淺談衛(wèi)星差分導航定位技術(shù)

楊帆

摘 要 本文首先對衛(wèi)星差分導航定位技術(shù)的工作原理及誤差等內(nèi)容進行了論述，隨后分析了該技術(shù)在北斗導航定位系統(tǒng)中的原理和實現(xiàn)，最后介紹了衛(wèi)星差分導航定位技術(shù)的具體應(yīng)用，以期給相關(guān)從業(yè)者提供參考。

關(guān)鍵詞 衛(wèi)星差分導航定位技術(shù);用戶接收機;定位誤差

1 衛(wèi)星差分導航定位技術(shù)

衛(wèi)星差分定位技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用已經(jīng)逐步趨于成熟，其應(yīng)用原理主要可以表達如下：通過在一個固定地點（站臺）進行測地，并獲得位置的精確數(shù)據(jù)，在將該位置所測得的數(shù)據(jù)，使用1個C/A碼（民用碼）用戶接收器來實現(xiàn)GPS信號的接受，再對該位置的精確數(shù)據(jù)和測得數(shù)據(jù)進行差異對比和分析，即可獲得“GPS定位誤差修正量”。然后再將“GPS定位誤差修正量”使用無線電發(fā)射機傳播至該地區(qū)使用中的C/A用戶接收器接受，最終實現(xiàn)接收器數(shù)據(jù)的修正。差分式GPS系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)/A碼接收器的定位數(shù)據(jù)精度提升10倍以上。

GPS在定位過程中會產(chǎn)生一定的誤差，可以將誤差分為三部分。第一，各類用戶接收機公有的誤差，比如電離層誤差、對流層誤差、衛(wèi)星鐘誤差等等;第二，普遍存在傳播延遲誤差，這類誤差難以直接由用戶測量且無法由校正模型直接計算獲得;第三，即全部用戶接收機的固有誤差，包括通道延遲、內(nèi)部噪聲等等。通過差分技術(shù)的使用，能夠有效改善甚至消除上述誤差，具體消除情況如下。第一類誤差能夠完全消除;第二類誤差能夠消除絕大部分，消除可能性與基準接收機和用戶接收機之間的距離密切相關(guān);而差分技術(shù)在第三類誤差則無法起到作用。總的來說，差分技術(shù)在導航定位中的應(yīng)用，能夠有效提高GPS的定位精度。通過使用用戶接收機和基準接收機各一臺，并使用實時技術(shù)或事后處理技術(shù)，則能夠?qū)⒐舱`差源，即電離層效應(yīng)和對流層效應(yīng)進行消除[1]。

衛(wèi)星差分定位技術(shù)實際上就是在同一測站測量兩個目標，再通過在兩個測站測量一個目標，或者在同一測站對同一目標進行兩次測量，通過對兩者之間的差值計算，來得出存在的公共項（即公共誤差和公共參數(shù)）。

根據(jù)差分GPS基準站的信息發(fā)送方式，可以將衛(wèi)星差分定位技術(shù)分為位置差分、偽距差分和相位差分三類，其工作原理基本一致，不同之處在于所發(fā)送的改正數(shù)值不同，且差分定位精度也有所差異。

2 北斗導航定位系統(tǒng)中的差分定位技術(shù)

差分定位技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效提高GPS的定位精度，差分定位技術(shù)的基本算法包括偽距單點定位算法和載波相位測量算法兩種。偽衛(wèi)星技術(shù)在北斗導航定位系統(tǒng)的支持下，借鑒了GPS技術(shù)的導航算法，其通過地面衛(wèi)星接收站來實現(xiàn)系統(tǒng)定位精度的提升。在這一過程中，北斗信號和GPS信號都能夠同時被用戶所接受，從而實現(xiàn)快速定位。若衛(wèi)星的數(shù)量≥2，則能夠同北斗系統(tǒng)共同組成四星的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，接收機能夠同時進行4顆衛(wèi)星的距離測定，測量方法是通過測量衛(wèi)星發(fā)射電波至接收機接收到電波的時間差，乘以光速求得距離。通過設(shè)置一個衛(wèi)星基站為差分基站，以進行差分定位，同時由于差分衛(wèi)星的精準坐標已知，即可求得與衛(wèi)星之間的實際距離，并對其進行比較、修正和傳輸，再通過修正后的偽距進行定位計算，最終求得用戶接收機的精確位置。

