GPS相对定位基本原理

GPS相对定位原理1.相对定位原理概述不管是测码伪距绝对定位还是测相伪距绝对定位，由于卫星星历误差、接收 机钟与卫星钟同步差、大气折射误差等各种误差的影响，导致其定位精度较低。 虽然这些误差已作了一定的处理，但是实践证明绝对定位的精度仍不能满足精细 定位测量的需要。为了进一步消除或减弱各种误差的影响， 提高定位精度，一般 采用相对定位法。相对定位，是用两台GPS接收机，分别安置在基线的两端，同步观测一样 的卫星，通过两测站同步采集 GPS数据，经过数据处理以确定基线两端点的相 对位置或基线向量图1-1。这种方法可以推广到多台 GPS接收机安置在假设 干条基线的端点，通过同步观测一样的 GPS卫星，以确定多条基线向量。相对 定位中，需要多个测站中至少一个测站的坐标值作为基准， 利用观测出的基线向 量，去求解出其它各站点的坐标值。图1-1 GPS相对定位在相对定位中，两个或多个观测站同步观测同组卫星的情况下，卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气层延迟误差，对观测量的影响具有一定的 相关性。利用这些观测量的不同组合，按照测站、卫星、历元三种要素来求差， 可以大大削弱有关误差的影响，从而提高相对定位精度。根据定位过程中接收机所处的状态不同，相对定位可分为静态相对定位和动 态相对定位或称 差分GPS定位2. 静态相对定位原理设置在基线两端点的接收机相对于周围的参照物固定不动， 通过连续观测获 得充分的多余观测数据，解算基线向量，称为静态相对定位。静态相对定位， 一般均采用测相伪距观测值作为根本观测量。 测相伪距静态 相对定位是当前 GPS 定位中精度最高的一种方法。在测相伪距观测的数据处理 中，为了可靠确实定载波相位的整周未知数， 静态相对定位一般需要较长的观测 时间1.0h3.0h称为经典静态相对定位。可见，经典静态相对定位方法的测量效率较低， 如何缩短观测时间， 以提高 作业效率便成为广阔 GPS 用户普遍关注的问题。理论与实践证明，在测相伪距 观测中，首要问题是如何快速而准确确实定整周未知数。 在整周未知数确定的情 况下，随着观测时间的延长， 相对定位的精度不会显著提高。 因此提高定位效率 的 关键是快速而可靠确实定整周未知数 。为此，美国的 Remondi B.W 提出了快速静态定位 方法。其根本思路是先利 用起始基线确定初始整周模糊度初始化,再利用一台GPS接收机在基准站To 静止不动的对一组卫星进展连续的观测， 而另一台接收机在基准站附近的多个站 点 Ti 上流动，每到一个站点那么停下来进展静态观测， 以便确定流动站与基准站 之间的相对位置， 这种“走走停停的方法称为准动态相对定位。 其观测效率比 经典静态相对定位方法要高，但是流动站的 GPS 接收机必须保持对观测卫星的 连续跟踪， 一旦发生失锁， 便需要重新进展初始化工作。 这里将讨论静态相对定 位的根本原理。2.1 观测值的线性组合假设安置在基线端点的 GPS接收机T i 1,2，相对于卫星Sj和Sk，于历 元t i 1,2进展同步观测如图2-1那么可获得以下独立的载波相位观测量：在静态相对定位中，利用这些观测量的不同组合求差进展相对定位， 可以有 效地消除这些观测量中包含的相关误差， 提高相对定位精度。目前的求差方式有 三种：单差、双差、三差，定义如下：单差Single-Differenee:不同观测站同步观测同一颗卫星所得观测量 之差2-1双差Double-Differenee：不同观测站同步观测同组卫星所得的观测量单差之差22di三差Triple-Differenee：不同历元同步观测同组卫星所得的观测量双差之差tk t2k bk t2j t2kt1j t1kkj2-32 t21 t22 t21 t22 Ek t1 12 t11j t12.2观测方程单差观测方程A”Sj(t)图2-2单差示意图测相伪距观测方程为:ti t ctitt tN/ t0i, I p ti,T t2-4T,、T2，并代入2-1式，可得：j t2j t1j t2,i t2,t t令t tt2 tt1t , Nj112,i t1,i t ,那么单差观测方程可写为：j t 2 tij tC t2 tt1tn2 tN1j tj1,Itj1,Ttn2tN；tT t2,t t1,T tc ttNjj tT t2-52-6参见图2-2,将2-4式的测相伪距观测方程应用于测站由2-6式可见：卫星的钟差影响可以消除。