➢ 实现方法
▪ 修正法：基准站向用户站发送载波相位修正量（准RTK技术）。 ▪ 差分法：基准站将采集的载波相位观测值发送给用户台进行求差
解算（RTK技术） 。
(RTK: Real Time Kinematic
载波相位差分
➢求差法
接收机间的一次差 接收机和卫星间的二次差 接收机、卫星和观测历元时刻之间的三次差
(X i，Yi，Zi )
卫星到基准站的真实距离
Ri (Xi Xb )2 (Yi Yb )2 (Zi Zb )2
基准站的接收机测量的伪距 i 伪距的改正数 i Ri i
( X b，Yb，Zb )
用户至卫星的伪距
i (u)
基准站接收机计算出基站至 可见卫星的距离，并将此距离 与含有误差的测量值加以比较
周跳：接收机内部载波整周计数丢失。
原理
➢ 思想
载波相位差分技术建立在实时处理两个测站的载波相位测量基础上。 能实时提供观测点的三维坐标，并达到厘米级的高精度。
➢ 基本原理
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基 站坐标信息一同传送给用户站。用户站接收导航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。
基本原理
➢差分定位的基本原理
利用设置在坐标已知的点（基准站）上测 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。
利用基准站测定具有空间相关性的误差或其 对测量定位结果的影响，流动站改正其观测 值或定位结果。
差分系统的分类
➢ 根据时效性 ▪ 实时差分 ▪ 事后差分
接收机估计位置
10m
坐标改正信息
基准站 (X0，Y0，Z0）
（位置已知）
( X ，Y ，Z )
Xu
X
u
X
Yu Yu Y
Zu Zu Z
10m
接收机 (Xu，Yu，Zu)
(位置未知)
伪距差分
优点 ：可以达到较高的精度；可以采用外推的方法继续进行 高精度定位；允许用户接收任意4颗星的信号进行定位。 缺点 ：用户和基准站之间的距离对精度有决定性影响。随着 用户到基准站距离的增加又出现了新的系统误差 ，且无法用 差分方法消除。
载波相位差分
• 接收机间一次差（单差）
基准站 A与用户台B到第j 颗卫星的伪距：
aj
Raj
c(da
d
j s
)
d
aj
d
j aion
d j atrop
dM
j a
vaj
bj
Rbj
c(db
d
j s
)
d bj
d
j bion
d
j btrop
dM
j b
vbj
一次差
不能消除
ajb aj bj
(Raj
经过差分修正的伪距
ˆi (u) i (u) i
载波相位伪距测量
ti 1
kj (ti1 ) ti
ti 2
kj (ti2 )
初始载波相位整周模糊度
kj (ti )
N
j k
i
N
j k
(ti
)
j k
(ti
)
N
j k
N
j k
i 1
Nj kຫໍສະໝຸດ (ti)N
j k
(ti
1
)
kj
(ti
1
)
kj (ti1)
k
连续载波相位测量
Rbj )
c(d a
db )
(d aj
d bj )
(d
j aion
d
j bion
)
(d
j atrop
d
j btrop
)
(dM
j a
dM
j b
)
(vaj
vbj )
载波相位差分
• 接收机与卫星间二次差（双差）
A、B两站与卫星j和k的一次差：
中波(MF):频道拥挤，易受干扰，而且传播速率仍偏低 短波(VHF):易受天气和电离层干扰和影响、常出现盲区、通信 设备造价低廉且集成度高
▪ 远程(大于800km ):采用星基的差分数据播发站 ➢ 按播发站的位置
▪ 空（星）基 ▪ 陆基
RTCM-SC104数据格式
Radio Technical Commission for Maritime Services Special Committee No. 104
基本结构
差分定位系统基本结构
RTCM-SC104
差分数据通信类型
➢ 按传输差分信息的覆盖范围 近程(小于100km)
临时性、短期性的差分定位作业 优点：穿透性强、直线传播性强 缺点：易受障碍物、地形和地球曲率的
中程(30～800km)
长波(LF):靠地面波传输、受大气影响小而受地形影响较大 不太适宜于差分定位
➢ 根据差分改正数类型 ▪ 位置差分 ▪ 距离差分
➢ 根据观测值的类型 ▪ 伪距差分 ▪ 载波相位差分
➢ 根据覆盖范围 ▪ 局域差分 ▪ 广域差分
位置差分
x+30, y+60
-5, +3
流动站
电台
差分改正 = x+(30-5) and y+(60+3) 实际坐标 = x+25, y+63
x+5, y-3
— 试用 备用
内容
差分GPS改正数 △差分GPS改正数 基准站参数 测地工作 卫星星座健康状态 零帧 信标历书 伪卫星历书 部分卫星差分改正数 P码差分改正数（全部卫星） C/A码，L1，L2△改正数 伪卫星站参数 地面发射机参数 测地辅助电文 电离层、对流层电文 专用电文 星历历书 未改正的载波相位观测量 未改正的伪距观测量 RTK载波相位改正数 RTK伪距改正数 未定义 专利信息 其他用途信息
RTCM-SC 104的电文类型: 21类共63种电文格式
电文类型
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22～58 59 60～63
状态
固定 固定 固定 弃置 试用 固定 固定 试用 固定 备用 备用 备用 试用 备用 备用 固定 试用 试用 试用 试用 试用
基准站 实际坐标 = x+0, y+0 校正 = x-5, y+3
位置差分
优点: 计算方法简单，适用范围较广； 缺点: 实现位置差分原理的先决条件是必须保证基准站和用 户站观测同一组卫星的情况； 适用范围：用户与基准站间距离在100km以内。
接收机估计位置
真实位置 （已知）
X X X 0 Y Y Y0 Z Z Z0
Harbin Engineering University
卫星导航系统—差分定位
丁继成
哈尔滨工程大学 自动化学院
Base receiver (known position)
Radio link for real-time DGPS
Roving receiver (unknown position)