差分GPS原理

在了解差分GPS之前首先要知道GPS定位测量中的三类误差：

1、接收机的公有误差：卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流程误差；

2、接收机自身存在的误差：内部噪声、通道延迟、多路径效应；

3、基准站接收机与流动站接收机之间的传播延迟误差；

以上三种类型的误差是GPS测量当中的三类主要误差，其中第一类接收机公有误差可以通过差分技术完全予以消除。第二类型的误差是硬件设备的内在误差，无法消除。第三类型的误差直接取决于移动站与基站之间的距离。

 

所谓差分GPS，其基本组成包括有一个已知的地面控制点，一个地面基准站，一个测区移动站，工作原理就是通过在一定的区域范围内（根据不同的测量等级，基准站与移动站的距离有差异，一般情况下小于25km），在地面已知控制点上架设一个GPS基准站，GPS基准站实时的记录GPS定位信息，通过与地面已知控制点的实际坐标值做比对处理，以解算得到测区移动站的修正量，以此对移动站的测量值进行修正，得到更精准的测量值。

 

按照差分计算的顺序不同可分为后差分与实时差分两种，后差分就是基准站将记录的差分数据存储下来，等整个测量完成之后再根据对应的时间段及时间点对移动站的数据进行差分处理，实时差分指的是基准站通过无线电台，实时地将差分数据传送给移动站，以实现实时的数据解算。

另外，差分GPS根据基准站发送的差分信息的不同可分为三种，分别是位置差分技术、距离差分中的伪距差分技术以及距离差分中的载波相位差分技术（Real Time Kinematic，及RTK）。

 

位置差分技术：

指的是基准站直接将真实值与测量值的差值作为差分修正量，发送给用户接收机，用以做直接的运算修正，可消除第一种类型的误差（也就是卫星钟差、星历误差、电离层误差以及对流程误差等），也就是将坐标的差值作为修正量直接在移动站测量值上加减。

 

距离差分中的伪距差分技术：

首先要理解伪距的概念，所谓伪距就是GPS的实际测量过程中，卫星与接收机之间的实测距离A与真实距离B，由于存在卫星钟差、接收机钟差以及电离层延迟等影响，造成误差，所以讲实际的测距值A称为伪距，GPS接收机的测量也称为伪距测量。因此，对于伪距差分技术，可理解为将伪距测量的修正量作为修正值传递给移动站进行差分处理。

 

位置差分和伪距差分能够抵消掉第一类误差，但是移动站和基准站之间的距离拉大加大了系统数据的传递延迟这一点是无法消除的。

 

距离差分中的载波相位差分原理即RTK技术

利用载波相位差分的方式，其实还可以分为两种：

第一种是基准站将载波相位的修正量传递给移动站，移动站根据这个修正量进行差分解算，以求得自己的三维坐标，是一种移动站坐标修正的方法。

第二中是基准站实时地将测量的载波相位观测量、伪距观测量、基准站坐标等信息通过无线电台实时地传递给移动站，移动站将载波相位观测值进行差分处理，求得基准站与移动站之间的基线向量（基线向量就是指两站点之间的坐标差值，δx，δy，δz），再根据基站控制点坐标求得移动站的坐标，得到的移动站是WGS-84坐标。