同时由于两测站相距较近vlOOkm，同一卫星到两个测站的传播路径上的电离层、对流层延迟误差的相 近，取单差可进一步明显的减弱大气延迟的影响。双差观测方程tT2图2-3 双差示意图参见图2-3,两台GPS接收机安置在测站T、丁2，对卫星Sj的单差为 j t ,对卫星Sk的单差为 k t，那么由2-6式，双差观测方程可表示为：ij tN j 2-7在上式中可见，接收机的钟差影响完全消除，大气折射残差取二次差可以略 去不计。这是双差模型的突出优点。三差观测方程参见图2-1,分别以ti和t2两个观测历元，对上述的双差观测方程求三次差,可得三差观测方程为-82dididididi从三差观测方程中可见，三差模型进一步消除了整周模糊度的影响。224准动态相对定位观测方程准动态相对定位方法是将一台 GPS接收机固定在基准站不动，而另一台接 收机在其周围的观测站流动，在每个流动站静止观测几分钟，以确定流动站与基 准站之间的相对位置。准动态相对定位的数据处理是以载波相位观测量为依据的， 其中的整周未知数在初始化的过程中已经预先解算出来。因此，准动态相对定位可以在非常短的时间内获得与经典静态相对定位精度相当的定位结果。根据2-4式的测相伪距观测方程，假设整周模糊度N/ t0已经确定，将其移到等式左端，那么测相伪距观测方程可以写为Rij t/ t c ti ttj t j,i t j,T t2-9式中：Rj tij t Nij t0 。假设忽略大气折射残差影响，那么上式求取站间单差观测方程可得：Rj t2 tij t c t t 2-10假设采用双差模型进展准动态相对定位，那么由2-9式，再对卫星间取双差可得：Rk t ktik t 2 tij t 2-112.3静态相对定位观测方程的线性化及平差模型为了求解测站之间的基线向量，首先就应该将观测方程线性化，然后列出相 应的误差方程式，应用最小二乘法平差原理求解观测站之间的基线向量。 下面我 们根据间接平差原理来讨论载波相位观测量的不同线性组合的平差模型。假设，在协议地球坐标系中，观测站 T的待定坐标近似值向量为TXi0 Xi0 yi 0 zi0其改正数向量为TXi0Xiyiz观测站T至卫星Sj的测相伪距方程是非线性的，必须将其线性化。单差模型取两个观测站T,和T2，其中T,为基准站，其坐标。线性化的载波相位单差观式中，大气折射延迟误差的残差很小,式：忽略。于是相应的误差方程可写成如下形vji2f t t Nj lj t 2-13z；式中：lj tj t 1 j t j tl 20 I 1 I上述情况是两观测站同时观测同一颗卫星Sj的情况，可以将其推广到两观测站于历元t时刻同时观测数颗卫星的情况,设同步观测的卫星数为颗，那么v1 t v2 tvnj ti21 i;i2jtttm1 t m； t1 .n2 tn2 txY2Y211 f :1njm2tnjt或者写为v tatX2b tNc tt t相应的方程组为:假设进一步考虑到观测的历元次数为t tl tN1N2Nnjnt，那么相应的误差方程为:v t1v t2a t1a t2t1t2c t100c t2t t1t t2X21112lnj2-14t1t2v tnt上式可写为a tnttntntA X22-15或者X2Nt2-16按最小二乘法求解:X2NtPL2-17式中，P为单差观测量的权矩阵。