用数据链发送出去，用户接收机接收后改正：
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 情况。
▪ 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。
结论： ► 用户站和基准站距离越大，用ＧＰＳ差分得到的位
伪距差分原理
► 差分定位是相对定位的一种特殊应用。
► 高精度相对定位采用的是载波相位测量定位，而 差分定位则主要采用伪随机码伪距测量定位。
► 其基本方法是：
▪ 在定位区域内，于一个或若干个已知点上设置GPS接收 机作为基准站，连续跟踪观测视野内所有可见的GPS卫 星伪距
▪ 经与已知距离比对，求出伪距修正值（称为差分修正 参数），通过数据传输线路，按一定格式发播
差分GPS的基本原理
► 误差的空间相关性
▪ 以上各类误差中除多路径效应均具有较强的空间相关 性，从而定位结果也有一定的空间相关性。
► 差分GPS的基本原理
▪ 利用基准站（设在坐标精确已知的点上）测定具有空 间相关性的误差或其对测量定位结果的影响，供流动 站改正其观测值或定位结果
► 差分改正数的类型
▪ 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
► 特点
▪ 优点：差分精度高、差分精度与距离无关、差分范围大 ▪ 缺点：系统结构复杂、建设费用高
位置差分原理
设已知基准站的精密坐标(x0,y0,z0)，可求坐标改正数：
►差分定位需要数据传播路线，用户接收机 要有差分数据接口
►一个基准站的控制距离约在200～300km范 围。
伪距差分是目前用途最广的一种差分技术。几乎所有的商 用差分GPS接收机均采用这种技术。
已知基准站精密坐标和用星历计算得到的某一时刻的卫星 坐标，可计算卫星到基准站的真实距离：
根据测量值可得伪距改正数及变化率：
相位平滑伪距差分原理
► 虽然整周数无法获得，但可由多普勒频率计数获得 载波相位的变化信息，即可获得伪距变化率的信息， 可利用这一信息来辅助伪距差分定位，称为载波多 普勒计数平滑伪距差分；
► 另外，在同一颗卫星的两历元间求差，可消除整周 未知数，可利用历元间的相位差观测值对伪距进行 修正，即所谓的相位平滑伪距差分。
~Rji
j Ri
cti
dion
dtrop
修正量
P误差
~Rji
j Ri
P误差 cti dion dtrop
移动目标 ~修j 正 ~Mj i P
~Mj i
j Mi
cti
dion
dtrop
概述①
►差分GPS产生的诱因： 绝对定位精度不能满 足要求
▪ GPS绝对定位的精度受 多种误差因素的影响， 完全满足某些特殊应用 的要求
扩展伪距差分（广域差分）
► 广域差分ＧＰＳ的基本思想: ▪ 对ＧＰＳ观测量的误差源加以区分，将每一误差源的 数值通过数据链传输给用户站，改正用户站的ＧＰＳ 定位误差 ▪ 引入电离层模型、对流层模型和卫星星历误差估算(包 括卫星钟差改正)
► 扩展伪距差分（广域差分）误差集中表现为三方面： ▪ 星历误差：扩展差分依赖区域精密定轨确定精密星历 取代广播星历。 ▪ 大气时延误差（电离层时延和对流层时延）：广域差 分通过建立精密区域大气时延模型，精确计算大气时 延量。改正模型 ▪ 卫星钟差误差：广域差分可计算出卫星钟各时刻的精 密钟表值。
置精度越低。 ► 卫星位置误差与ＧＰＳ差分误差成正比关系。
扩展伪距差分（广域差分）
►在一个广阔的地区内提供高精度的差分Ｇ ＰＳ服务，将若干基准站和主站组成差分 ＧＰＳ网。
►主站接收各个监测站差分ＧＰＳ信号，组 合后形成扩展区域内的有效差分ＧＰＳ改 正电文，再把扩展ＧＰＳ改正信号发送出 去给用户接收机。
▪ 修正法：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。为准RTK技术．
▪ 差分法：后者将基准站采集的载波相位发送给 用户进行求差解算坐标。为真正的RTK技术。
载波相位实时动态差分技术 ——RTK（Real Time Kinematic）GPS技术
► 实时差分动态（Real Time Kinematic——RTK）测 量系统，是GPS测量技术与数据传输技术相结合而 构成的组合系统。它是GPS测量技术发展中的一个 新的突破。
►RTCM-104格式
影响绝对定位精度的主要误差
►主要误差
▪ 卫星轨道误差 ▪ 卫星钟差 ▪ 大气延迟（对流层延迟、对流层延迟） ▪ 多路径效应
