前言:
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目前单GNSS系统提供的定位精度是优于25米,而为得到更高的定位精度,我们通常采用差分技术:将一台GNSS接收机安置在基准站上进行观测。根据基准站已知精密坐标,计算出基准站到卫星的距离改正数,并由基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行GNSS观测的同时,也接收到基准站发出的改正数,并对其定位结果进行改正,从而提高定位精度。
差分技术很早就被人们所应用。它实际上是在一个测站对两个目标的观测量、两个测站对一个目标的观测量或一个测站对一个目标的两次观测量之间进行求差。其目的在于消除公共项,包括公共误差 和公共参数。在以前的无线电定位系统中已被广泛地应用。
基准站-移动站差分是指采用两台GNSS接收机。一台是基准站GNSS,另一台是用户端GNSS,并且知道一个已知点的坐标,原理是在已知坐标的固定点上架设一台GNSS接收机(称基准站),通过GNSS的定位数据和已知坐标点的数据解算出差分数据(RTCM),再通过数据链将误差修正参数实时播发出去,用户端通过数据链接收修正参数并传给GNSS,GNSS接收修正参数后和自己的定位数据进行修正解算,即可将定位精度提高到米级、甚至厘米级。
信标差分系统实际上就是差分系统,只是信标差分系统不需要用户自己架设基准站,因为考虑到实时差分系统未来的需要,国家交通部海监局在我国沿海从南到北沿海岸线建立了20个信标台站(也就相当于差分系统的基准站),这些信标站24小时发送RTCM差分校正信息,而且不收任何费用,其传输的距离是:在内陆是300KM的覆盖范围,在海上是500KM的覆盖范围。用户端只需要一台移动站的GNSS就可以实现高精度的实时定位。
载波相位差分技术又称为RTK技术(real time kinematic),是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的。它能实时提供观测点的三维坐标,并达到厘米级的高精度。
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站坐标信息一同传送给用户站。用户站接收GPS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。
实现载波相位差分GNSS的方法分为两类:修正法和差分法。前者与伪距差分相同,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。后者将基准站采集的载波相位发送给 用户台进行求差解算坐标。前者为准RTK技术,后者为真正的RTK技术。载波相位差分可使定位精度达到厘米级。大量应用于动态需要高精度位置的领域。
具体实现方法
基准站接收GNSS载波相位信号,同时将基准点信息和载波原始观测信息发送给移动站
移动站接收GNSS信号的同时,接收来自基准站的信息,组成双差虚拟观测量,进行实时相对定位,确定自身位置。
主站:根据各监测站的已知坐标和GNSS观测量,计算GNSS卫星星历并外推12h星历;建立区域电离层延时改正模型,拟合出改正模型中的8个参数;计算出卫星钟差改正值以及其外推值,并将这些改正信息和参数传送给各个发射台。
监测站:设有一台铯钟和一台双频GPS接收机。各测站将伪距观测值、相位观测值、气象数据等通过数据链实时发送回主站。监测站三维地形坐标已知,且不少于4个。
数据链:数据通信波包括监测站与主站之间的数据传递以及广域差分系统与用户之间的数据通信,可采用数据通信网,如Internet,其他实际专用网,如通信卫星。
用户设备:一般包括单频GNSS接收机和数据链的用户端,以便用户在接收GNSS信号的同时,还能接收主站发射的差分改正数,并能修正原始GPS观测数据,解出用户站的位置。
增强测距信号的产生
GEO卫星产生与GNSS类似的测距信号,同时采用同样的信息码调制方式发送星历;即可将GEO卫星当作GNSS卫星同等对待。
差分信息的产生
WAAS地面监控站监测GNSS信号,计算差分参数,并将其注入到GEO卫星进行广播。
完善性信息的产生
WAAS地面监控站监测GNSS信号,确定其健康状态和误差水平,并将其注入到GEO卫星进行广播
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