单差模型的解的精度可按下式估算:my 02-18式中：为单差观测量的单位权中误差;qyy为权系数阵N1主对角线的相应元必须注意的事，当不同历元同步观测的卫星数不同时，情况将比拟复杂，此时应该注意系数矩阵A、B、C的维数。这种在不同观测历元共视卫星数发生变 化的情况，在后述的双差、三差模型也会遇到。双差模型假设两个观测站Ti和T2同步观测了两颗卫星Sj和Sk，其中Ti为基准站，其坐标，Sj为参考卫星。根据双差观测方程2-7式，那么双差观测方程的线性化形式可表示为:l2k tk丄 m2 tkn2NkNkNj.相应的误差方程可以写为:式中：lk t当同步观测的GPS卫星为v1 t v2 tI;I2vnj; tl；j上式可写为:vklk I2tI2 ti2 tj tkm2ttm2 t，ktn； tn2 txtk上n2 ty2NkIk t2-19Z22。tk t1 Lj t20 ij1t 。nj时，可将2-19式推广成如下形式的方程组：n； t n； tX210N1N211 t12 t丁y2-:n： tZ201Nnj 1ln 1 tX2b tNIt2-20Nttm2ta tt同时观测nj颗卫星的误差方程组。当ttim2im2X2 y2 Z22o tI t12k t m2kk t；k tkt】k 1k 20上述讨论的是两个观测站于某一历元观测历元数为nt时，上述方程可以推广为如下形式:上式可写为:v t1v t2v tnt利用最小二乘法求解:a t1a t2a tntX2t1t2tntX2Nt1t2tnt2-212-22X2NPL2-23式中，P为单差观测量的权矩阵。三差模型假设两个观测站T1和T2于历元t1、t2分别同步观测了两颗卫星Sj和Sk，其中T1为基准站，其坐标，Sj为参考卫星根据三差观测方程2-8式，那么可得三差观测方程的线性化形式:1 Ikl2km2kn2X2y2Y2k202。t式中:t2tiI； tk -m2 tk .n2 tlkl2km2kn2t2t2t212m2n2t1t1t1k20k1j20j1t t t tk20k1j20t2t2t2t2k20 k1j20j1t1t1t1t1由上式可得相应的误差方程:l2kkn2X2y2y2lk2-24式中:Ik tk20j20当同步观测卫星数为nj时,以其中一颗为参考卫星,相应的误差方程可推广为:1 1&1Xvti2tmt2 2丄2.v t 1 I2 tm2 tn； tnf tvnj 1l；jtnjn2X2y211 t12 t:2-25lnj 1 t上式可写为：v t a t X2 l t2-26考历元，那么可将误差方程组2-26：进一步推广，可写成：v t1a t1l t1v t2a t2l t2:X2:2-27v tnt 1a tq 1l tnt 1或者V AX2 L2-28由此可得相应的解：X2atpa1 atpl2-29式中，P为单差观测量的权矩阵。如果两观测站对同一组卫星nj同步观测了 nt个历元，并于某一个历元为参3.差分定位原理动态相对定位，是将一台接收机设置在一个固定的观测站基准站To，基准站在协议地球坐标系中的坐标是的。 另一台接收机安装在运动的载体上， 载体 在运动过程中，其上的GPS接收机与基准站上的接收机同步观测 GPS卫星，以 实时确定载体在每个观测历元的瞬时位置。在动态相对定位过程中，由基准站接收机通过数据链发送修正数据， 用户站 接收该修正数据并对测量结果进展改正处理，以获得准确的定位结果。由于用户 接收基准站的修正数据，对用户站观测量进展改正，这种数据处理本质上是求差 处理差分，以到达消除或减少相关误差的影响，提高定位精度，因此GPS动态相对定位通常又称为差分GPS定位。动态相对定位过程中存在着三局部误差：第一局部是对每一个用户接收机所 公有的，包括卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差等；第二局部为不能由用户测量或由校正模型来计算的传播延迟误差；第三局部为各用户接收机 所固有的误差，包括内部噪声、通道延迟、多路径效应等。