广域差分GPS
MASA广域差分下的GPS精度分析和应用
１ ２ 覆盖范 围和特点 ． 地球同步卫星差分信 号稳定 ， 覆盖范 围广 ， 区域限制 ； 无 Ｋ ２星站机操作 简单 ， 可达米级精 度 ， 是免 费的星站 差分 Ｇ Ｓ Ｐ 接 收机 。 星站机 支持亚洲 ＭＡ Ａ、 Ｓ 欧洲 Ｅ Ｎ Ｓ 北美 ＷＡ Ｓ Ｇ Ｏ 、 Ａ 等
行测 量作业。 星站机流动到 固定点测量 ， 算 出偏差改 正数 ， 计
达到求 出待定点坐标 的 目的。
３ １ 以已知控制点数值 为真值 的精度 分析 ． 将一 台偏差改正后星站机置 于已知控制点 ， １ 采集 每 ５Ｓ
一
图 １ ＭＡ Ａ系统差分信号覆盖范 围图 Ｓ
１ ３ 优势 ．
组数据 ， 共采集 了 ３ ３个数 据点 ， ０ 以已知控制 点数值 为真
ｄ ｉ１． ９ ９ ｊｉ ｎ １０ — ２５ ２ １． １０ ６ ｏ：０ ３６ ／．ｓ ． ０ １ ９ ３ ．０ ２ ０ ．２ ｓ
２ １ 年第 １ ・ Ｅ Ｒ Ｉ Ｅ ０２ 期 Ｐ Ａ ＬＲ Ｖ Ｒ 人 民 珠 江
ＭＡ Ａ广 域 差 分 下 的 Ｇ Ｓ精 度 分析 和 应 用 Ｓ Ｐ
算平 面 位 置 中误 差 Ｍ ＝ ０ １４ ｍ，高 程 中 误 差 Ｍｈ ＝ ．５ ０ １９ｍ。 度分 析见 表 ２ ． ５ 精 。
表 ２ 以 平 均观 测 值 为 真 值 的 精 度分 析
Ⅲ ／
０ ０ ０ Ｏ Ｏ ０ ０ Ｏ ０ ０ Ｏ ０ ０ Ｏ Ｏ ０
表 １ 以 已知 控 制 点 数 值 为 真 值 的精 度分 析
图 ２ 平面位置数据点 随测量时间偏移分布
３ ２ 以平均观测 值为真值 的精度分析 ．
将一 台偏差改 正后星站机置于 已知控制点 ， １ 采集 每 ５Ｓ
GPS差分定位基本原理详解
用户等效距离误差（rms)
34.4 1.16 1.49 2.19 2.96
导航精度（2drms）HDOP = 1.5
103.2 3.5 4.5 6.6 8.9
.
8
差分GPS的分类
► 根据时效性
▪ 实时差分
▪ 事后差分
坐 标
► 根据观测值类型
改
▪ 伪距差分
正
▪ 载波相位差分
► 根据差分改正数
▪ 位置差分（坐标差分）
.
26
载波相位差分原理
►差分GPS的出现，能实时给定裁体的位置， 精度为米级，满足不了引航、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。
►载波相位差分技术建立在实时处理两个测 站的载波相位基础上的。
用数据链发送出去，用户接收机接收后改正：
.
16
顾及用户位置改正的瞬时变化，可得：
用户坐标中消去了基准站与用户站的共同误差，例如
卫星轨道误差、SA影响、大气影响等。
优点：计算简单，适用各种GPS接收机。
缺点：要求观测同一组卫星，近距离可做到，距离较
长很难满足。
位置差分只适用于基准站与用户站相距100km以内的
.
21
缺点： ► 与位置差分相似，伪距差分能将两站公共误差抵消
▪ 但随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。
► 基准站和用户站间距离对伪距差分的精度有决定性 影响。
► 星历提供的卫星钟与ＧＰＳ时间不精确同步，卫星 实际位置和计算位置不一致
▪ 两地测量误差始终有无法校正的剩余误差。
GPS原理与应用复习重点
一、 填空题1.GPS系统由GPS卫星星座（空间部分）、地面监控系统（地面控制部分）和GPS信号接收机（用户设备部分）等三部分组成。
2.GPS工作卫星的地面系统，目前主要由分布在全球的5个地面站组成，其中包括一个主控站、三个信息注入站和五个卫星监测站。
3.主控站一个，设在美国本土科罗拉多.斯平士(Colorado Springs)的联合空间执行中心。
注入站现有3个，分别设在印度洋的狄哥•伽西亚(Diego Garcia)、南大西洋的阿松森岛(Ascension)和南太平洋的卡瓦加兰(Kwajalein)。
五个监测站除主控站和注入站外，还在夏威夷设立了一个监测站。
4.在GPS信号接收机的分类中，按接收机的载波频率分类：单频接收机(SingleFrequency Receiver) 、双频接收机(Double Frequency Receiver)、双系统接收机 (GPS+GLONASS)；按接收机的用途分类：导航(Navigation)型接收机、测地(Survey)型接收机、授时(Time)型接收机；按接收机的通道数分类：多通道接收机、序贯通道接收机、多路复用通道接收机；按接收机的工作原理分类：码相关型接收机、平方型接收机、混合型接收机。
5.坐标系统与时间系统是描述卫星运动，处理观测数据和表达观测站位置的数学与物理基础。
6.坐标系统是由原点(origin)位置、坐标轴(Coordinate Axis)的指向和尺度(Scale)所定义的。
在GPS测量中,坐标系的原点一般取地球的质心（the mass center of the earth)，而坐标轴的指向具有一定的选择性。
为了使用上的方便，国际上都通过协议来确定某些全球性坐标系统的坐标轴指向，这种共同确认的坐标系，通常称为协议坐标系(Conventional Coordinate System)。
7.测量时间，同样必须建立一个测量的基准，即时间的单位(尺度)和原点(起始历元)。
[工程科技]广域差分GPS技术
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WADGPS的工作流程
