定位。
差分GPS（DGPS）是在正常的GPS外附加（差分）改正信号，此改正信号改善了GPS的精度。差分定位
（DifferentialPositioning），也叫相对定位，是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相
对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行
相对定位，又可分为：
动态差分GPS（DynamicdifferentialGPS）是由一个或多个控制站（或参考站）传送讯号改正值，以提
供使用者进行实时改正之技术。
静态差分GPS（StaticdifferentialGPS）是由两个（含）以上接收仪，进行较长时间（通常为半小时
以上）的测量，其包含了一组接收仪间基线向量的决定。