利用差分技术，第一 局部误差完全可以消除， 第二局部误差大局部可以消除， 其主要取决于基准接收 机和用户接收机的距离，第三局部误差那么无法消除。在差分 GPS 定位中，按照对 GPS 信号的处理时间不同，可划分为实时差分 GPS和后处理差分GPS。实时差分GPS就是在接收机接收GPS信号的同时计算 出当前接收机所处位置、速度及时间等信息；后处理差分GPS那么是把卫星信号记录在一定介质GPS接收机主机、电脑等上，回到室内进展数据处理，获 取用户接收机在每个瞬间所处理的位置、速度、时间等信息。按照提供修正数据的基准站的数量不同， 又可以分为单基准站差分、 多基准 站差分。而多基准站差分又包括局部区域差分、 广域差分和多基准站 RTK 技术。3.1 单基准站 GPS 差分 根据基准站所发送的修正数据的类型不同，又可分为位置差分，伪距差分，载波相位差分。3.1.1 位置差分位置差分的根本原理是：使用基准站To的位置改正数去修正流动站T的位置 计算值，以求得比拟准确的流动站位置坐标。由于相对定位中基准站To的坐标值预先采用大地测量、天文测量或 GPS静 态定位等方法精细测定，可视为的，设其精细坐标值为 X0,Y0,Z0 。而在基准站 上的 GPS 接收机利用测码伪距绝对定位法测出的基准站坐标为 X,Y,Z ，该坐 标测定值含有卫星轨道误差、 卫星钟和接收机钟误差、 大气延迟误差、 多路径效 应误差及其他误差。那么可按照下式计算基准站的 位置修正数 ：X X o XY Yo Y 3-1Z Zo Z基准站采用数据链将这些改正数发送出去， 而流动站用户接收机通过数据链 实时接收这些改正数，并在解算时参加。设流动站T通过用户接收机利用自身观 测的数据采用测码伪距绝对定位法测定出其位置坐标为Xi,Y,Zi ，那么可按照下式计算流动站 Ti 的较准确坐标 Xi ,Y,Zi ：XiXiXYiYiY 3-2ZiZiZ由于动态用户T和GPS卫星相对于协议地球坐标系存在相对运动，假设进 一步考虑用户接收机改正数的瞬时变化，那么有：d XXi Xi Xt todtY Y 丫 d t to 3-3dtd ZZi Zi Z二 t todt式中，to为校正的有效时刻。位置差分的计算方法简单，只需要在解算的坐标中加进改正数即可，这对GPS接收机的要求不高，适用于各种型号的接收机。但是，位置差分要求流动站 用户接收机和基准站接收机能同时 观测同一组卫星，这些只有在近距离才可以做 到，故位置差分只适用于100km以内。伪距差分伪距差分的根本原理：利用基准站 To的伪距改正数，传送给流动站用户 Ti，去修正流动站的伪距观测量，从而消除或减弱公共误差的影响，以求得比拟准确 的流动站位置坐标。设基准站To的坐标为Xo,Yo,Zo。差分定位时，基准站的 GPS接收机，根据导航电文中的星历参数，计算其观测到的全部GPS卫星在协议地球坐标系中的坐标值X j,Yj,Zj，从而由星、站的坐标值可以反求出每一观测时刻，由基准站至GPS卫星的真距离o :22 2oj Xj XoYj YoZj Zo 3-4另外，基准站上的GPS接收机利用测码伪距法可以测量星站之间的伪距oj，其中包含各种误差源的影响。由观测伪距和计算的真距离可以计算出 伪距改正数: o ooj 3-5同时可以求出伪距改正数的变化率为：jd 0 3-6t通过基准站的数据链将0和d 0发送给流动站接收机，流动站接收机利用测码伪距法测量出流动站至卫星的伪距ij ,再加上数据链接收到的伪距改正数，便可以求出改正后的伪距：ij tij t 0 t d 0 t to3-7并按照下式计算流动站坐标Xi t ,Y t ,乙t :t2Xi t2Yj t Y t2Zj t 乙 t c t tVi 3-8V为流动站式中：t t为流动站用户接收机钟相对于基准站接收机钟的钟差;用户接收机噪声。伪距差分时，只需要基准站提供所有卫星的伪距改正数， 而用户接收机观测 任意4颗卫星，就可以完成定位。