WADGSP系统一般有一个主控制站、若干个GPS卫星跟踪站（又称基准 站或参考站）、一个差分信号播发站、若干个监测站、相应的数据通 讯网络和若干个用户站组成。系统的工作流程可以分为五个步骤： (1) 在已知精确地心坐标的若干个GPS卫星跟踪站上，跟踪接收 GPS卫星的广播星历、伪距和载波相位信息等； (2)跟踪站所获得的这些信息，通过数据通讯网络全部传输到主控 站； (3)在主控站计算出相对于广播星历的卫星轨道误差改正、卫星钟 差改正及电离层时间延迟改正。 (4)将这些改正通过信号播发站（数据通讯网络）传输到用户站。 (5) 用户站利用这些改正值来改正它们所接收到的GPS信息，进行 C/A吗伪距单点定位以改善用户站的GPS导航定位精度。
数学模型（差分改正数的计算方法）
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
差分观测值改正的计算方法
1. 用消除电离层影响的双差观测值确定并外推 轨道 2. 用基准站的双频观测值计算电离层改正参数 3. 把电离层模型和轨道作为已知值确定卫星钟 差
GPS广域差分技术
武汉大学卫星导航定位技术研究中心
差分GPS：利用相对定位思想实现米级精度的实时定位技术
1.局域（常规）差分GPS（LADGPS/CDGPS）
原理：利用单基准站确定的伪距误差修正值修正用户伪距 特点：受距离限制，基准站作用半径（100-200km）
2.局域网差分GPS（LANGPS）
广域增强差分GPS（WAAS）
工作方式
将主控站计算出来的广域差分改正信息，通过地球站传到地球同步卫星，该同步 卫星以GPS的L1频率为载波，将上述差分改正信息当作GPS导航电文转发给用户 站。
广域差分GPS技术课件
AI辅助数据处理技术是广域差分GPS技术的另一个重要发展方向，通过人工智能算法对数据进行处理和分析，可以提高数据处理效率和精度，同时还能发现和解决一些传统方法难以解决的问题。
详细描述
AI辅助数据处理技术利用人工智能算法对广域差分GPS数据进行处理和分析，可以更快速、准确地提取出有用的信息，提高数据处理效率和精度。此外，AI辅助数据处理还可以发现和解决一些传统方法难以发现和解决的问题，例如信号畸变和多径效应等。
航海导航
广域差分GPS技术能够提供高精度地图和定位信息，帮助车辆进行精确导航和行驶控制。
道路交通
广域差分GPS技术能够提供高精度位置信息，帮助科学家进行地球科学、气象学等领域的研究。
科学研究
02
CHAPTER
广域差分GPS技术原理
通过建立地面上分布广泛的基准站接收机网络，实时监测卫星信号误差，并将修正数据发送给移动用户，以实现高精度定位。
广域差分GPS技术课件
目录
引言广域差分GPS技术原理广域差分GPS系统组成广域差分GPS技术优势与挑战广域差分GPS技术发展趋势广域差分GPS技术应用案例
01
CHAPTER
引言
广域差分GPS技术能够提供高精度位置信息，帮助飞行员进行精确导航。
航空导航
广域差分GPS技术能够提供可靠的定位信息，帮助船只进行精确导航和航行控制。
用户接收机在接收到GPS信号和误差修正数据后，通过内部处理器进行误差修正，提高定位精度。
用户接收机一般采用小型化、低功耗设计，方便携带和使用。
04
CHAPTER
广域差分GPS技术优势与挑战
广域差分GPS技术通过差分校正模型，消除公共误差源，从而提高定位精度。
该技术降低了定位失败的风险，提高了在复杂环境和恶劣气候条件下的定位可靠性。
GPS测量原理及应用复习名词解释与论述
第一部分：名词解释春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点真近点角：在轨道平面上卫星与近地点之间的地心角距.升交点赤经：在地球平面上，升交点与春分点之间的地心夹角. 近地点角距：在轨道平面上近地点与升交点之间的地心角距.天球：指以地球质心为中心，半径r为任意长度的一个假想球体。
为建立球面坐标系统，必须确定球面上的一些参考点、线、面和圈。
岁差：指由于日月行星引力共同作用的结果，使地球自转轴在空间的方向发生周期性变化。
章动：北天极除了均匀地每年西行以外，还要绕着平北天极做周期性的运动。
轨迹为一椭圆。
极移：地球自转轴相对于地球体的位置不是固定的，地极点在地球表面上的位置随时间而变化的现象称为极移历元：在天文学和卫星定位中，与所获取数据对应的时刻也称历元。
轨道：卫星在空间运行的轨迹轨道参数：描述卫星轨道位置和状态的参数卫星星历：描述卫星运动轨道的信息，是一组对应某一时刻的轨道根数及其变率预报星历：是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文传递给用户，经解码获得所需的卫星星历，也称广播星历后处理星历：是一些国家的某些部门根据各自建立的跟踪站所获得的精密观测资料，应用与确定预报星历相似的方法，计算的卫星星历。
GPS卫星所发射的信号包括载波信号、P码（或丫码）、C/A码和数据码（或D 码）等多种信号分量，其中P码和C/A码统称为测距码。
（1）码的概念：表达不同信息的二进制数及其组合，称为码（2）随机噪声码：对某一时刻来说，码元是0或1完全是随机的，这种码元幅度的取值完全无规律的码序列。
导航电文：导航电文是包含有关卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由C/A码捕获P码等导航信息的数据码（或D码）。
绝对定位：也称单点定位，是指在协议地球坐标系中，直接确定观测站相对于坐标原点（地球质心）绝对坐标的一种方法。
相对定位：用至少两台GPS接收机，同步观测相同的GPS卫星，确定两台接收机天线之间的相对位置。
GPS系统的关键性能分析--下之二
图23 广域增强系统WAAS的二维平面定位性能054Satellite classroom 卫星课堂GPS系统的关键性能分析―――下之二第十七讲7 广域增强系统（WAAS）性能简介广域增强系统完好性风险定义为系统估算的载体的位置值超过水平告警门限HAL（Horizontal Alert Limits）或者垂直告警门限VAL（Vertical Alert Limits）时，卫星导航系统在规定的告警时间（time-to-alarm）内没有告警的概率。
