第七節(jié)GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)的設置

1、第七節(jié) GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)的設置與工作原理 全球定位系統(tǒng)(GLobal Positioning System GPS)又稱導航衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)，簡稱GPS，是種測距衛(wèi)星導航系列。GPS利用多顆高軌衛(wèi)星，測量其距離與距離變化率來精確測之用戶位置(三維)、速度(三維)和時間參數(shù)。 GPS地面站由跟蹤站、主控站和注入站三部分組成。地面站跟蹤所有的衛(wèi)星，測量衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星鐘的誤差，預測修正模型參數(shù)，星鐘同步和向衛(wèi)星注入新的信息。 (1) 跟蹤站 跟蹤站又稱監(jiān)測站，分別設在夏威夷、斯普林斯、阿森松島、選戈加西亞島和夸賈林環(huán)礁上。跟蹤站設置有精確原子鐘和GPS接收機，所測偽距每15 s更新一次。電離層

2、和氣象數(shù)據(jù)每15 min平滑一次。它的任務是接收包括環(huán)境數(shù)據(jù)在內(nèi)的衛(wèi)星的各種信息，并將測定的信息傳送到主控(制)站。 (2)主控站 主控站設在福爾肯空軍基地的聯(lián)合空間工作中心。主控站從各跟蹤站收集跟蹤數(shù)據(jù)，對衛(wèi)星軌道參數(shù)、時間偏差進行評價，并計算出各衛(wèi)星原子鐘的校正參量、衛(wèi)星歷書、衛(wèi)星星歷、系統(tǒng)狀態(tài)等，再編成導航信息碼后，送給注入站。 (3)注入站 注入站也稱地面控制站或稱地面天線,分別設在阿森松島、選戈加西亞島和夸賈林。注入站將導航信息注入衛(wèi)星，每天12次 2GPS導航衛(wèi)星網(wǎng) GPS導航星座有21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星共計24顆衛(wèi)星，平均分布在6個軌道上，每個軌道上有4顆衛(wèi)星。 (1)GP

3、S導航衛(wèi)星 軌道高度：20 183 km左右，高軌軌道。 運行周期：約12 h(71788 min)。 軌道傾角：約55 GPS導航衛(wèi)星軌道任意軌道型。全球任何地方的觀測者，在地平線7.5以上至少可以看到4顆衛(wèi)星，在地平線以上至少可以觀測到5顆衛(wèi)星，最多可看到11顆衛(wèi)星。 發(fā)射頻率：同時發(fā)射兩種頻率。分別為1 57542 MHz(L1波段)和 122760MHz(L2波段)，由導航數(shù)據(jù)及偽隨機噪聲碼P和CA碼調制，L2由導航數(shù)據(jù)及P碼調制；將來有可能用Y碼(YP+W)調制(軍用)。發(fā)射雙頻L1.L2是為了校正電離層產(chǎn)生的附加延時。 (2)GPS導航衛(wèi)星電文 衛(wèi)星發(fā)射的導航信息稱為“導航電文”，

4、由L1和L2波段中的兩種載波頻率播發(fā)，并由P碼和CA碼調制。 P碼 P碼(Precision)碼是一種連續(xù)、快速、長周期的偽隨機二進制序列碼，其碼率為1023 MHz，碼周期為7天。每個周期開始于每星期六格林尼治標準時午夜1200時。這種碼具有精確的時間和距離測量能力。每顆衛(wèi)星的P碼碼型均不一樣，一般P碼難于獲得。P碼由兩對12級線性反饋移位寄存器模2和構成。 CA碼 CA(ClearAcquisition)碼是一種低速，短周期的偽隨機二進制序列碼，其碼率為P碼的l/10即1023MHz，其周期為l ms。CA碼本身具有的測距精度較低，但它具有協(xié)助獲得P碼能力，這是因為CA碼周期短，且碼元速率

