差分GPS(differential GPS-DGPS，DGPS)是首先利用已知精確三維坐標(biāo)的差分GPS基準(zhǔn)臺(tái)，求得偽距修正量或位置修正量，再將這個(gè)修正量實(shí)時(shí)或事后發(fā)送給用戶(GPS導(dǎo)航儀)，對(duì)用戶的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，以提高GPS定位精度。
 
　　差分GPS分為單基準(zhǔn)站差分、多基準(zhǔn)站的局部區(qū)域差分和廣域差分三種類型。從差分所用的信號(hào)信息，可分為碼相位和載波相位。
 
　　分類
 
　　根據(jù)差分GPS基準(zhǔn)站發(fā)送的信息方式可將差分GPS定位分為三類，即：位置差分、偽距差分和相位差分。
 
　　差分GPS (DGPS)是在正常的GPS外附加(差分)修正信號(hào)，此改正信號(hào)改善了GPS的精度。
 
　　這三類差分方式的工作原理是相同的，即都是由基準(zhǔn)站發(fā)送改正數(shù)，由用戶站接收并對(duì)其測(cè)量結(jié)果進(jìn)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)的具體內(nèi)容不一樣，其差分定位精度也不同。
 
　　原理
 
　　位置差分原理
 
　　這是一種最簡(jiǎn)單的差分方法，任何一種GPS接收機(jī)均可改裝和組成這種差分系統(tǒng)。
 
　　安裝在基準(zhǔn)站上的GPS接收機(jī)觀測(cè)4顆衛(wèi)星后便可進(jìn)行三維定位，解算出基準(zhǔn)站的坐標(biāo)。由于存在著軌道誤差、時(shí)鐘誤差、SA影響、大氣影響、多徑效應(yīng)以及其他誤差，解算出的坐標(biāo)與基準(zhǔn)站的已知坐標(biāo)是不一樣的， 存在誤差。基準(zhǔn)站利用數(shù)據(jù)鏈將此改正數(shù)發(fā)送出去，由用戶站接收，并且對(duì)其解算的用戶站坐標(biāo)進(jìn)行改正。
 
　　最后得到的改正后的用戶坐標(biāo)已消去了基準(zhǔn)站和用戶站的共同誤差，例如衛(wèi)星軌道誤差、 SA影響、大氣影響等，提高了定位精度。以上先決條件是基準(zhǔn)站和用戶站觀測(cè)同一組衛(wèi)星的情況。位置差分法適用于用戶與基準(zhǔn)站間距離在100km以內(nèi)的情況。
 
　　偽距差分原理
 
　　偽距差分是用途最廣的一種技術(shù)。幾乎所有的商用差分GPS接收機(jī)均采用這種技術(shù)。國(guó)際海事無(wú)線電委員會(huì)推薦的RTCM SC-104也采用了這種技術(shù)。
 
　　在基準(zhǔn)站上的接收機(jī)要求得它至可見(jiàn)衛(wèi)星的距離，并將此計(jì)算出的距離與含有誤差的測(cè)量值 加以比較。利用一個(gè)α-β濾波器將此差值濾波并求出其偏差。然后將所有衛(wèi)星的測(cè)距誤差傳輸給用戶，用戶利用此測(cè)距誤差來(lái)改正測(cè)量的偽距。最后，用戶利用改正后的偽距來(lái)解出本身的位置， 就可消去公共誤差，提高定位精度。
 
　　與位置差分相似，偽距差分能將兩站公共誤差抵消，但隨著用戶到基準(zhǔn)站距離的增加又 出現(xiàn)了系統(tǒng)誤差，這種誤差用任何差分法都是不能消除的。用戶和基準(zhǔn)站之間的距離對(duì)精度有決定性影響。
 
　　載波相位差分原理
 
　　測(cè)地型接收機(jī)利用GPS衛(wèi)星載波相位進(jìn)行的靜態(tài)基線測(cè)量獲得了很高的精度(10-6～10-8)。但為了可靠地求解出相位模糊度，要求靜止觀測(cè)一兩個(gè)小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間。這樣就限制了在工程作業(yè)中的應(yīng)用。于是探求快速測(cè)量的方法應(yīng)運(yùn)而生。例如，采用整周模糊度快速逼近技術(shù)(FARA)使基線觀測(cè) 時(shí)間縮短到5分鐘，采用準(zhǔn)動(dòng)態(tài)(stop and go)，往返重復(fù)設(shè)站(re-occupation)和動(dòng)態(tài)(kinematic)來(lái)提高GPS作業(yè)效率。這些技術(shù)的應(yīng)用對(duì)推動(dòng)精密GPS測(cè)量起了促進(jìn)作用。但是，上述這些作業(yè)方式都是事后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理， 不能實(shí)時(shí)提交成果和實(shí)時(shí)評(píng)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)，能實(shí)時(shí)給定載體的位置，精度為米級(jí)，滿足了引航、水下測(cè)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)已成功地用于各種作業(yè)中。隨之而來(lái)的是更加精密的測(cè)量技術(shù)— 載波相位差分技術(shù)。
 
　　載波相位差分技術(shù)又稱為RTK技術(shù)(real time kinematic)，是建立在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站的載波相位基礎(chǔ)上的。它能實(shí)時(shí)提供觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并達(dá)到厘米級(jí)的高精度。
 
　　與偽距差分原理相同，由基準(zhǔn)站通過(guò)數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)將其載波觀測(cè)量及站坐標(biāo)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(lái)自基準(zhǔn)站的載波相位，并組成相位差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，能實(shí)時(shí)給出厘米級(jí)的定位結(jié)果。
 