另一方面，连续性风险定义为在系统工作过程中，系统告警能够省略的概率。
广域增强系统W A A S 的最低运行控制性能标准MOPS（Minimum OperationalPerformance Standards）定义为，差分修正的导航解在垂直保护门限VPL（Vertical Protection Level）以及水平保护门+ 刘天雄图24 广域增强系统WAAS的垂直定位性能限HPL（Horizontal Protection Level）范围内概率的必须满足99.99999%。
因此，误差的真值（true error）在107 秒内超过保护限的次数不能多于一次。
如果计算的保护限超过了相应的告警门限，那么系统将告警，测量的数据不能用于定位。
如果系统在运行过程中发出了告警信息，必须推导告警信息处理算法，否则系统在整个周期内将被宣布不可用。
美国斯坦福大学（Stanford University）在位于美国加利福尼亚州斯坦福的国家卫星测试床NSTB（National Satellite Test Bed），开展了对静态用户开展了广域增强系统W A A S的二维平面定位性能评估测试，测试结果如图23所示，直方图中横坐标为广域增强系统W A A S给出的位置已被标定的天线的位置测量值和实际位置之间的误差，纵坐标为不同导航解下计算得到的保护门限。
图22中HMI表示“危险的错误引导信息（Hazardously Misleading Information）”，MI表示“错误引导信息（Misleading Information）”。
GPS习题集名词解释
1、卫星星历:是描述卫星运行轨道的信息。
2、天线高:指天线的相位中心至观测点标志中心顶面的垂直距离。
3、春分点:当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与地球赤道的交点。
4、开普勒第一定律:卫星运行的轨道是一个椭圆，而该椭圆的一个焦点与地球的月心相重合。
这一定律表明，在中心引力场中，卫星绕地球运行的轨道面，是一个通过划球质心的静止平面。
5、同步环:由多台接收机同步观测的结果所构成的闭合环称为同步环。
6、多路径效应:在GPS测量中，如果测站周围的反射物所反射的卫星信号(反射波)进入接收衫天线，这就将和直接来自卫星的信号(直接波)产生干涉，从而使观测值偏离真值产且所谓的多路径误差。
这种山于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称为多路径效应。
7、周跳:在接收机跟踪GPS卫星进行观测的过程中，常常山于多种原因(例如接收机天线被阻挡、外界噪声信号的干扰等)，可能使载波相位观测值中的9周数不正确但其不足1整周的小数部分仍然是正确的，这种现象成为整周变跳，简称周跳。
8、绝对定位:利用GPS卫星和用户接收机间的距离观测值直接确定用户接收机天线在在WGS-84坐标系中相对地球质心的绝对位置。
9、恒星时:以春分点为参考点，由春分点的周日视运动所确定的时间，称为恒星时。
恒星时是地方时。
10、卫星的无摄运动:卫星在轨运动受到中心力和摄动力的影响。
假设地球为匀质球体，其对卫星的引力称为中心力(质量集中于球体的中心)。
中心力决定着卫星运动的 4本规律和特征，此时卫星的运动称为无摄运动，山此所决定的卫星轨道可视为理想的轨道，又称卫星的无摄运动轨道。
11、精密星历:是一些国家的某些部门，根据各自建立的跟踪站所获得的精密观测资料，应用与确定预报星历相似的方法，而计算的卫星星历。
它可以向用户提供在用户观测时间的卫星星历，避免了预报星历外推的误差。
12、相对定位:用两台或多台接收机分别安置在基线的两端，并同步观测相同的GPS 卫星，以确定4线端点在协议地球坐标系中的相对位置或4线向量的定位方法。
GPS测量原理及应用各章知识点总结
GPS测量原理及应用各章知识点总结桂林理工大学测绘08-1 JL（纯手打）第一章绪论1、GPS系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。
能为各个用户提供三维坐标和时间。
2、GPS卫星位置采用WGS-84大地坐标系3、GPS经历了方案论证、系统论证、生产试验三个阶段。
整个系统包括卫星星座、地面监控部分、用户接收机部分。
4、GPS基本参数为：卫星颗数为21+3，卫星轨道面个数为6，卫星高度为20200km，轨道倾角为55度，卫星运行周期为11小时58分，在地球表面任何时刻，在高度较为15度以上，平均可同时观测到6颗有效卫星，最多可以达到9颗。
5、应用双定位系统的优越性：能同时接收到GPS和GLONASS卫星信号的接收机，简称为双系统卫星接收机。
（1）增加接收卫星数。
这样有利于在山区和城市有障碍物遮挡的地区作业（2）提高效率。
观测卫星数增加，所以求解整周模糊度的时间缩短，从而减少野外作业时间，提高了生产效率。
（3）提高定位的可靠性和精度。
因观测的卫星数增加，用于定位计算的卫星数增加，卫星几何分布也更好，所以提高了定位的可靠性和精度。
6、在GPS信号导航的定位时，为了解算测站的三维坐标，必须观测4颗（以上）卫星，称为定位星座。
7、PRN----------卫星所采用的伪随机噪声码8、在导航定位测量中，一般采用PRN编号。
9、用于捕获信号和粗略定位的为随机码叫做C/A码（又叫S码），用于精密定位的精密测距码叫P码10、GPS系统中各组成部分的作用：卫星星座1、向广大用户发送导航定位信息。
2、接收注入站发送到卫星的导航电文和其他相关信息，并通过GPS信号电路，适时的发送给广大用户。
3、接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时的改正运行偏差和启用备用时钟等。