与位置差分相似，伪距差分能将两测站的公共 误差抵消，但是，随着用户到基准站距离的增加，系统误差又将增大，这种误差 用任何差分法都无法消除，因此伪距差分的基线长度也不宜过长。载波相位差分位置差分和伪距差分能满足米级定位精度，已经广泛用于导航、水下测量等 领域。载波相位差分，又称 RTK技术，通过对两测站的载波相位观测值进展实 时处理，可以实时提供厘米级精度的三维坐标。载波相位差分的根本原理是：由基准站通过数据链实时的将其载波相位观测 量及基准站坐标信息一同发送到用户站， 并与用户站的载波相位观测量进展差分 处理，适时地给出用户站的准确坐标。载波相位差份定位的方法又可分为两类： 一种为测相伪距修正法，一种为载 波相位求差法。1测相伪距修正法测相伪距修正法的根本思想：基准站接收机 T。与卫星Sj之间的测相伪距改 正数 0在基准站解算出，并通过数据链发送给流动站用户接收机 T,利用此伪 距改正数 0去修正用户接收机T到观测卫星Sj之间的测相伪距ij，获得比拟 准确的用户站至卫星的伪距，再采用它计算用户站的位置。在基准站To和观测卫星Sj，那么由卫星坐标和基准站坐标反算出基准站至该卫星的真距离为2 20 , Xj X。 Yj Yo2Zj Zo3-9式中：Xj,Yj,Zj为卫星Sj的坐标，可利用导航电文中的卫星星历准确的计算 出；X,Yi,Zo为基准站To的准确坐标值，是参数。基准站与卫星之间的测相伪距观测值为ctotjjj00,lp0,TV0式中：t。和tj分别为基准站站钟钟差和卫星 Sj的星钟差;3-100卫星历误差包括SA政策影响；0,Ip和0,T分别为电离层和对流层延迟影响；g和V。分别为多路经效应和基准站接收机噪声。由基准站T和观测卫星Sj的真距离和测相伪距观测值，可以求出星站之间的伪距改正数:c t0 tjjj00,I p0,Tm0V03-11另一方面，流动站T上的用户接收机同时观测卫星Sj可得到测相伪距观测值为:i ctitjj jji i,I p i,TmiVi3-12式中各项的含义与3-10一样在用户接收机接收到由基准站发送过来的伪距改正数0时，可用它对用户接收机的测相伪距观测值j进展实时修正，得到新的比拟准确的测相伪距观测jjji0ij ctitjj iji,I pj,TmiiViij ctit0j ij0jji,Ip0,I p当用户站距基准站距离较小时cttjj0j0,Ip0,TgV0j i,Tj0,TmmbViV0100km，那么可以认为在观测方程中，两观测站对于同一颗卫星的星历误差、大气层延迟误差的影响近似相等。同时用户机与基准站的接收机为同型号机时,测量噪声根本相近。于是消去相关误差，可简写成:jjjii0ij c ti tom mo 3-13J Xj XiYj Y zj Zid式中：d为各项残差之和。根据前述分析，历元ti时刻载波相位观测量为： t Nij to Nij ti toij ti3-14两测站To、T同时观测卫星Sj，对两测站的测相伪距观测值取单差， 可得:差分数据处理是在用户站进展的。上式左端的oj由基准站计算出卫星到基 准站的准确几何距离 0代替，并经过数据链发送给用户机；同时，流动站的新 测相伪距观测量i j，通过用户机的测相伪距观测量ij和基准站发送过来的伪O距修正数0来计算。也就是说，将3-13式带入3-14中，同时用oj，那么有：I :2:2:2Xj Xi Yj Y ZjZid 0Nij toNoj to3-15Nij tit0N0 tt。ij tii i0 ti上式中假设在初始历元to已将基准站和用户站相对于卫星 Sj的整周模糊度Noj to、Nij to计算出来了，那么在随后的历元中的整周数Noj ti to、Nij ti to以及测相的小数局部 oj ti、 ij ti都是可观测量。因此，上式中只 有4个未知数：用户站坐标Xi，Y，Zi和残差d，这样只需要同时观测4颗卫星， 那么可建立4个观测方程，解算出用户站的三维坐标。从上面分析可见，解算上述方程的关键问题是如何快速求解整周模糊度。