5、也低，對CA碼的匹配鎖定比較容易。當CA碼鎖定之后，通過衛(wèi)星導航電文的轉換字碼(HOW)的轉換就可以獲得P碼。P碼在7d中，每6s向用戶發(fā)送一次轉換字碼(HOW)。CA碼由兩個10級線性反饋移位寄存器模2和構成。 導航電文 導航電文是衛(wèi)星發(fā)射的導航信息。GPS衛(wèi)星發(fā)射的導航電文包括衛(wèi)星上各有關系統(tǒng)的工作狀態(tài)、系統(tǒng)時間、衛(wèi)星鐘偏差校正參量、衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星歷書數(shù)據(jù)、衛(wèi)星識別標志以及與衛(wèi)星導航有關的其他信息。 GPS時間 GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)采用的時間基準稱為GPS時間。它是以主控站的高精度原子鐘作為時間基準的，并規(guī)定1980年1月6日UTC時間的零點作為起點，與國際原子時間有19 s的固定差值。由于

6、不采用跳秒調整，GPS時間與UTC時間整秒數(shù)差值不斷地增加。GPS時間與UTC的時間差在衛(wèi)星電文中播發(fā)，給出星期數(shù)和星期開始時起算的秒數(shù)。 CA碼與P碼技術的優(yōu)點 CA碼與P碼具有抗干擾、用碼分多址識別衛(wèi)星、偽碼(CA碼與P碼)加密、精確測時和測距等優(yōu)點。 二、GPS衛(wèi)星導航定位原理 GPS是種測距定位系統(tǒng)，利用測定高軌衛(wèi)星信號的傳播延時(電波在空間傳播的時間) 和多普勒頻移，計算出衛(wèi)星與用戶之間的距離、距離變化率，以精確測定用戶位置(三維)、速度(三維)和時間參數(shù)。測定出用戶到3顆衛(wèi)星的距離可以得到以衛(wèi)星為球心，以衛(wèi)星到用戶的距離為半徑的三個球面，其交點就是用戶的三維空間位置。 GPS衛(wèi)星導

7、航儀接收其視界內(nèi)一組衛(wèi)星的導航信號，從中取得衛(wèi)星星歷、時鐘校正參量、大氣校正參量等數(shù)據(jù)，并且測量衛(wèi)星信號的傳播延時和多普勒頻移。根據(jù)衛(wèi)星星歷計算出衛(wèi)星發(fā)射信號時的位置；根據(jù)衛(wèi)星信號的傳播延時和光速的乘積計算出衛(wèi)星與用戶的距離；根據(jù)衛(wèi)星信號的傳播延時、光速、多普勒頻移計算出用戶的三維運行速度。若用戶時鐘無偏差，用戶利用3顆衛(wèi)星可以得到以衛(wèi)星為球心、以衛(wèi)星到用戶的距離為半徑的3個球面，其交點就是用戶三維空間位置。然而，一般用戶無精確的時鐘，需要用第4顆衛(wèi)星來估算出用戶時鐘偏差。因此，用戶位置方程應包含三維空間位置和用戶時鐘偏差。 三、衛(wèi)星軌道參數(shù) 導航衛(wèi)星繞地球運行的路徑，稱為衛(wèi)星軌道。描述衛(wèi)星在

8、空間的位置和運行情況的參數(shù)稱為衛(wèi)星軌道參數(shù)。 1開普勒定律 (1)衛(wèi)星繞地球運動的軌道是一個橢圓，地球的質心位于這個橢圓的一個焦點上。 (2)在衛(wèi)星運行軌道上，衛(wèi)星與地心的連線即向徑，在相同的時間內(nèi)，衛(wèi)星向徑掃過的面積相等。 (3)衛(wèi)星運動周期的平方和其軌道長半徑的立方成正比。 2衛(wèi)星無攝動運行的軌道參數(shù) (1)升交點赤經(jīng) 2)軌道傾角 (3)近地點幅角 (4)軌道長半徑 (5)軌道偏心率 (6)平近點角 衛(wèi)星導航系統(tǒng)的特點是： (1)設置衛(wèi)星不受地理、氣象或其他條件限制，可按需要在各種軌道上配置。 (2)衛(wèi)星可見的地球表面稱為衛(wèi)星的覆蓋區(qū)域，只要少數(shù)兒顆衛(wèi)星就可覆蓋全球。導航衛(wèi)只的運行軌道高