地面监控系统地面监控系统包括1个主控站，3个注入站和5个监测站。
1、监测和控制卫星上的设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行。
广域差分简介
SBAS 即Space Based Augmentation System,是利用地球静止轨道卫星建立的地区性广域差分增强系统。
目前全球发展的SBAS系统有：欧空局接收卫星导航系统(EGNOS)，欧洲大陆美国雷声公司的广域增强系统(W AAS)，美洲大陆日本的多功能卫星增强系统（MSAS），亚洲大陆三者具有完全兼容的互操作性。
其特点是：1、通过地球静止卫星（GEO）发布包括GPS卫星星历误差改正、卫星钟差改正和电离层改的信息；2、通过GEO卫星发播GPS和GEO卫星完整的数据；3、GEO卫星的导航载荷发射GPS L1测距信号。
SBAS覆盖图WAAS 这个名词、全名为Wide Area Augmentation System，即广域增强系统。
WAAS是美国联邦航空局（FAA）及美国交通部为提升飞行精确度而发展出来的，因为目前单独使用GPS 并无法达到联邦航空局针对精确飞行导航所设定的要求。
WAAS 包含了约25个地面参考站台，位置散布于美国境内，负责监控GPS 卫星的资料。
其中两个分别位于美国东西岸的主站台搜集其它站台传来的资料，并据此计算出GPS 卫星的轨道偏移量、电子钟误差，以及由大气层及电离层所造成的讯息延迟时间，汇整后经由两颗位在赤道上空之同步卫星的其中之一传播出去。
此W AAS 讯号的发送频率与GPS 讯号的频率相同，因此任何具备WAAS 功能的GPS 机台都可接收此讯号，并藉此修正定位信息。
WAAS 可以校正由电离层干扰、时序控制不正确以及卫星轨道错误等因素所造成的GPS 讯号误差，也能提供各卫星是否正常运转之信息。
虽然W AAS 目前尚未正式通过美国航空局的飞行使用认证，但此系统已开放给一般民众使用，例如从事航海或其它休闲活动的人们。
W AAS提供校正GPS讯号的功能，让您得到更精确的定位。
到底能提升多少精确度呢？官方给出的数据是，可以平均提升最多五倍的精确度！目前无W AAS功能的普通GPS接收机的正常精确度是15米，而一台具备W AAS功能的GPS接收机能在95%的情况下提供您误差小于三公尺的精准定位，而且您不必为了使用WAAS功能而支付任何使用费。
差分GPS原理及应用
卫星定位导航实验报告题目:差分GPS原理及应用学院：信息与电气工程学院专业：班级：姓名：学号：2014年10月29日GPS技术前景由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。
随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布2000年至2006年期间，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到10米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。
据有关专家预测，在美国，单单是汽车GPS导航系统，2000年后的市场将达到30亿美元，而在中国，汽车导航的市场也将达到50亿元人民币。
可见，GPS技术市场的应用前景非常可观。
二、差分GPS基本原理1. 伪距差分伪距差分是指采用测距码测距，在基准站上（已知点）上，通过已知距离”（测站坐标和卫星坐标反算的距离）与伪距观测值比较，确定距离改正数后传送给用户，用户据此对观测伪距进行改正，然后用改正后伪距观测值解算测站坐标。
各个卫星的距离改正数是不同的，因为距离改正数中包含了卫星坐标误差的因素，因此只有与基准站同步观测的卫星，才可以得到距离改正。
伪距差分是目前应用广泛的一种差分定位技术。
由于伪距差分可提供单颗卫星的距离改正数，因此用户站可选其中任意4颗相同卫星的伪距改正数进行改正，而不必要求两站观测的卫星完全相同。
伪距改正数是直接在WGS-84坐标系上进行的，是一种直接改正数，不必先变换为当地坐标，定位精度较高，且使用方便。
由于伪距差分定位依赖于两站公共误差的抵消来提高定位精度，误差抵消的程度决定了精度的高低。
而误差的公共性在很大程度依赖于两站距离，随着两站距离的增加，其误差公共性逐渐减弱，用户站离基准站的距离越大，伪距差分后的剩余误差越大，定位精度越低。
(大学试卷)GPS原理与应用试卷A答案
《GPS 原理与应用》课程考试 试卷（A ）答案一、名词解释（共6小题，每小题3分，共18分） 1.整周跳变：由于仪器线路的瞬间故障、卫星信号被障碍物暂时阻断、载波锁相环路的短暂失锁等因素的影响，引起计数器在某一个时间无法连续计数，这就是所谓的整周跳变现象(简称周跳)。
2.导航电文：由卫星向用户发送的有关卫星的位置、工作状态、卫星钟差及电离层延迟参数等信息的一组二进制代码，也称数据码。
3.卫星星历误差：由卫星星历给出的卫星轨道与卫星实际轨道之差。
4.静态绝对定位：是指在GPS 接收机天线处于静止状态下，确定测站的三维地心坐标。
5.广域差分GPS ：在相当大的区域中均匀布设少量GPS 基准站，各基准站均将观测值送往数据处理中心以便卫星星历误差、卫星钟差、电离层延迟模型等分离出来，并播发给用户的差分GPS 系统称广域差分GPS 。
6.同步图形环：由不同时段的基线向量首尾相接构成的闭合图形。
