广域差分GPS技术PPT

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。
技术特点
➢ 由于数据传输链所采用载波频率与GPS卫星的信号频率一致，因此用户接收机可 以接收WAAS的差分改正信息，而不需要另外增加通信链；
➢ 实现精确实时测定SA中频率抖动对卫星钟差的影响 ➢ 实现较为精确确定区域电离层模型以消弱电离层的影响
WADGPS的基本思想
对GPS观测量的误差源加以区分，并对每一个误差源分别加以模 型化，然后将计算出来的每一个误差源的误差修正值（差分改正值）， 通过数据通讯链传输给用户，对用户GPS接收机的观测值误差加以改 正，以达到削弱这些误差源的影响、改善用户定位精度的目的。因此， 既削弱了LADGPS技术中对基准站和用户站之间的空间相关性的要求， 又保持了LADGPS的定位精度。WADGPS系统中，只要数据通信链有 足够的能力，基准站和用户站之间的距离在原则上是没有限制的。
原理：利用多基准站确定网覆盖区域内多站伪距修正的加权平均，提高 精度，增加使用距离
特点：采用伪距及其变率修正，仍不能分离各类误差的不同影响
3.广域差分GPS（WADGPS）
原理：利用多基准站的实时观测数据，传送给主控站（中心站），分别 确定卫星轨道误差（定轨）卫星钟差和电离层延迟，再把这三项 改正传给用户，实现数千公里远距离的米级精度“单点”定位。
WADGPS的技术特点
主控站与用户站的间隔可以增大至1000－1500km甚至更长，且 不会显著降低用户站的精度。
由于实时给出主要误差源的差分改正值，对于削弱SA的影响， WADGPS技术的效果要比LADGPS的效果要好。 WADGPS系统的作用范围可以扩展到一下困难地区如远洋、沙 漠
WADGPS技术由于要求有较好的硬件和软件、高效率的强大的 通讯设备，因此投资、运行和维护费相对来说就比较高。
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
➢ 任务
采集GPS原始观测数据，气象数据 计算当地电离层时间延迟 把各类数据传输到主控站
➢ 要求至少3个（计算三项差分改正）
主控站
➢ 接收各跟踪站的数据 ➢ 计算三类广域差分修正值（星历改正，钟差改正，电离层延迟） ➢ 传输改正信息到差分信息播发站
数据通信链路和差分信息播发站
➢ 多个跟踪站与主控站之间的通信，主控制与差分信息播发站之间的通信 ➢ 常用长波和卫星通讯（数据量大，覆盖面广）
用户站
➢ C/A码的单频接收机，具有接收差分播发站发送的差分信息的能力，并用 于定位解算
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。
特点：基准站间数据传输频度高，误码率要求严
广域差分GPS(WADGPS)实时定位技术
广域差分GPS技术 基本思想 WADGPS系统的基本构成 工作流程 技术特点 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
WADGPS所针对的误差源主要有三个部分： (1) 卫星星历误差，包括SA中ε技术的影响； (2)卫星钟差，包括SA中δ技术的影响； (3) 电离层对GPS信号产生的时间延迟。
WADGPS系统就是为了削弱这三种主要误差源而设计的一种导航定 位系统工程
WADGPS系统的基本构成
卫星跟踪站
➢ 设备
双频GPS接收机，自动气象仪（可选），原子钟（可选）
➢ 同步卫星信号的实时传输数据的能力强，而且可以覆盖很大的区域，从而较好的 解决了主控站与播发站，播发站与用户站之间的数据传输问题
➢ 若在WAAS中要求同步卫星所传输的信号不仅仅是差分改正信息，而且还包括C/A 码和同步卫星星历，则这颗同步卫星就成为空基的“伪卫星”，相当于增加了卫 星测距源，因而用户的定位精度和可靠性上都高于WADGPS.
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）
➢差分GPS和局域增强差分GPS
广域差分GPS技术
目的
➢ 抵制SA政策 ➢ 避免常规差分精度随着差分距离增加而显著下降 ➢ 确保导航广域可用性、可靠性
主要特点
➢ 在一个广大的区域内建立起若干个GPS跟踪站组成差分GPS 网，通过数据通信连接
➢ 实现区域实时精密定轨并提供精密预报星历，克服SA中广 播星历人为精度降低
差
电离层模型改正
电离层影响的一般消除方法
➢ 观测值组合方法（双频理想，单频不实用） ➢ 经验改正模型（公式简单，改正精度差） ➢ 实测模型（需要基准站，精度好）