　　實(shí)現(xiàn)載波相位差分GPS的方法分為兩類：修正法和差分法。前者與偽距差分相同，基準(zhǔn)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(biāo)。后者將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)送給 用戶臺(tái)進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。前者為準(zhǔn)RTK技術(shù)，后者為真正的RTK技術(shù)。
 
　　算法
 
　　GPS定位是利用一組衛(wèi)星的偽距、星歷、衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間等觀測(cè)量和用戶鐘差來(lái)實(shí)現(xiàn)的。要獲得地面的三維坐標(biāo)，必須對(duì)至少4顆衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)量。在這一定位過(guò)程中，存在3部分誤差：
 
　　第一部分誤差是由衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差、電離層誤差、對(duì)流層誤差等引起的;
 
　　第二部分是由傳播延遲導(dǎo)致的誤差;
 
　　第三部分為各用戶接收機(jī)固有的誤差，由內(nèi)部噪聲、通道延遲、多路徑效應(yīng)等原因造成。
 
　　利用差分技術(shù)，第一部分誤差可以完全消除;第二部分誤差大部分可以消除，消除程度主要取決于基準(zhǔn)接收機(jī)和用戶接收機(jī)的距離;第三部分誤差則無(wú)法消除。
 
　　下面，我們主要介紹消除由于電離層延遲和對(duì)流層延遲引起的誤差的算法。在算法中使用的時(shí)間系統(tǒng)為GPS時(shí)，坐標(biāo)系統(tǒng)為WGS-84坐標(biāo)系。
 
　　1.消除電離層誤差的算法
 
　　2.衛(wèi)星位置的計(jì)算
 
　　功能
 
　　基本功能
 
　　1.精確定時(shí)：廣泛應(yīng)用在天文臺(tái)、通信系統(tǒng)基站、電視臺(tái)中
 
　　2.工程施工：道路、橋梁、隧道的施工中大量采用GPS設(shè)備進(jìn)行工程測(cè)量
 
　　3.勘探測(cè)繪：野外勘探及城區(qū)規(guī)劃中都有用到
 
　　導(dǎo)航
 
　　1.武器導(dǎo)航：精確制導(dǎo)導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈
 
　　2.車輛導(dǎo)航：車輛調(diào)度、監(jiān)控系統(tǒng)
 
　　3.船舶導(dǎo)航：遠(yuǎn)洋導(dǎo)航、港口/內(nèi)河引水
 
　　4.飛機(jī)導(dǎo)航：航線導(dǎo)航、進(jìn)場(chǎng)著陸控制
 
　　5.星際導(dǎo)航：衛(wèi)星軌道定位
 
　　6.個(gè)人導(dǎo)航：個(gè)人旅游及野外探險(xiǎn)
 
　　定位
 
　　車輛防盜系統(tǒng)
 
　　手機(jī)，PDA，PPC等通信移動(dòng)設(shè)備防盜，電子地圖，定位系統(tǒng)
 
　　兒童及特殊人群的防走失系統(tǒng)
 
　　精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)：農(nóng)機(jī)具導(dǎo)航、自動(dòng)駕駛，土地高精度平整
 
　　特點(diǎn)
 
　　第一，全天候，不受任何天氣的影響
 
　　第二，全球覆蓋(高達(dá)98%)
 
　　第三，三維定點(diǎn)定速定時(shí)高精度
 
　　第四，快速、省時(shí)、高效率
 
　　第五，應(yīng)用廣泛、多功能
 
　　第六，可移動(dòng)定位。
 
　　正在運(yùn)行的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)有美國(guó)的GPS系統(tǒng)和俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)。
 
　　歐盟1999年初正式推出“伽利略”計(jì)劃，部署新一代定位衛(wèi)星。該方案由27顆運(yùn)行衛(wèi)星和3顆預(yù)備衛(wèi)星組成，可以覆蓋全球，位置精度達(dá)幾米，亦可與美國(guó)的GPS系統(tǒng)兼容，總投資為35億歐元。該計(jì)劃預(yù)計(jì)于2010年投入運(yùn)行。
 
　　中國(guó)還獨(dú)立研制了一個(gè)區(qū)域性的衛(wèi)星定位系統(tǒng)——北斗導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)的覆蓋范圍限于中國(guó)及周邊地區(qū)，不能在全球范圍提供服務(wù)，主要用于軍事用途。
 
　　前景
 
　　由于GPS技術(shù)所具有的全天候、高精度和自動(dòng)測(cè)量的特點(diǎn)，作為先進(jìn)的測(cè)量手段和新的生產(chǎn)力，已經(jīng)融入了國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。 　隨著冷戰(zhàn)結(jié)束和全球經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，美國(guó)政府宣布2000年至2006年期間，在保證美國(guó)國(guó)家安全不受威脅的前提下，取消SA政策，GPS民用信號(hào)精度在全球范圍內(nèi)得到改善，利用C/A碼進(jìn)行單點(diǎn)定位的精度由100米提高到10米，這將進(jìn)一步推動(dòng)GPS技術(shù)的應(yīng)用，提高生產(chǎn)力、作業(yè)效率、科學(xué)水平以及人們的生活質(zhì)量，刺激GPS市場(chǎng)的增長(zhǎng)。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測(cè)，在美國(guó)，單單是汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，2000年后的市場(chǎng)將達(dá)到30億美元，而在中國(guó)，汽車導(dǎo)航的市場(chǎng)也將達(dá)到50億元人民幣。可見(jiàn)，GPS技術(shù)市場(chǎng)的應(yīng)用前景非常可觀。
 
　　選擇技巧
 
　　選擇導(dǎo)航技巧一：選擇正規(guī)大廠出品
 
　　選擇導(dǎo)航技巧二：軟件升級(jí)很重要
 
　　選擇導(dǎo)航技巧三：信號(hào)接收能力需要好的芯片