近 年来许多科研人员致力于这方面的研究和开发工作，并提出了一些有效的解决方法,如FARA法、消去法等，使RTK技术在精细导航定位中展现了良好的前景 。2载波相位求差法RTK载波相位求差法的根本思想是：基准站To不再计算测相伪距修正数0，而是将其观测的载波相位观测值由数据链实时发送给用户站接收机，然后由用户机进展载波相位求差，再解算出用户的位置。假设在基准站To和用户站T上的GPS接收机同时于历元ti和t2观测卫星Sj和Sk，基准站To对两颗卫星的载波相位观测量共 4个，由数据链实时发送给用户站T。于是用户站就可获得8个载波相位观测量方程:oj tititititititikiticcct2t2t2t2f t。ti f ti ti fttif ti ti ft0t2ftit2ft0t2ftit2tj ti tj ti tk ti tk titj t2tj t2tk t2tk t2N0t1cj0,1 ptiNijt0fji,IptickfkN0t00,IptickNit0fki,Itic，pfN0t0j0,IF,t2cN/tfji,Ipt2cpkfkN0t00,1n t2ckfkNiti,Ipt2c0,T0,T t20,T tik，TtiiUI t20,Tt23-i6对基准站T和用户站T在同一历元观测同一颗卫星的载波相位观测量相减,可得到4个单差方程：j tiij tij0tif ti tick ,fk .ktif ti titiciti0j t2fij t2j0t2fti t2ck t2fcik t2k0t2fti t2ttiNijt0N0tt0tiNikt0N0t03-i7tt2Nijt0N0ttt2NiktN；t单差方程中已经消去了卫星钟钟差，并且大气层延迟影响的单差是微小项, 略去。将两接收机T0和T上同时观测两颗卫星Sj、Sk的载波相位观测量的站际单 差相减，可得到2个双差方程:k十Tk十k十t2 tl1 tlcj t2 t11j t1No toNojtoNijktoNi tok t f k t k tcj t2 t11j t1N； toNojtoNijtoNik to3-18双差方程中消去了基准站和用户站的GPS接收机钟差to、ti。双差方程右端的初始整周模糊度N： t0、Nik t。、Noj to、Nij to ，通过初始化过程进展解算。因此，RTK定位过程中，要求用户所在的实时位置，因此它的计算程序是： I用户GPS接收机静态观测假设干历元，并接收基准站发送的载波相位 观测量，采用静态观测程序，求出整周模糊度，并确认此整周模糊度正确无误。 这一过程称为初始化。U将确认的整周模糊度代入双差方程。 由于基准站的位置坐标是准确测定 的值，两颗卫星的位置坐标可由星历参数计算出来，故双差方程中只包含用户在 协议地球系中的位置坐标 Xi，Y，Zi为未知数，此时只需要观测3颗卫星就可以 进展求解。由上分析可见，测相伪距修正法与伪距差分法原理一样，是准 RTK技术； 载波相位求差法，通过对观测方程进展求差来解算用户站的实时位置， 才是真正 的RTK技术。上述所讨论的单基准站差分 GPS系统构造和算法简单，技术上较为成熟， 主要适用于小范围的差分定位工作。 对于较大范围的区域，那么应用局部区域差 分技术，对于一国或几个国家范围的广阔区域，应用广域差分技术。3.2多基准站差分局域差分LADGPS在局部区域中应用差分 GPS技术，应该在区域中布设一个差分 GPS网，该 网由假设干个差分GPS基准站组成，通常还包含一个或数个监控站。位于该局 部区域中的用户，接收多个基准站所提供的修正信息，采用加权平均法或最小方 差法进展平差计算求得自己的修正数， 从而对用户的观测结果进展修正，获得更 高精度的定位结果。这种差分GPS定位系统称为局域差分 GPS系统，简称LADGPS。LADGPS系统构成包括：多个基准站，每个基准站与用户之间均有无线电GPS 相对定位根本原理 数据通信链。