二、单选题（共10小题，每小题1分，共10分） 1.以下哪个因素不会削弱GPS 定位的精度（D ） A 晴天为了不让太阳直射接收机，将测站点置于树荫下进行观测 B 测站设在大型蓄水的水库旁边 C 在SA 期间进行GPS 导航定位 D 夜晚进行GPS 观测 2.GPS 卫星信号的基准频率是多少？（B ） A 1.023MHz B 10.23 MHz C 102.3 MHz D 1023 MHz 3.GPS 测量中，卫星钟和接收机钟采用的是哪种时间系统？（B ） A 恒星时 B GPS 时 C 国际原子时 D 协调世界时 4.GPS 卫星之所以要发射两个频率的信号，其主要目的是为了（B ） A 消除对流层延迟 B 消除电离层延迟C 消除多路径误差 D 增加观测值个数 5.利用广播星历进行单点定位时，所求得的站坐标属于（C ） A1954北京坐标系B1980年西安坐标系CWGS-84 DITRF 6.在一般的GPS 短基线测量中，应尽量采用（C ） A 单差解 B 三差解 C 双差固定解 D 双差浮点解 7.载波相位测量值在历元间求差后可消去（D ） A 接收机钟差 B 卫星钟差 C 电离层延迟 D 整周未知数 8.某GPS 网采用某型号的GPS 接收机指标为：固定误差为3mm ，比例误差为2ppm ，对于一条2km 的基线，则该基线长度的中误差为（B ）院系：专业班级：姓名： 学号：装订线A4mmB5mmC2mmD3 mm9.美国GPS中的SA政策对GPS卫星钟影响所产生误差可以采用哪种方式减弱（A）A测站间求差 B卫星间求差 C历元间求差 DAS10.在高程应用方面GPS可以直接精确测定测站点的（A）A 大地高 B正常高 C水准高 D海拔高三、多选题（共5小题，每小题2分，共10分，错选、多选不能得分）1.GPS广播星历中包含哪些内容（ACD）AGPS卫星的六个轨道根数 BGPS观测的差分改正CGPS卫星钟的改正 DGPS卫星的健康状态2.GPS定位中，为了尽量减弱和消除电离层延迟可以采取以下那些方法（ABC）A采用差分方式观测 B控制基线长度C采用双频改正 D采用水汽辐射计3.对于导航电文的第三数据块，下列哪些说法正确？（ABCD）A 第三数据块包含在第四、五子帧中B 给出了其余GPS卫星的概略星历C 由25个页面组成D 可用于拟定观测计划4.产生整周跳变的原因包括（ACD）A接收机在高速动态下运行 B接收机电源故障C信号被干扰 D信号被遮挡5.GPS接收机天线平均相位中心偏差与（AB）有关A天线类型 B接收信号频率C卫星天线相位中心偏差DSA四、填空题（共12小题，36个空，每空0.5分，共18分）1.目前正在运行的全球卫星导航定位系统有美国的GPS系统和俄罗斯的GLONASS。
差分GPS定位（DGPS）原理
差分GPS定位（DGPS）原理DGPS是克服SA的不利影响，提高GPS定位精度的有效手段，可达到厘米级及以上精度。
DGPS一般可分为区域DGPS、广域DGPS和全球DGPS，区域性基于基站的DGPS已经实现，全球DGPS正在酝酿中。
DGPS是英文Difference Global Positioning System的缩写，即差分全球定位系统，方法是在一个精确的已知位置上安装监测接收机，计算得到它能跟踪的每颗GPS卫星的距离误差。
该差值通常称为PRC（伪距离修正值），将此数据传送给用户接收机作误差修正，从而提高了定位精度。
随着GPS技术的发展和完善，应用领域的进一步开拓，人们越来越重视利用差分GPS技术来改善定位性能。
它使用一台GPS基准接收机和一台用户接收机，利用实时或事后处理技术，就可以使用户测量时消去公共的误差源电离层和对流层效应，并能将卫星钟误差和星历误差消除，因此，现在发展差分GPS技术就显得越来越重要。
GPS定位是利用一组卫星的伪距、星历、卫星发射时间等观测量来实现的，同时还必须知道用户钟差。
因此，要获得地面点的三维坐标，必须对4颗卫星进行测量。
在这一定位过程中，存在着三部分误差。
一部分是对每一个用户接收机所公有的，例如，卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差等；第二部分为不能由用户测量或由校正模型来计算的传播延迟误差；第三部分为各用户接收机所固有的误差，例如内部噪声、通道延迟、多径效应等。
利用差分GPS定位技术（DGPS），除第三部分误差无法消除外，第一部分误差完全可以消除，第二部分误差大部分可以消除，其主要取决于基准接收机和用户接收机的距离。
差分GPS定位已将卫星钟误差和星历误差消除，并将电离层延迟和对流层延迟误差部分消除，定位精度大大提高。
所以，差分GPS定位技术（DGPS）在最近几年中得到了迅速发展和广泛应用。
根据差分GPS基准站发送的信息方式可将差分GPS定位技术（DGPS）分为三类，即：位置差分、伪距差分和相位差分。
南方RTK技术原理及应用
前言GPS(Global Position System)全球定位系统是以卫星为基础的无线电导航系统，可为航空、航天、陆地、海洋等用户提供三维导航、定位和定时，GPS定位系统由于其定位的高度灵活性和常规测量无法比拟的高精度，成为测量学科中革命性的变化。
GPS定位系统及测量技术在全球范围内得到迅速发展，RTK（Real Time Kinematics）实时动态差分技术更是这次发展浪潮的潮头，而国内的测绘仪器生产厂家南方公司这时刚研制出NGK-500双频RTK，为此，我到南方公司实习之际，详细向NGK-500的开发人员和技术服务人员了解了相关内容，写成这篇《南方NGK-500双频RTK技术原理及应用》的毕业论文。
在论文写作过程中黄劲松老师就GPS及RTK工作原理给与了很大帮助，王永泉老师则为南方的RTK 提供了详细技术资料，特别是陈克政工程师提供实际应用中的第一手资料和许多帮助，在此，特向他们表示由衷的感谢！由于时间仓促，加上经验不足，难免有疏漏之处，望不吝赐教。