9、度般是離地面1000m以上，衛(wèi)星離地面越高，覆蓋區(qū)域越大，覆蓋全球所需衛(wèi)星的顆數(shù)越少。 (3)衛(wèi)星的導航范圍可從地面、水面、近地空間延伸到外層空間。衛(wèi)星導航系統(tǒng)的特點是： () 衛(wèi)星導航不受氣象條件和年、月、季節(jié)及晝夜限制。在任意時間和任意氣象的條件下邊進行全天候導航 (5)衛(wèi)星導航網(wǎng)都具有定數(shù)日的衛(wèi)星。用戶選擇幾何位置最好的些衛(wèi)星進行導航定位定位精度高。由于衛(wèi)星導航儀采用電子計算機進行運算可隨時顯示船舶的經(jīng)緯度和其他導航數(shù)據(jù)。 ()衛(wèi)星導航不需使用特種海圖和表冊。使用方便且安全經(jīng)濟可靠。 衛(wèi)星導航系統(tǒng)的特點是： (7)衛(wèi)星輻射的平均功率只有幾瓦到幾十瓦。衛(wèi)星電波不會因地形、地物遮擋而衰減大部

10、分衛(wèi)星導航系統(tǒng)工作于甚高頻或波段，電波受電離層、對流層吸收衰減很少，所以衛(wèi)星離地面雖然很高，但地面用戶仍能收到足夠強的信號。 ()衛(wèi)星導航系統(tǒng)具有全球、全天候和高精度定位的能力 衛(wèi)星導航系統(tǒng)的特點是： 9)衛(wèi)星軌道漂移，需增加擾動補償系統(tǒng)，改進衛(wèi)星上的設備，需地面站精確測定衛(wèi)星的軌道參數(shù)和精確地預報。 (10)地面工程龐大，設備昂貴，維修費用高，衛(wèi)星壽命短，有些衛(wèi)星導航系統(tǒng)還存在間斷、不實時和只能區(qū)域性導航定位等缺點。 (11)衛(wèi)星導航系統(tǒng)還不能為水下運載體提供導航。 (12)衛(wèi)星導航系統(tǒng)易受少數(shù)國家的壟斷和控制，服務于所設國家的最高利益：在戰(zhàn)爭中不能為全球提供可靠的導航，并且是個突出的打擊目

11、標。 第八節(jié) GPS衛(wèi)星導航儀 用GPS衛(wèi)星信號進行定位和導航的接收設備稱為GPS衛(wèi)星導航儀。航海導航通常使用CA碼、單頻GPS衛(wèi)星導航儀。 一、GPS衛(wèi)星導航儀的工作過程 GPS衛(wèi)星導航儀根據(jù)其內(nèi)存存儲的GPS歷書計算衛(wèi)星的概略位置。每顆GPS衛(wèi)星都發(fā)射星座內(nèi)衛(wèi)星的歷書，由GPS衛(wèi)星導航儀接收并存人內(nèi)存，該歷書有效期為7天以上. GPS衛(wèi)星導航儀根據(jù)歷書計算GPS衛(wèi)星的概略位贊，根據(jù)鍵人的推算船位、時間、精度幾何因子閥值。選擇仰角5、幾何配置最好的4顆或3顆衛(wèi)星，以后定時檢測、改選配置的衛(wèi)星，使幾何配置最好。初始啟動時；GPS衛(wèi)星導航儀搜捕衛(wèi)星，收集并存儲歷書。此時，若知道臨空GPS衛(wèi)星的編

12、號，鍵人以后。將加快GPS歷書的收集。 GPS衛(wèi)星導航儀根據(jù)其微處理器提供的估計多普勒頻移及指令捕捉GPS衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星導航儀不斷移動本振頻率及本機偽碼搜索GPS衛(wèi)星，直至與衛(wèi)星偽碼同步為止。碼同步后轉入載波相位跟蹤，檢測及存儲導航電文。 GPS衛(wèi)星導航儀根據(jù)所接收的星歷計算出衛(wèi)星發(fā)射信號時的位置，根據(jù)衛(wèi)星信號的傳播延時和光速的乘積計算出衛(wèi)星與用戶的距離，根據(jù)衛(wèi)星信號的傳播延時、光速、多普勒頻移計算出用戶的三維運行速度。用戶根據(jù)所測得34顆衛(wèi)星的偽距、計算出用戶的三維空間位置，鐘差、航速、航向等導航數(shù)據(jù)。GPS衛(wèi)星導航儀依鍵令，顯示定位、導航、標繪等信息。二、GPS衛(wèi)星導航儀一般操作方法 1