►对定位精度的影响
定位精度 等效距离误差 PDOP PDOP通常大于1。
PDOP：Position Dilution of Precision ,位置精度衰减因子
►结构
▪ 基准站（多个）、数据通讯链和用户
►数学模型（差分改正数的计算方法）
▪ 加权平均
▪ 偏导数法
▪ 最小方差法
►特点
多基准站差分系统结构
▪ 优点：差分精度高、可靠性高，差分范围增大
▪ 缺点：差分范围仍然有限，模型不完善
广域差分
► 结构
▪ 基准站（多个）、数据通讯链和用户
► 数学模型（差分改正数的计算方法）
用户接收到坐标改正数对其计算得到的坐标进行 改正。
经过坐标改正后的用户坐标已经消去了基准站与 用户的共同误差，如星历误差、大气折射误差、 卫星误差，提高精度。
伪距差分
伪距差分时目前应用最为广泛的一种差分定位技 术。通过在基准站上利用已知坐标求出站星的距 离，并将其与含有误差的测量距离比较，并将测 距误差传输给用户，用户用此来对测距进行相应 改正。 但伪距差分很大程度上依赖两站距离，随着距离 增加，其公共误差减弱，如对流层、电离层，因 此应考虑距离因素。
位置差分和距离差分的特点
►位置差分
▪ 差分改正计算的数学模型简单 ▪ 差分数据的数据量少 ▪ 基准站与流动站要求观测完全相同的一组卫星
►距离差分
▪ 差分改正计算的数学模型较复杂 ▪ 差分数据的数据量较多 ▪ 基准站与流动站不要求观测完全相同的一组卫星
单基准站局域差分
► 结构
▪ 基准站（一个）、数据通讯链和用户
► 应用
数据链
1．概述 ► 差分GPS定位系统是由一个基准站和多个用户台组成。基
准站与用户台之间的联系，即由基准站计算出的改正数发送 到用户台的手段是靠数据链完成的。数据链由调制解调器和 电台组成。 ► 调制解调器是将改正数进行编码和调制，然后输入到电台上 发射出去。用户台将其接收下来，并将数据解调后，送入 GPS接收机进行改正。 ► 电台是将调制后的数据变成强大的电磁波辐射出去，能在作 用范围内提供足够的信号强度，使用户台能可靠地接收。发 射频率和辐射功率的选择是数据链的重要问题，它视作用距 离而定。 ► 根据已建立的各种无线电导航系统的发射频率和作用距离， 将通信设备分为直接波传输和地波传输两大类。
大气延迟误差：对流层延迟
0.4 0 误差
0.50 0.50 0.50 0.50
基准站接收机误差：测量误差
0.20 0.20 0.20 0.20
DGPS 误差（ms)
0.59 1.11 1.94 2.79
用户接收机误差
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
► RTK 测量技术，是以载波相位观测量为根据的实时 差分GPS测量技术。
► RTK 测量技术是准动态测量技术与AROTF算法和数 据传输技术相结合而产生的，它完全可以达到“精 度、速度、实时、可用”等各方面的要求。
RTK – Real Time Kinametic （实时动态差分）
► 系统构成 参考站（基准站） 流动站 数据链
► 数学模型（差分改正数的计算方法）
▪ 提供距离改正和距离改正的变率
dV V (ti t) V (ti ) dt t
基准 站
V为距离改正数；dV 为距离改正数 的变率。
dt
►
特点
▪ ▪
优缺点点：：结差构分、范模围型小简，单精度随距基准站流（站距动用 离的增加数通而链据讯下
降，可靠性低
户）
多基准站局域差分
▪ 距离改正数：利用基准站坐标和卫星星历可计算出站 星间的计算距离，计算距离减去观测距离即为距离改 正数。
▪ 位置（坐标改正数）改正数：基准站上的接收机对GPS 卫星进行观测，确定出测站的观测坐标，测站的已知 坐标与观测坐标之差即为位置的改正数。
差分GPS对测量定位精度的改进
GPS
DGPS(单位：m)
▪ 美国的GPS政策对GPS 绝对定位精度的影响 （选择可用性SA）
SA关闭前后GPS绝对定位精度的变化
概述②
►差分GPS（DGPS – Differential GPS）
▪ 利用设置在坐标已知的点（基准站）上的GPS接 收机测定GPS测量定位误差，用以提高在一定范 围内其它GPS接收机（流动站）测量定位精度的 方法
误差类型
间距（km）
(单位：m) 0 100 300 500
卫星钟误差
3.0 0 0 0 0
卫星星历误差
2.4 0 0.04 0.13 0.22
SA ：卫星钟频抖动
24 0.25 0.25 0.25 0.25