作者2000年5月30日目录一. 引言 (1)二．差分GPS定位原理 (2)1、局域差分GPS (2)2、广域差分GPS (7)三．数据链与数据格式 (10)1、电台选择 (10)2、调制解调器 (11)3、NMEA-0183数据格式 (11)4、RTCM-104数据格式 (12)四.南方NGK-500型实时动态GPS测量系统简介 (15)五.系统功能概述 (17)1、静态相对定位模式 (17)2、快速静态相对定位模式 (17)3、RTD作业模式 (18)4、实时动态作业模式 (18)六.应用实例 (19)1、 昆明引水工程公路勘测设计中的应用 (19)2、梧州市土地管理局NGK-500验收报告 (23)七. 总结 ....................................................................................24 参考文献 (26)南方NGK-500双频RTK 技术原理及应用[摘要]RTK 是英文Real Time Kinematics （实时动态）快速定位的缩写，其特点是以载波相位为观测值的实时动态差分GPS 定位系统，其平面定位精度为±（1～10）cm 级，高程定位精度为±（10～30）cm 级；差分 GPS 定位已将卫星钟误差和星历误差消除，并将电离层延迟和对流层延迟误差消除，定位精度大大提高。
星基广域差分GPS的应用与精度分析
算 出来 的每一个误 差 源 的修 正值 （ 分 值 ） 实 时地 差 ， 将改正 数据 通过数 据通 讯 链 传 输 给用 户 ， 用 户在 对
Ｇ Ｓ定位 中的误差 加 以修 正 ， Ｐ 以达 到 削弱 这 些 误差
其 最 大的缺 陷在 于差分 改正数 的有 效性 随接 收机 与
参 考站距 离 的增 加 而迅 速 降低 。与 局 域差 分 不 同 ， 广 域差分 Ｇ Ｓ ＷＡ Ｇ Ｓ 侧 重 于 分 析误 差 源 ， 一 Ｐ （ Ｄ Ｐ） 进 步 将测量 误差 模 型化 。优 点是 定 位 精 度均 匀 性 好 ， 差 分数据 的置 信 度 高 ， 服务 网覆 盖 范 围大 。星基 广 域 差分 Ｇ Ｓ是对 ＷＡ Ｇ Ｓ系统 进一 步增 强 ， 用距 Ｐ ＤＰ 作
关键 词 ： 基 广 域 差 分 Ｇ Ｓ水 深测 量 ； 度 分 析 星 Ｐ； 精 中 图分 类 号 ： ２ ８４ Ｐ ２． 文 献标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１７ —０４ ２ １ ） —０４ ０ ６ １ ４ （０ ０ ０ ０ ５ —３ ３ ４
１ 引 言
周 日活动 影 响 是 导 致 实 时 定 位 精 度 不 高 的 主要 原
（２ ９ 队 ， ９ ２２部 山东 胶南 ２ ６０ ） ６ ４ ５
摘 要 ： 要 介 绍 了 星 基 广 域 差 分 Ｇ Ｓ 位 技 术 的原 理 ， 过 实 例 对 不 同差 分 方 式 定 位 精 度 的 对 比分 析 ， 明 简 Ｐ定 通 表
星基广域 差分 Ｇ Ｓ定位技术在 中远海水深测量 中能满足精度要求 ， Ｐ 使水深测பைடு நூலகம்作业更加快捷方便。
分 信 号播 发 站 、 干 个 监 控 站 、 应 的 数 据 通 讯 网 若 相
GPS测量与数据处理参考题目及答案
GPS测量与数据处理自学指导及参考习题第一部分内容提要：本部分主要教授全球定位系统的产生、发展及前景和GPS的应用。
与GPS的产生背景有关部分，重点介绍第一代卫星导航定位系统-—子午卫星系统的原理及其局限性。
与GPS应用有关的部分，重点介绍GPS在军事、交通运输、及测量等领域中的应用。
习题：1、举例说明GPS在测量领域中的应用。
答:（1）用GPS建立和维持全球性的参考框架;(2）建立各级国家平面控制网；（3）布设城市控制网、工程测量控制网，进行各种工程测量;(4）在航空摄影测量、地籍测量、海洋测量中的应用.（《GPS测量与数据处理》，P7）2、“Transit系统是一个连续、独立的卫星导航系统"这种说法正确吗,为什么?答：这种说法不正确。
子午卫星系统（Transit）中没有采用频分、码分、时分等多路接收技术。
接收机在某一时刻只能接收一个卫星信号,这就意味着子午卫星星座中所含的卫星数不能太多。
为防止在高纬度地区的视场中同时出现两颗子午卫星从而造成信号相互干扰的可能性,子午卫星星座中的卫星一般不超过6颗,从而使中低纬度地区两次卫星通过的平均间隔达1.5h左右。
由于各卫星轨道面进动的大小和方向不一,最终造成各轨道面之间的间隔疏密不一.相邻轨道面过密时会导致两颗卫星同时进入用户视场，造成信号相互干扰，此时控制中心不得不暂时关闭一颗卫星使其停止工作。
轨道面过疏时用户的等待时间有可能长达8~10h。
导航定位的不连续性使子午卫星系统无法称为一种独立的导航定位系统，而只能成为一种辅助系统.(《GPS测量与数据处理》,P3)3、名词解释：多普勒计数答:若接收机产生一个频率为的本振信号，并与接收到的频率为的卫星信号混频,然后将差频信号（）在时间段［，]间进行积分,则积分值,称为多普勒计数.第二部分内容提要:本部分主要部分授GPS各部分，包括空间部分、地面监控部分和用户部分的组成与功能。
在用户部分中，重点介绍与GPS接收机有关的基本概念，例如天线平均相位中心偏差,接收通道等。
GPS全球定位思考题答案
GPS 论述题与公式推导题1、论述基本观测量，双频消电离层观测量，电离层残差观测量，宽巷观测量，窄巷观测量，相位平滑伪距观测量的观测方程，应用场合？