13、啟動 GPS衛(wèi)星導航儀的啟動通常分為日常啟動、熱啟動和冷啟動三種。近期生產(chǎn)的GPS衛(wèi)星導航儀僅需按下電源鍵即可啟動。 (1)日常啟動 船舶在營運航行或停泊期間，日常的關機后的啟動稱為日常啟動。由于GPS衛(wèi)星導航儀已存儲關機前的數(shù)據(jù)(包括經(jīng)度、緯度、歷書等)并且時鐘在運行，日常啟動時只需按下電源鍵，衛(wèi)星導航儀即能自動定位。 (2)熱啟動 如果船位變化不大于100英里(請查閱儀器說明書，如某儀器為600nmile)或三個月(請查閱儀器說明書，如某儀器為半年)以內(nèi)進行過通電接收，衛(wèi)星導航儀已收集歷書，進行啟動，稱為熱啟動。熱啟動時，只需按下電源鍵使參考振蕩器加熱(最多20min)后，GPS衛(wèi)星導航儀

14、即可自動定位。 (3)冷啟動 GPS衛(wèi)星導航儀安裝后第一次啟動；GPS衛(wèi)星導航儀所存歷書太陳舊或者所有數(shù)據(jù)(包括歷書)被清除；船舶航行100英里(請查閱儀器說明書，如某儀器為600 n mile)，三個月(請查閱儀器說明書，如某儀器為半年)以上該GPS衛(wèi)星導航儀沒有通電接收衛(wèi)星信號進行定位，再進行啟動稱為冷啟動。冷啟動時，須進行初始化輸入。冷啟動后，GPS衛(wèi)星導航儀需搜索衛(wèi)星，重新收集歷書，30 min以后，才有初始船位數(shù)據(jù)更新；若已知開機時，臨空GPS衛(wèi)星的編號，輸入編號后20 min即有初始船位數(shù)據(jù)更新 冷啟動時初始化輸入如下： (1)核對年、月、日和時間，如與當時不符，應重新輸入。 (2

15、)輸入概略船位的經(jīng)度和緯度。 (3)置定HDOP閥值，一般置10。 (4)輸入天線高度。它只在二維(2D)定位時用。天線高度不準確會影響定位精度。 (5)置定測地系。使衛(wèi)導儀計算所用的測地系坐標盡量接近于所使用海圖的測地系坐標 (6)置定所在的區(qū)時。 (7)置定各種報警范圍或距離。 時間輸入誤差應不超過15 min(或者1 h，請參閱儀器使用說明書) 經(jīng)、緯度輸入誤差應不超過1(或者10，請參閱儀器使用說明書)。 HDOP閥限值關系到衛(wèi)星定位的精度。由于HDOP隨著衛(wèi)星與測者的運動而變化，若HDOP閥值置定太小，則相對定位機會減少。當定位時HDOP大于所置定的閥值，GPS接收機就報警而不作GP

16、S更新位置。一般HDOP閥值范圍在0099之間，置定于10左右為好。 2GPS定位 啟動后，GPS衛(wèi)星導航儀收到3顆有效衛(wèi)星即進行定位計算，隨即自動顯示二維定位(2DNavigation)船位的經(jīng)度和緯度；收到4顆有效衛(wèi)星進行定位計算后，隨即自動顯示三維定位(3D Navigation)的經(jīng)度、緯度和GPS衛(wèi)星導航儀天線的高度。 GPS衛(wèi)星導航儀顯示如下：(1)現(xiàn)時航跡向TRK；對地速度一GS。 (2)緯度 (3)經(jīng)度 (4)高度(altitudc)近似為天線到海平面高度，船舶通常使用二維定位(2D Navigation)，可人工鍵人GPS衛(wèi)星導航儀天線高度的實測數(shù)值。 (5)顯示可選擇的畫面

