基于GPS25LP和GPSl5L的簡易偽距差分系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

O 引言
GPS系統(tǒng)的精密定位服務(wù)(PPS)不對(duì)外開放，普通用戶只能使用C／A碼的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)(SPS)，雖然美國政府已經(jīng)取消實(shí)施選擇可用性(SA)政策，采用C／A碼的GPS接收機(jī)定位精度可以達(dá)到25 m(95％置信度，二維水平平面誤差)，但仍然滿足不了某些系統(tǒng)的需要。差分GPS技術(shù)可以提高實(shí)時(shí)定位精度，得到米級(jí)，甚至亞米級(jí)的定位精度。國際海事無線電技術(shù)委員會(huì)(RTCM)于1983年為差分GPS業(yè)務(wù)設(shè)立了SC-104專委會(huì)，以論述用于提供差分GPS業(yè)務(wù)的各種方法，并制定數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)。目前各GPS廠家生產(chǎn)的GPS接收機(jī)，除了編制自己的專用格式外，基本上都具有接收符合RTCM SC-104標(biāo)準(zhǔn)格式的差分?jǐn)?shù)據(jù)接口，且接收機(jī)價(jià)格在GPS競(jìng)爭激烈的今天已日趨合理。又由于目前能發(fā)送RTCM SC-104電文的差分GPS基準(zhǔn)站都是國外廠家生產(chǎn)的，價(jià)格昂貴，高達(dá)幾萬至十幾萬元，而GPS-OEM(原始設(shè)備制造商)板的價(jià)格便宜，不足千元就能買到，使用起來也比較靈活，利用GPS-OEM板設(shè)計(jì)的DGPS基準(zhǔn)站同樣可以達(dá)到較高的定位精度，所以具有很大的實(shí)用價(jià)值。

1 偽距差分GPS原理
偽距差分GPS具有精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，是目前用途最廣的一種差分GPS技術(shù)，RTCM SC-104標(biāo)準(zhǔn)和幾乎所有GPS接收機(jī)的差分定位均采用這種技術(shù)。在偽距差分GPS系統(tǒng)中，基準(zhǔn)GPS接收機(jī)可精確地求出基準(zhǔn)站的地心坐標(biāo)，并收集全部衛(wèi)星的星歷文件，計(jì)算出每一時(shí)刻所有可見，星的地心坐標(biāo)，從而得到各個(gè)衛(wèi)星到基準(zhǔn)站的真實(shí)距離Rj，同時(shí)基準(zhǔn)GPS接收機(jī)測(cè)量出全部可見衛(wèi)星的偽距為：

式中：△tb為基準(zhǔn)站接收機(jī)鐘差；為衛(wèi)星星歷誤差和衛(wèi)星鐘差；為電離層延遲；為對(duì)流層延遲；為多徑效應(yīng)延遲；vb為接收機(jī)測(cè)量誤差。測(cè)量出的偽距包含各種誤差，與真距不同，此誤差就是偽距修正數(shù)：

從式(6)可以看出，修正后的偽距基本消除了衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘誤差、電離層延遲和對(duì)流層延遲、移動(dòng)站接收機(jī)利用該修正后的偽距進(jìn)行定位解算，可以得到更精確的定位結(jié)果。
差分GPS基準(zhǔn)站就是完成所有可視衛(wèi)星差分修正數(shù)和修正數(shù)變化率的解算，并按照RTCM SC-104標(biāo)準(zhǔn)格式廣播給一定范圍內(nèi)的用戶，使其得到更高的定位精度。