【正文】 線干擾和障礙物等，且用戶站周跳很少發(fā)生，則利用這一技術(shù)的有效作用距離目前一般還很難超過30公里，但其定位精度高，可達到和超過dm量級以上，可用于飛行器進場著陸等高精度導航之用。類似于（13）式，載波相位的差分改正： Ψc=D/λNΨ （15）式中符號意義同（14）。主站將Ψc和N以及他們的變率傳輸給用戶站，作為用戶站定位之用，但用戶站仍須用OTF技術(shù)迅速決定自己的整周數(shù)N，以求得自己的位置。由于相位差分定位精度很高，還顧及主站的鐘差，因此RTCM（無線電技術(shù)委員會海洋組）推薦在傳送相位差分信息同時，也應考慮傳送鐘差改正及其變率的信息。由于載波相位定位精度很高，因此人們一直考慮如何利用這一觀測量來平滑偽距，因此設計一種迭代形式的過濾技術(shù)，不斷改變經(jīng)載波相位平滑后的偽距的權(quán)。若遇到一個周跳，可以重新設置開始新一輪的平滑過濾。下面介紹用GPS載波相位平滑單頻道偽距的過濾技術(shù)。設相距觀測值Ψ和偽距差觀測值r已作電離層、對流層改正，設在GPS相鄰歷元i1和i有相應觀測值Ψi1，Ψi和Ri1，Ri，則用以下遞推公式推算由載波相位的相距來改善偽距的精度： Ri=（k1）（Ri1 +△Ψi）/k + Ri/k （16）式中： △Ψi =Ψi Ψi1 （17）k是一個給定的常數(shù)，決定上述回歸過濾技術(shù)的速率，其他符號意義同前。式（16）的實質(zhì)是在偽距的計算中逐漸加大相應經(jīng)相距修正的權(quán)，在實用中可以將式（16）式改寫為下式： Ri=Pψi（k1）（Ri1+△Ψi）/k +PriRi/k （18）式中Pψi，Pri可理解成Ψi ，Ri的權(quán)，可按下式給定： Pr1= Pψi= Pr1= (19) Pri= = Pri= (110) Pψi= Pψi1+ = Pψi = (111)若遇到一個周跳,則上述平滑過濾過程式中式(18)中的PψiPri的賦值,須從式(19)重新啟動。以上的平滑過濾技術(shù)適用于單頻道接收到的偽距，如RL1。由式（18）求得了經(jīng)載波相位平滑后的偽距Ri后，往后的偽距差分計算模式仍類同于式（13）。利用這類差分的定位精度在35m。若用戶站的GPS接收機除了能接收到L1頻道上的偽距RL1之外，還能在L2上接收互相關(guān)的Y碼值，即Y1Y2，則由式（12）可求得相應于L2頻道上的偽距RL2，由下式可獲得已消除電離層影響的偽距Rt Rt=（RL2 mRL1）/（1m） （112）其中m=（70/66）2。式中可求得消除電離層影響的相位 Ψt=α1ΨL1+α2ΨL2 （113）式中α1=f12/（f21f22） α2=f1f2/（f12f22） （114）式中f1和f2分別表示相應于L1和L2頻道上載波的頻率。 因此式（112）和式（113）中的偽距Rt和相位Ψt除了噪聲、多路徑影響和可能的整周模糊度之外，是不再或很少再含有其他系統(tǒng)誤差影響。若在沒有周跳情況下，在GPS歷元i的偽距Ri的最優(yōu)估計值Ri可以由以下各式得到，先求當I=0（起始歷元）時的偽距。 R0=Ri∑Ij=1（△Ψj） （115）式中△Ψj的意義同式（17），同時式中的R和Ψ來自式（112）和（113）中已消除電離層影響的Rt和Ψt但在式（115），（116）和（117）中都略去了下標t。由式（115）中不同i所對應不同的R0，算得平均值 R0=∑nI=0[Ri∑Ij=1（△Ψj]/n (116)由此可得歷元i時偽距的最優(yōu)估計 RiΛ= R0 ∑Ij=1（△Ψj） （117）用這一方法求得的偽距精度較高，在不同衛(wèi)星高度角時。至于后續(xù)的計算偽距差分的情況基本類同式（13）。利用這種差分定位精度可以達到13m。 [總結(jié)] 這4類差分方式的工作原理是相同的，既都是由基準站發(fā)送改正數(shù)，由用戶站接收并對其測量結(jié)果進行改正，以獲得精確的定位結(jié)果。所不同的是，發(fā)送改正數(shù)的具體具體內(nèi)容不一樣，其差分精度也不同。測地型接收機利用GPS衛(wèi)星載波相位進行的靜態(tài)基線測量獲得了很高的精度。但為了可靠地求出相位模糊度，要求靜止觀測一兩個小時或更長時間。這樣就限制了在工程作業(yè)中的應用。于是探求快速測量的方法應運而生。例如，采用整周模糊度快速逼近技術(shù)（FARA）使基線觀測時間縮短到5分鐘，采用準動態(tài)（Stop and Go），往返重復設站（Reoccupation）和動態(tài)（Kinematics）來提高GPS作業(yè)效率。這些技術(shù)的應用對推動精密GPS測量起了促進作用。