17、顯示目錄，例如：PLOT、CDI、NAV、POSN等 3GPS導航 航路點導航操作過程如下： (1)按功能鍵(或代碼)，令GPS衛(wèi)星導航儀進行航路點操作。 (2)鍵人航路點的編號和名稱。 (3)鍵入航路點的緯度。 (4)鍵人航路點的經(jīng)度。 (5)鍵人(或由GPS衛(wèi)星導航儀自動記錄)存儲航路點的日期時間。 (6)依次鍵人一系列航路點(GPS衛(wèi)星導航儀可存儲幾百個航路點，因機型不同，存儲航路點的數(shù)目不同)后，查閱剛編制好的航路點表，并且確定目前使用的航路點。 (7)按功能鍵(或代碼)，令GPS衛(wèi)星導航儀進行航路點導航，并且進行顯示。 4使用GPS衛(wèi)星導航儀的注意事項 (1)GPS接收機，根據(jù)衛(wèi)星電

18、文定時更新歷書。若提供的歷書的時間已隔很久或定位誤差明顯偏大，則應按操作步驟清除歷書，及內(nèi)存。 (2)不同的HODP，有不同的定位精度。 (3)當有多顆衛(wèi)星定位或HDOP，PDOP超限時，可人工或自動選擇星座。 4使用GPS衛(wèi)星導航儀的注意事項 (4)選擇合適的運動狀態(tài)。 (5)利用衛(wèi)星狀態(tài)顯示可強制啟動或停用某顆衛(wèi)星 (6)衛(wèi)星每天約提前4 min經(jīng)過某一地區(qū)上空。GPS衛(wèi)星導航儀主要功能如下： (1)顯示定位的緯度、經(jīng)度(準確度為秒或分小數(shù)點后兩位甚至三位)。 (2)顯示導航數(shù)據(jù)：有航速，航向，航跡速，航跡向，至航路點恒向線或大圓的操舵航向和距離，航行所需時間，偏航，任何兩航路點之間的方向

19、和航程。 GPS衛(wèi)星導航儀主要功能如下： (3)能存儲航線設計和航路點編號及其經(jīng)緯度。 (4)位置更新時間約1 s左右。 (5)導航數(shù)據(jù)更新時間約35 s。 (6)報警：偏航、守錨監(jiān)視、到達轉向點所設定的范圍及接收機故障等。 (7)能設置些參數(shù)：HDOP，二維(2D)或三維(3D)定位。 (8)變換使用測地系 GPS衛(wèi)星導航儀主要功能如下 (9)接口功能 (10)衛(wèi)星信息：衛(wèi)星號、方位、仰角、衛(wèi)星工作狀態(tài)及被跟蹤的衛(wèi)星信噪比。 (11)星座預報。 (12)三維定位中，高度的精確度正常允許在50 m內(nèi)波動。 第九節(jié) GPS衛(wèi)星導航儀定位精度 一、偽測距誤差 GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)的偽測距誤差直接影響

20、著總的定位誤差，即影響著定位精度。GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)的偽測距誤差包括衛(wèi)星誤差、信號傳播誤差(傳播異常)及衛(wèi)星導航儀誤差 二、幾何誤差 GDOP稱為精度幾何因子 VDOP(Vertical Dilution Of Precision)稱為高程精度幾何因子 HDOP(HorizontalDilution。fPrecision)稱為水平方向精度幾何因子。 利用上面的關系式，可以得到下面的誤差表達式： 偽測距誤差()XPDOP位置誤差 偽測距誤差()XTDOP鐘差誤差 偽測距誤差()XVDOP高程誤差 偽測距誤差()XHDOP水平位置誤差 在進行衛(wèi)星定位時，可見衛(wèi)星數(shù)可能高達7顆，甚至11顆，可選擇最

21、佳的4顆衛(wèi)星，使得GDOP值最低，以取得最好的定位精度。GPS衛(wèi)星導航儀等效測距誤差()為43 m(P碼)和86m(CA碼)，假定HDOP15，產(chǎn)生的水平位置誤差：水平面內(nèi)二維用戶位置的徑向誤差()為65 m(P碼)和12，9 m(CA碼)；VDOP25，產(chǎn)生高程誤差應為108 m(P碼)和215 m(CA碼)；GDOP12，把距離轉換成時間時，就會產(chǎn)生17ns(P碼)和34ns(CA碼)的時間誤差。 三、速度測量誤差 GPS衛(wèi)星導航儀的動態(tài)特性將影響速度測量。高質量的GPS衛(wèi)星導航儀在動態(tài)特性很強烈的環(huán)境中有003013 s的水平速度誤差，005021ms的垂直速度誤差。 衛(wèi)星幾何圖形對距離