載波相位測量定位算法是通過接收機接受衛(wèi)星載波信號與本振參考信號的相位差，以測定傳播路徑的相位變化至，最終獲得信號傳播的距離。此方法不使用碼信號，因此誤差不受到此因素的影響。

3 衛(wèi)星差分導航定位技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 衛(wèi)星差分定位技術(shù)在交通運輸方面的應(yīng)用

伴隨著我國科技和信息化水平的增長，交通運輸行業(yè)的發(fā)展急劇加快，為了提高人們的生活水平，必須對交通運輸進行科學調(diào)度和管制。自從GPS技術(shù)在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用以來，其高精度的特點受到了交通運輸行業(yè)的青睞。其中，警車、消防車等需要有較高的定位精度，才能準確定位到需求位置，防止由于位置偏差耽誤了治安效率和消防救援。因此，衛(wèi)星差分導航定位技術(shù)的出現(xiàn)，能夠有效提高此類車輛的應(yīng)用效果。

V2V通信技術(shù)的出現(xiàn)，能夠?qū)飞闲旭偟能囕v速度和位置等進行監(jiān)測，從而能夠?qū)崿F(xiàn)行車道路前方路況的預測，使司機能夠及時避開前方可能發(fā)生的碰撞。V2V系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)汽車之間的聯(lián)系和通信，以防止交通事故的發(fā)生。在V2V技術(shù)中采用衛(wèi)星差分定位技術(shù)，能夠有效提高車輛的定位精度，從而提高自動預報精度和效率，最大限度地降低了事故發(fā)生的可能。

3.2 衛(wèi)星差分定位技術(shù)在智能設(shè)備的導航定位中的應(yīng)用

信息時代的到來，使得人們的生活越來越離不開智能設(shè)備的應(yīng)用。現(xiàn)如今，人們的日常出行對手機導航有較強的依賴，同時對其定位精度也有了越來越高的需求。若是將衛(wèi)星差分定位技術(shù)應(yīng)用于手機導航中，能夠極大地提升手機導航的精度，對人們的日常出行具有較大便利。另外，伴隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，能夠?qū)⑿畔⒕W(wǎng)絡(luò)平臺上的車輛信息進行廣泛提取和綜合利用，同時根據(jù)車輛的運行狀態(tài)來進行監(jiān)管，并提供功能性服務(wù)。因此，衛(wèi)星差分導航定位技術(shù)在車輛導航中的應(yīng)用，能夠?qū)④嚨篱g的定位精確到厘米級，有助于車輛的行駛安全。

3.3 衛(wèi)星差分定位技術(shù)在其他方面的應(yīng)用

衛(wèi)星差分定位技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)⒍ㄎ痪染_到厘米級，因此衛(wèi)星差分定位技術(shù)能夠在高鐵橋梁、路基結(jié)構(gòu)、電纜等方面進行實時監(jiān)測，同時，還能夠在水下地形測繪、石油勘探定位、大比例尺航空測繪、船舶機動性能測定、載體姿態(tài)測定等領(lǐng)域中充分應(yīng)用[2]。

4 結(jié)束語

綜上所述，衛(wèi)星差分導航定位技術(shù)在GPS導航定位技術(shù)中的應(yīng)用，能夠有效減少GPS的測量誤差，從而提高定位精度，為人們的日常生活提供便利。因此，加強對衛(wèi)星差分導航定位技術(shù)的工作原理及應(yīng)用等具有重要意義。當下，衛(wèi)星差分導航定位技術(shù)的研究日益成熟，其應(yīng)用范圍也逐漸實現(xiàn)普及，將其廣泛拓展應(yīng)用到各行各業(yè)中是其未來的發(fā)展趨勢。

參考文獻

[1] 張裕松.我國北斗導航系統(tǒng)定位原理及應(yīng)用前景探討[J].太赫茲科學與電子信息學報，2002，（1）：6-13.

[2] 謝鋼.GPS原理與接收機設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009：7.