但是，上述這些作業(yè)方式都是事后進行數(shù)據(jù)處理，不能實時提交成果和實時評定成果質(zhì)量，很難避免出現(xiàn)事后檢查不合格造成的返工現(xiàn)象。差分GPS的出現(xiàn)，能夠?qū)崟r給定載體的位置，精度為米級，滿足了領(lǐng)航，水下測量等工程的要求。位置差分、偽距差分、偽距差分相位平滑等技術(shù)已成功地應用于各種作業(yè)中。隨之而來的是更加精密的測量技術(shù)——載波相位差分技術(shù)。載波相位差分技術(shù)即RTK技術(shù)(Real Time Kinematics),是差分技術(shù)中最為精密的一種,它是建立在實時處理兩個測站的載波相位基礎(chǔ)上的,能夠?qū)崟r提供觀測點的三維坐標,并達到厘米級的高精度。與偽距差分原理相同，由基準站通過數(shù)據(jù)鏈實時將載波觀測量及站坐標信息一同傳送給用戶站。用戶站接收GPS衛(wèi)星的載波相位與來自基準站的載波相位，并組成相位差分觀測值進行實時處理，能實時給出厘米級的定位結(jié)果。實現(xiàn)載波相位差分GPS的方法分為兩類：修正法和差分法。前者是基準站將載波相位修正量發(fā)送給用戶站，以改正其載波相位，然后求解坐標。后者將基準站采集的載波相位發(fā)送給用戶臺進行求差解算坐標。前者為準RTK技術(shù)，后者為真正的RTK技術(shù)。這里就主要介紹后者的解算原理。將基準站上觀測的載波相位通過數(shù)據(jù)鏈傳送到用戶站。用戶站靜止不動觀測若干歷元后進行計算，求解其相位模糊度。這一過程稱為初始化。求差法，即單差，雙差和三差三種數(shù)學模型，已廣泛應用于靜態(tài)測量中，在很多文獻中已有論述。這里只簡單介紹其工作原理。在基準站和用戶站上同時在 和 歷元上觀測了兩顆衛(wèi)星（I,j）,基準站的載波相位觀測值由數(shù)據(jù)鏈實時傳送給用戶站。這樣，用戶共獲得了8個觀測值，即式(1):式中，N為整周相位模糊度，φ為相位小數(shù)，τ為衛(wèi)星鐘差，Page: 9 為用戶接收機鐘差， 為基準站鐘差。單差:將兩臺接收機在同一歷元觀測同一衛(wèi)星的載波相位觀測值相減,得到4個單差方程, 式(2):從式（2）中看出，單差方程中已消去了衛(wèi)星鐘差。將兩臺接收機同時觀測兩顆衛(wèi)星的載波相位觀測值求差，即同一歷元的單差相減，得到兩個雙差方程，式（3）：由式（3）看出，此雙差方程中已消去了接收機的鐘差。將兩臺接收機在不同歷元上的觀測值相減，即對雙差方程求差，得到三差方程，式（4）：從式（4）中可看出，此處已消去了相位模糊度。在靜態(tài)測量數(shù)據(jù)處理中，主要任務是求解基線矢量。因此它的計算程序是：利用三差求解出近似的基線長度，再利用浮動雙差法求解出相位模糊度和基線矢量。將求得的相位模糊度湊整后，進行固定雙差的計算，最后求解出精密的基線矢量。但在動態(tài)的應用中，我們要求的不是基線矢量，而是用戶所在的實時位置。因此它的計算程序如下：（1） 在初始化階段，靜態(tài)觀測若干歷元。歷元數(shù)目的多少取決于用戶站到基準站的距離。在數(shù)據(jù)處理中，重復靜態(tài)觀測的程序，求出相應位置模糊度，并加以確認此相應模糊度正確無誤。（2） 將求出的相應模糊度代入式（3）中，雙差方程中只包括△X,△Y,△Z三個位置分量。此時，只要觀測3顆衛(wèi)星就可進行求解。這樣，在實際作業(yè)中，觀測4——6顆星，就可實時準確無誤地求解△X,△Y,△Z。（3） 將基準站的地心坐標 輸出，就可求得用戶站的地心坐標：（4） 將當?shù)刈鴺讼蹬c地心坐標的轉(zhuǎn)換參數(shù)輸出，就可得到當?shù)刈鴺讼档闹苯亲鴺耍海?） 采用下式將直角坐標轉(zhuǎn)換為大地坐標， 如下式：式中， a為橢球長半軸 e為橢球扁率載波相位差分技術(shù)——RTK技術(shù)既有廣闊的前景，又有著很大的難度。由于它的測量精度高，時間短，所以在快速靜態(tài)測量，動態(tài)測量，準動態(tài)測量中得到廣泛的應用，能快速高精度建立工程控制網(wǎng)和實際工程作業(yè)。同時，可進一步拓寬到實時三維動態(tài)放樣，一步法成圖等作業(yè)中。例如海上精密打樁工程，定點打孔炸礁，地籍測繪地圖等。但是，這一技術(shù)仍存在著局限性。例如，基準站信號的傳輸延遲，給實時定位帶來的誤差。高波特率數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃约半娕_干擾更是影響工作的主要問題。目前，由于這一技術(shù)的先進性，已引起GPS生產(chǎn)廠商的關(guān)注。