22、變化率和用戶速度誤差的影響，類似于對距離誤差和用戶位置誤差的影響，因此，GDOP參數(shù)同樣適用于速度測量。 第十節(jié)差分GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng) 差分GPS(DifferentialGPSDGPS)是利用已精確知道三維坐標的差分GPS基準臺，求出偽距修正量或位置修正量，將這個校正量實時或者事后送到用戶GPS衛(wèi)星導航儀，對用戶GPS衛(wèi)星導航儀的測量數(shù)據(jù)進行修正，以提高GPS定位精度。 DGPS由GPS衛(wèi)星網(wǎng)、基準臺、數(shù)據(jù)鏈(通信鏈)及用戶組成。差分GPS基準臺用GPS接收機接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的導航信息，測量出基準臺的位置，與已知位置比較計算出誤差(偽距或位置修正值)，經(jīng)數(shù)據(jù)鏈播發(fā)給差分GPS用戶。數(shù)據(jù)鏈即

23、差分GPS導航電文通信鏈，以固定的格式向用戶播發(fā)差分GPS修正信息，對用戶計算的位置進行校正，以獲得高精度定位。目前世界上廣泛采用的差分GPS可使定位精度提高到812 m(2 drms)，定點定位精度提高到5 m，甚至1 m。用戶離差分GPS基準臺近，定位精度高；離差分GPS基準臺遠，定位精度低。 一、差分GPS 差分GPS根據(jù)修正數(shù)據(jù)的處理方法可分為位置差分GPS、偽距差分GPS、相位平滑偽距差分GPS、載波相位差分GPS、廣域差分GPS和廣域增強系統(tǒng)。 1位置差分GPS 根據(jù)已知的GPS基準臺精確的位置坐標與GPS基準臺測量的位置坐標求得的差稱為位置修正值。差分GPS基準臺把位置修正值(X

24、、y、Z)，位置修正值變化率(XYZ)及衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)齡期AODE用上行數(shù)據(jù)通信播發(fā)給作用區(qū)域內(nèi)的所有用戶，由用戶對其位置進行修正；或者用戶用下行數(shù)據(jù)通信傳輸它的未校正位置數(shù)據(jù)和它選用的衛(wèi)星星組，由基準臺計算每個用戶的位置修正值，并用上行數(shù)據(jù)通信將校正后的定位數(shù)據(jù)傳輸給用戶。這種方法要求GPS基準臺與用戶GPS衛(wèi)星導航儀必須同步觀測相同的衛(wèi)星，若有1顆衛(wèi)星不同，將會產(chǎn)生幾十米的定位誤差。 2偽距差分GPS 根據(jù)已知的GPS基準臺精確的位置坐標與GPS衛(wèi)星星歷求出GPS衛(wèi)星到GPS基準臺的距離。然后將比值與GPS基準臺用CA碼測量的偽距觀測值求差，稱為偽距修正值?；鶞逝_將每顆衛(wèi)星的偽距修正值、偽

25、距修正值變化率和星歷數(shù)據(jù)齡期AODE用上行數(shù)據(jù)播發(fā)給作用區(qū)內(nèi)的所有用戶。用戶GPS衛(wèi)星導航儀接收到此信號后，對其觀測值進行修正，最后利用改正后的偽距求出用戶的位置；或者用戶用下行數(shù)據(jù)傳輸它的未校正的偽距測量數(shù)據(jù)和它選用的衛(wèi)星星組，由基準臺修正每一用戶的測量值，并用上行數(shù)據(jù)通信將校正后的測量值傳輸給用戶。偽距差分GPS定位精度可達310m。若由用戶對偽距觀測值進行修正，用戶需使用DGPS衛(wèi)星導航儀。GPS基準臺不需要知道用戶使用哪組GPS衛(wèi)星。偽距差分GPS定位是目前較為廣泛采用的技術，其用戶是無限的。 3相位平滑偽距差分GPS GPS衛(wèi)星導航儀除了提供CA碼偽距觀測值之外，還可以提供多普勒計數(shù)