基本观测量包括：码伪距观测量、载波相位观测量和积分多普勒观测量双频消电离层观测量： 当考虑电离层影响时，观测方程为：111111222222I N I N ρφ=--+ελλρφ=--+ελλ 式中：以距离为单位的电离层影响为：i 2i 22i 40.3TEC I 40.3()TEC f cλ=-=- 式中：TEC —信号传播路径上的电子总数 λ—载波波长 c —光速双频相位观测量的线性组合定义为：φL=αφ1+βφ2当β=12λλ-时，电离层的影响消失，进一步取12122λλλα-=，则222121f f f f --=β，由此可得， 消电离层观测量：2112L 12IF 222211212f f f N N f f f f ⎛⎫ρϕ=--+ε ⎪λ--⎝⎭当β=12λλ-时，基线未知量消失，因此，若取α=1，则β=12λλ-，由此可得， 电离层残差观测量的观测方程：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅--⋅-=22112121223.40N f f N C TEC I λλλφ 当α=1、β=-1时，可得宽巷观测量21φφφ-=w ，其相应的：宽巷模糊度21N N N w -=，频率21f f f w -=，宽巷波长cm w 2.86=λ当α=1、β=1时，可得窄巷观测量21φφφ+=w ，其相应的：窄巷模糊度21N N N n+=，频率21f f f n +=，窄巷波长cm n 7.10=λ 相位平滑伪距利用码伪距和相位的加权平均得到，观测方程为：P(应用场合：消电离层观测量常用于长基线的解算，电离层残差观测量常用于周跳检测，宽巷和窄巷常用于模糊度分解，相位平滑算法在周跳出现时，可以消弱周跳的影响，但前提条件是周跳出现的位置（时刻）须被正确检测。
2、要达到109ppm 的基线精度，应考虑哪些因数？为什么？应考虑各类误差影响源。
gps重点名词解释和问答题
⏹1整周跳变如果由于某种原因使计数器在某段时间内的累计工作产生中断，那么恢复累计后的所有计数中都含有同一偏差，该偏差为中断期间所丢失的整周数。
对于不足一周部分而言，由于接收机的正常工作，仍然是正确的，这种整周计数出现错误而不足一周部分仍然正确的现象称为整周跳变，简称周跳。
郑州技术Int(φ)为t0到t1时刻用计数器累计下来的差频信号整周数。
观测时由于某种原因而引起累计工作中断，当信号恢复时技术会丢失deltaN，级后续的所有技术含有同一偏差。
这种现象叫做整周跳变。
⏹2接收通道接收机中用来跟踪、处理、量测卫星信号的部件，由无线电元器件、数字电路等硬件和专用软件所组成，称为接收通道。
一个通道在一个时刻只能跟踪一个卫星某一频率的信号。
⏹3导航电文导航电文是由GPS卫星向用户播发的一组反映卫星在空间的位置、卫星的工作状态、卫星钟的修正参数、电离层延迟修正参数等重要数据的二进制代码，也称数据码（D码）。
它是用户利用GPS进行导航定位时一组比不可少的数据。
⏹4重建载波由于载波上已经用二进制相位调试法调制了测距码和导航电文，故接收到的卫星信号的相位也是不连续的，所以在进行载波相位测量之前，必须设法将调制的信号去掉恢复载波，此项工作叫做重建载波，一般可采用码相关法，平方法进行⏹5相对论效应GPS卫星在高20200km的轨道上运行，卫星钟受狭义相对论效应和广义相对论效应的影响，其频率与地面静止钟相比，将发生频率偏移，这是精密定位中必须顾及的一种误差影响因素。
⏹6广域差分GPS一个相当大的区域中，较为均匀的布设少量的基准站组成一个系数的差分GPS网，各基准站独立进行观测并将求得的距离差分改正数传送给数据处理中心，由数据处理中心进行统一处理，以便将各种误差分离开来，然后再将卫星星历改正数、卫星钟差改正数以及大气延迟模型等播发给用户，这种差分系统称为广域差分系统。
⏹7天线平均相位中心差GPS测量和定位时，天线对中是以接收机天线的几何中心为准的，天线的相位中心与其几何中心在理论应保持一致。
《GPS测量原理及应用》第三版复习资料
第一章绪论1. GPS系统包括三大部分：空间部分——GPS卫星星座，地面控制部分——地面监控系统，用户设备部分——GPS信号接收机。
2 .GPS卫星星座部分：由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座。
24颗在轨卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55°，各个轨道平面之间相距60°。
在地球表面上任何地点任何时刻，在高度角15°以上，平均可同时观测到6颗卫星，最多可达9颗卫星。
3. GPS卫星的作用：第一，用L波段的两个无线载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号。
第二，在卫星飞越注入站上空时，接收由地面注入站用S波段发送到卫星的导航电文和其他有关信息，并通过GPS信号电路，适时地发送给广大用户。
第三，接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时地改正运行偏差或启用备用时钟等。
4. 地面监控系统：1个主控站（美国科罗拉多）3个注入站（阿森松岛,迪哥加西亚岛，卡瓦加兰）5个监控站（1+3+夏威夷）5. GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。
6. GPS系统的特点：定位精度高，观测时间短，测站间无需通视，可提供三维坐标，操作简便，全天候作业，功能多，应用广。
7. GPS系统的应用前景:①用于建立高精度的国家性大地测量控制网，测定全球性的地球动态参数②用于建立陆地海洋大地测量基准，进行高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘③用于监测地球板块运动状态和地壳形变④用于工程测量，成为建立城市与工程控制网的主要手段⑤用于测定航空航天摄影瞬间的相机位置.8. 我国的GPS定位技术的应用和发展情况：在大地测量方面，利用GPS技术开展国际联测，建立全球性大地控制网，提供高精度的地心坐标，测定和精化大地水准面；在工程测量方面，应用GPS静态相对定位技术，布设精密工程控制网，用于城市和矿区油田地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测、隧道贯通测量等精密工程；在航空摄影测量方面，我国测绘工作者也应用GPS技术进行航测外业控制测量、航摄飞行导航、机载GPS 航测等航测成图的各个阶段；在地球动力学方面，GPS技术用于全球板块运动监测和区域板块运动监测；此外，GPS技术还用于海洋测量、水下地形测绘、军事国防、智能交通、邮电通信、地矿、煤矿、石油、建筑以及农业、气象、土地管理、环境监测、金融、公安等部门和行业。