各種系統(tǒng)，諸如RTP，RTD, RTZ等不斷問世，成為差分 GPS開發(fā)的重要方向。 廣域差分GPS（Wide Area DGPS，WADGPS）技術(shù)的基本思想是對GPS觀測量的誤差源加以區(qū)分，并對每一個誤差源分別加以“模型化”，然后將計算出來的每一個誤差源的誤差修正值，通過數(shù)據(jù)通訊鏈傳輸給用戶，對用戶GPS接收機的觀測值誤差加以改正，以達到削弱這些誤差源影響，改善用戶這些誤差源的影響，改善用戶GPS定位精度的目的。因此既削弱了LADGPS技術(shù)中對基準站和用戶站之間時空相關(guān)性的要求，又保持了LADGPS的定位精度。因此在WADGPS系統(tǒng)眾，只要數(shù)據(jù)通訊鏈有足夠的能力，基準站和用戶站之間的距離原則上是沒有限制的。WADGPS所針對的這些誤差源主要表現(xiàn)在以下幾個方面：① 衛(wèi)星星歷誤差②衛(wèi)星時鐘誤差③電離層對GPS信號傳播產(chǎn)生的時間延遲。WADGPS系統(tǒng)一般由一個主控站、若干個GPS衛(wèi)星跟蹤站、一個差分信號播發(fā)站、若干個監(jiān)測站、相應的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡和若干個用戶站組成。系統(tǒng)的工作流程分解來看，可以分為下面五個步驟：① 在已知精確地心坐標的若干個GPS衛(wèi)星跟蹤站上，跟蹤接收GPS衛(wèi)星的廣播星歷、 偽距、載波相位等信息。② 跟蹤站所獲得的這些信息，通過數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡全部傳輸?shù)街骺卣尽? ③在主控站計算出相對衛(wèi)星廣播星歷的衛(wèi)星軌道誤差改正、衛(wèi)星鐘差改正及電離層時間延遲改正。 ④ 將這些改正值通過差分信號播發(fā)站（數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡）傳輸給用戶站。⑤ 用戶站利用這些改正值來改正他們所接收到的GPS信息，進行C/A碼偽距單點定位以改善用戶站GPS導航定位精度。 ① 衛(wèi)星跟蹤站 對衛(wèi)星跟蹤站的要求首先是必須精確知道該站址的三維地心坐標，一般其點位精度（相對于ITRF而言）。對站址周圍環(huán)境的主要要求是希望在360o視野內(nèi)至少能有高度角5o以上的開闊天空。此外，跟蹤站還應配備原子鐘、能測定電離層時間延遲的雙頻GPS接收機、自動氣象記錄儀等。 跟蹤站的任務是將其原始偽距觀測數(shù)據(jù)、氣象觀測數(shù)據(jù)和當?shù)仉婋x層時間延遲改正等各類數(shù)據(jù)實時或準實時的傳輸?shù)街骺卣荆渲袀尉嘤^測數(shù)據(jù)主要用來計算衛(wèi)星鐘差，一般要求1秒鐘一個采樣，應而1秒就應傳輸1組觀測數(shù)據(jù)。 為了使主控站能正確算出這三項差分改正，至少需要三個跟蹤站。但為了改善計算結(jié)果的精度和進行檢核，一般在WADGPS系統(tǒng)中，跟蹤站個數(shù)不低于46個。② 用戶站 WADGPS系統(tǒng)中的標準用戶站應該是利用C/A碼的單頻GPS接收機。用戶站周圍也希望在360o視野內(nèi)有高度角15o以上的開闊天空。用戶站還應具有能接收由差分信號播發(fā)站發(fā)送的差分改正信息的能力，用戶站GPS接收機中的軟件應保證這些差分信息能實時解出用戶站的坐標。③ 主控站在WADGPS系統(tǒng)中最關(guān)鍵的是主控站。它通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡接收各個跟蹤站傳輸?shù)腉PS偽距觀測值和電離層時間延遲改正值,結(jié)合本站相應的GPS數(shù)據(jù),計算三類廣域差分修正值,即對每一顆GPS衛(wèi)星的星歷改正、鐘差改正和電離層時間延遲改正的8個參數(shù)。然后通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡將這些差分信息傳輸給差分信息播發(fā)站。④ 差分信息播發(fā)站和數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡 WADGPS的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡和LADGPS的數(shù)據(jù)通訊鏈的主要區(qū)別在于多了跟蹤站與主控站之間的數(shù)據(jù)通訊