用户站与基准站之间的距离一般在 500km 以内才能获得较好的精 度。3.2.2 广域差分 WADGPS广域差分GPS的根本思想是对GPS观测量的误差源加以区分，并单独对每 一种误差源分别加以模型化， 然后将计算出的每种误差源的数值， 通过数据链传 输给用户，以对用户 GPS定位的误差加以改正，到达削弱这些误差源，改善用 户GPS定位精度的目的。GPS误差源主要表现在三个方面：星历误差，大气延 迟误差，卫星钟差。广域差分 GPS 系统就是为削弱这三种误差源而设计的一种工程系统，简称 WADGPS。该系统的一般构成包括：一个中心站，几个监测站及其相应的数据 通讯网络， 覆盖范围内的假设干用户。 其工作原理是： 在坐标的假设干监测站上 跟踪观测 GPS 卫星的伪距、相位等信息，监测站将这些信息传输到中心站；中 心站在区域精细定轨计算的根底上， 计算出三项误差改正模型， 并将这些误差改 正模型通过数据通信链发送给用户站； 用户站利用这些误差改正模型信息改正自 己观测到的伪距、相位、星历等，从而计算出高精度的GPS定位结果。WADGPS将中心站、基准站与用户站间距离从 100km增加到2000km,且 定位精度无明显下降；对于大区域内的 WADGPS 网，需要建立的监测站很少， 具有较大的经济效益； WADGPS 系统的定位精度分布均匀，且定位精度较 LADGPS 高；其覆盖区域可以扩展到远洋、沙漠等 LADGPS 不易作用的区域； WADGPS 使用的硬件设备及通信工具昂贵，软件技术复杂，运行维持费用较 LADGPS 高得多，且可靠性和平安性可能不如单个的 LADGPS。3.2.3 多基准站 RTK多基准站 RTK 技术也叫 网络 RTK 技术，是对普通 RTK 方法的改良。目前 应用于网络 RTK 数据处理的方法有：虚拟参考站法、偏导数法、线性内插法、 条件平差法，其中虚拟参考站法技术 Virtual Referenee Station,简称VRS最 为成熟。VRS RTK 的工作原理参见图 3-1：在一个区域内建立假设干个连续运行 的GPS基准站，根据这些基准站的观测值，建立区域内的GPS主要误差模型电 离层、对流层、卫星轨道等误差 。系统运行时，将这些误差从基准站的观测值 中减去，形成“无误差的观测值， 然后利用这些无误差的观测值和用户站的观测值，经有效的组合，在移动站附近几米到几十米建立起一个虚拟参考站, 移动站与虚拟参考站进展载波相位差分改正，实现实时RTK。控制中心虚拟参考站基准站流动站基准站基准站基准站图3-1 VRS RTK工作原理由于其差分改正是经过多个基准站观测资料有效组合求出的， 可以有效地消 除电离层、对流层和卫星轨道等误差，哪怕用户站远离基准站，也能很快确实定 自己的整周模糊度，实现厘米级的实时快速定位。多基准站RTK系统根本构成：假设干个连续运行的GPS基准站、计算中心、 数据发布中心、用户站。连续运行的 GPS基准站连续进展GPS观测，并实时将 观测值传输至计算中心。计算中心根据这些观测值计算区域电离层、对流层、卫星轨道误差改正模型，并实时地将各基准站的观测值减去其误差改正， 得到无误 差观测值，再结合移动站的观测值，计算出在移动站附近的虚拟参考站的相位差 分改正，并实时地传给数据发布中心。数据发布中心实时接收计算中心的 相位差 分改正信息，并实时发布。用户站接收到数据发布中心发布的相位差分改正信息， 结合自身GPS观测值，组成双差相位观测值，快速确定整周模糊度参数和位置 信息，完成实时定位。因此,VRS RTK系统是集in ternet技术、无线电通信技术、 计算机网络管理和GPS定位技术于一身的系统。VRS RTK的出现将一个地区的测绘所有的工作连成了一个有机的整体，完 毕了以前GPS作业单打独斗的局面，大大扩展了 RTK的作业范围，使GPS的 应用更为广泛，精度和可靠性进一步提高，建立本钱反而大大降低。目前Trimble 公司成功地掌握了这一项技术，并于 2000年正式推出了自己的VRS产品。