卫星导航GPS差分技术(RTK、PPP、GBAS等)
• GBAS的国际标准正在逐渐成熟，地面站的发展也接近完善， 目前已可实现精密二类进场着陆的能力。GBAS的典型应用为 美国的LAAS系统。
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差分GPS技术(RTK/PPP/GBAS等）
4.星基增强系统——SBAS
• 在SBAS中，用户接收的增强信息 来 自 星 基 发 射 机 。 SBAS 由 地 面 监 测站、主控站、地面地球站（GES） 及同步轨道通讯卫星组成。系统 以辅助的同步轨道通信卫星，向 GNSS 用 户 广 播 导 航 卫 星 的 完 好 性 和差分修正信息。
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差分GPS技术(RTK/PPP/GBAS等）
4.星基增强系统——SBAS
• 监测站测量所有可见卫星的伪距值，并完成部分完好性监测； 测量数据经由数据网络传送到主控站。主控站对观测数据进 行处理，产生三种对伪距的校正数据：快速校正、慢校正 （卫星钟差和轨道误差）、电离层延迟校正；同时主控站也 要进行完好性监测。包括校正和完好性信息的数据通过地空 数据链发到同步卫星，再由该卫星转发到用户接收机，这时 采用的信号频段和数据格式与导航卫星一致，这样可保证用 户接收机的最大兼容和最小改动。
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差分GPS技术(RTK/PPP/GBAS等）
6.陆基区域增强系统——GRAS
• 根据这些需求，澳大利亚进行了投 资效益分析。分析结果表明，最好 的方案是用地基增强系统(GBAS)作 I类精密进近，同时用SBAS作航路 导航与非精密进近。因此，提出了 建设GRAS来提高GPS/GNSS性能。
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的系统误差影响，包括：卫星钟差、接收机钟差，卫星轨道误差、以
及电离层和对流层的延迟误差等的影响。
• 当流动站与参考站间距离较近时，如以参考站为中心15km范围内，上
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广域差分GPS
1.OmniSTAR
OmniSTAR 提供高精度的定位服务，同时为地面及空中的应用提供监测方案。
OmniSTAR 在全球约有100 多个参考站，9 颗卫星上行链路和2个全球性网络控制中心，它已经实现了无缝覆盖，可以在世界范围内提供一年365 天，每天24 小时的高可靠性的定位服务。
HP服务一般会受到参考站距离的限制，最大为1000千米。
根据网络上的资料，截止2007年，OmniSTAR在我国仅能实现东南部区域和渤海海域的HP服务覆盖，如下图所示：
图1-2 中国地区HP信号覆盖范围示意图
2.StarFire
StarFire™又称RTG（Real Time GIPSY）技术，它是世界上第一个可以提供单机实时厘米级定位精度的星基增强差分系统，是由美国航空航天局下属的喷气动力实验室（JPL）和美国NA VCOM公司合推出的商业级高精度GPS差分系统。
图2-1 StarFire卫星覆盖示意图
StarFire™是一个发送全球DGPS改正数的系统，可以在世界任何地方提供精确定位，定位精度优于10cm。
DGPS改正数通过INMARSAT地球同步卫星进行广播，用户不需要本地参考站和后处理就可得到很高的精度。
更进一步说，在南北纬76º的海洋或陆地都可以得到同样高的定位精度，这是由于卫星已经覆
盖了全球范围。
2.1系统组成
星基增强系统包括地面参考站，数据处理中心，数据注入站，通信卫星，高精度接收机五部分，充分利用GPS卫星系统、L波段通讯卫星系统和Internet技术。
图2-2 系统组成原理图
1）地面参考站
为了提供全球的高精度定位服务，建立了一套基于双频接收机的全球参考站网络，不断的接收来自GPS卫星的信号。
目前遍布全球的参考站已达80多个，并在中国黑龙江的佳木斯建立国内首个参考站。
2）数据处理中心
全球有两个数据处理中心，参考站数据通过Internet网络传输到数据处理中心，处理中心生成差分改正数。
3）注入站
处理中心提供的改正数，通过数据注入站，上传到通信卫星上。
全球注入站也由最初的3个增加至6个。
4）通信卫星
通信卫星通过L 波段播发改正数据。
5）高精度接收机
高精度接收机同时接收GPS 卫星和通信卫星信号，充分融合GPS 数据和GPS 改正数据，提供出高精度位置数据。
2.2 数据传递流程
接收机由两部分组成，一部分是双频GNSS 接收机，另一部分是L 波段通信接收器，双频GNSS 接收机跟踪所有可见卫星，获得测量值。
同时，L 波段接收器接受星站差分系统广播的L 波段卫星改正数据。
当这些改正数据应用在GPS 测量中，就可以得到实时高精度定位数据。
图2-3 数据传递流程
2.3 系统可靠性
整个系统的可靠率达99.99％，系统所有部分都有一个内置的备份系统。
所有的参考站都使用双频GPS 接收机，可以自动打开和响应处理中心的远程控制信号。
参考站采集的数据通过Internet 网络来连接作为初始数据，并且通过通讯线路进行备份。
系统具备两个处理中心，彼此定位，不间断运行，每一个都能接收所有参考
站的信息，并且每一个都有多余的通讯链路。
地面站配备两个连续运行的上联设备，专为由于开关自动失效而准备。
同时有一支技术全面的支持团队，日夜维持整个系统的监控和控制。