26、或載波相位。山于載波相位觀測精度比偽距測量精度高。利用多普勒計數(shù)或載波相位輔助偽距測量可以提高測量精度相位平滑偽距差分GPS可使定位精度提高到亞米級。 4載波相位差分GPS 載波相位差分又稱為RTK(Real Time Kinematic)技術，是將GPS基準臺載波相位觀測值和坐標信號一起傳送到用戶，然后，用戶將自己接收到的衛(wèi)星載波相位觀測值與GPS基準臺傳送來的載波相位觀測值一起處理，其實時定位精度可達到厘米級。 5廣域差分GPS 廣域差分GPS(WADGPS)是在一定區(qū)域設立若干個差分GPS基準臺，與一個或多個主控臺組網(wǎng)。主控臺接收來自各監(jiān)測臺的差分GPS校正信號，經(jīng)過處理組合后，形成在擴

27、展區(qū)域內(nèi)的有效差分GPS修正電文，再通過衛(wèi)星通信線路或無線電數(shù)據(jù)鏈，將修正信號發(fā)送給用戶。這樣就形成了廣域差分GPS。 6廣域增強系統(tǒng) 廣域增強系統(tǒng)(WAAS)是廣域差分GPS增強系統(tǒng)。它是在衛(wèi)星上加載L波段轉發(fā)器，實施導航重疊和廣域增強電文廣播，廣播類GPS信號，向用戶提供附加測距信息、廣域差分GPS改正信息、改善航行安全的完善性信息，進行廣泛區(qū)域的GPS定位與導航。 1差分GPS基準臺 差分GPS基準臺跟蹤所有視界以內(nèi)的衛(wèi)星，精確測量偽距和載波相位，產(chǎn)生差分校正數(shù)據(jù)，并格式化為標準的信號格式，經(jīng)調制后播發(fā)給用戶。 2差分GPS無線電信標 發(fā)射包含差分GPS數(shù)據(jù)的無線電信標稱為差分GPS無線

28、電信標。差分GPS無線電信標具有準確的地理位置，發(fā)射無線電測向信號和差分GPS數(shù)據(jù)信號。 3GPS偽衛(wèi)星 GPS偽衛(wèi)星是類似于GPS衛(wèi)星的固定基準臺，發(fā)射頻率為1 57542 MHz，由50bits的數(shù)據(jù)和1 023碼位s的CA碼進行調制，數(shù)據(jù)格式與GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)格式兼容，并且提供距離和校正信息，看起來像一顆GPS衛(wèi)星，稱為GPS偽衛(wèi)星。 1差分GPS信號載波頻率 差分GPS數(shù)據(jù)鏈可以從整個無線電頻譜中選擇載波頻率，可使用低頻(LF)、中頻(MF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)、甚高頻(VHF)及各種微波頻率(C.L.Ku)等波段)。載波頻率越低，衰減越小，傳輸距離越遠。至于差分GPS選用哪

29、種載波頻率，由差分GPS的作用距離、性能與費用進行綜合考慮。美國海事無線電技術委員會(RTCM)104專業(yè)委員會推薦使用無線電信標頻率，即用差分校正值數(shù)據(jù)調制航海用無線電信標信號，把校正量發(fā)射給用戶。航海無線電信標分配的頻率為285325kHz。在無線電信標臺發(fā)射機中，加進一個高于無線電信標(主載波)使用頻率325500 Hz的副載波，并以差分GPS信息對副載波進行最小頻移鍵控(MSK)調制。 2差分GPS導航電文 差分GPS導航電文是差分GPS基準臺發(fā)射的有關差分校正量信息，包括導航需要的差分修正值、差分修正值增量、P碼差分修正值、GPS差分基準臺的有關信息、GPS衛(wèi)星狀況、無線電信標歷書、偽衛(wèi)星參數(shù)以及與GPS導航和羅蘭C導航等有關的其他信息。RTCM推薦的DGPS信號格式與GPS信號格式相仿。GPS電文中的字長、字格式、奇偶校驗規(guī)則及共特仆縋續(xù)保留。兩種格式的主要差別在于GPS電文中子幀長度固定，而DGPS信號幀長度不固定。DGPS導航電文被劃分為63種類型，其中有16種電文確定使用和試用。我國沿海DGPS基準臺采用RTCM SC104格式播發(fā)信息，電文類型為1、3、5、7、9、16，信息速率為200波特，發(fā)射總功率為200 W，其中，RBN為60W，DGPS為140W。 四、差分GPS定位誤差 差分GPS定位