GPS文獻綜述

【摘 要】 本文通過文獻學習以差分GPS、網絡GPS、地基增強系統(tǒng)，星基增強系統(tǒng)為重點。主要總結了以上文藝的研究現狀和研究進展，以及待解決的難題以及未來的發(fā)展方向。對于我們了解以上重點內容有十分重要的幫助。差分GPS主要應用在武器導航，車輛導航，飛機導航以及電子地圖的定位，自動駕駛。北斗高精度定位技術已在未來城市、自動駕駛、智能手機、共享單車及無人機應用等各領域廣泛使用。SBAS系統(tǒng)能為民用航空提供花費更低、可用性更高的導航功能，并將為航空領域帶來巨大的經濟和社會效益。

1 GPS分類

GPS包括差分GPS、網絡GPS、地基增強系統(tǒng)、星基增強系統(tǒng)。差分GPS（differential GPS-DGPS，DGPS）是首先利用已知精確三維坐標的差分GPS基準臺，求得偽距修正量或位置修正量，再將這個修正量實時或事后發(fā)送給用戶（GPS導航儀），對用戶的測量數據進行修正，以提高GPS定位精度。網絡GPS準確地說就是網絡RTK，是利用衛(wèi)星定位連續(xù)運行參考站網支持的網絡時實動態(tài)定位技術[1]。這種定位較常規(guī)GPS速度快，作用范圍大，不需要基站。北斗地基增強系統(tǒng)是一套可以使北斗定位精度達到厘米級的系統(tǒng)，于2014年9月正式啟動研制建設，于2016年5月18日正式投入運行。 2018年5月23日，北斗地基增強系統(tǒng)已完成基本系統(tǒng)研制建設，具備為用戶提供廣域實時米級、分米級、厘米級和后處理毫米級定位精度的能力。SBAS（Satellite-Based Augmentation System），即星基增強系統(tǒng)，通過地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星搭載衛(wèi)星導航增強信號轉發(fā)器，可以向用戶播發(fā)星歷誤差、衛(wèi)星鐘差、電離層延遲等多種修正信息，實現對于原有衛(wèi)星導航系統(tǒng)定位精度的改進，從而成為各航天大國競相發(fā)展的手段。目前，全球已經建立起了多個SBAS系統(tǒng)，如美國的WAAS、俄羅斯的SDCM、歐洲的EGNOS、日本的MSA、（以及印度的GAGAN。

2 研究進展及現狀

楊燕雨等2018年主要圍繞基于差分 GPS 的智能車輛自主循跡的方法開展研究。實現車輛自主循跡的核心內容包括如下三個方面：差分 GPS 與車輛狀態(tài)信息的同步采集與存儲;將采集的差分 GPS 信息及車輛行駛數據融合建模以形成目標軌跡;根據目標軌跡設計自主循跡算法實現智能車輛的自主行駛[2]。目前，單船指導員等資深業(yè)務管理人員對于船舶在港裝卸進的穩(wěn)性安全主要依靠經驗預判和作業(yè)進程中的實時監(jiān)控，最多可以提前計算裝卸船穩(wěn)性以及相關裝卸箱順序和橋機開路情況的調整，還不能做到動態(tài)調整和指導現場作業(yè)減少船舶穩(wěn)性帶來的負面影響，也無法對未來船舶整體穩(wěn)性的預測及預優(yōu)化。為實現對船舶自動作業(yè)計劃的控制。

截至 2016 年底，北斗衛(wèi)星系統(tǒng)由 23 顆在軌衛(wèi)星組成，包括 7 顆 GEO 衛(wèi)星、8 顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星和 8 顆中圓地球軌道[3]。杜仲進等于2019年通過構建北斗地基增強系統(tǒng)組建多模CORS，提供多模網絡 RTK 服務，評價其服務性能，分析得出最終的評價結果。在控制測量中的應用，利用網絡RTK技術， 能夠為測圖和工程做控制， 有效彌補了傳統(tǒng)技術的缺陷， 并提升了工程的進度。

王菁等于2018年7月基于 GPS 星座系統(tǒng)，對地基增強系統(tǒng)的定位算法以及精度增強原理進行分析研究，并針對精度因子和偽距誤差模型兩大精度增強因素進行分析和仿真，仿真得到的誤差結果在水平和垂直方向均滿足 CAT Ⅱ類精密進近的要求，驗證了地基增強系統(tǒng)在引導飛機著陸的優(yōu)越性能。張樹等2017年設計了基于北斗地基增強系統(tǒng)的列車定位系統(tǒng)[4]。基于青藏線的實際情況，從定位性能、建設成本等方面對比了北斗融合慣導系統(tǒng)和北斗融合里程計的組合方式的優(yōu)缺點。劉天恒等2017年基于北斗地基增強系統(tǒng)，針對實時分米級定位精度，圍繞定位精度不需要達到厘米級的行業(yè)及大眾用戶，在降低用戶設備成本的前提下，研究了 RTD 定位技術。

陳俊平等于2017年介紹了北斗星基增強系統(tǒng)及廣域差分改正數算法.采用10個測站6天的相位平滑偽距和相位觀測數據，初步評估了北斗星基 增 強 系 統(tǒng) 性 能 提 升 后 的 用 戶 定 位 性 能[5]。目前美國、歐盟、俄羅斯及中國等國均建設了覆蓋本國及周邊地區(qū)的星基增強系統(tǒng)，采用廣域差分與完好性增強體制，對導航精度、完好性等服務性能進行增強。目前，廣域差分與完好性增強體制的 SBAS 系統(tǒng)主要由政府職能部門主導投資建設，采用兼容互操作的途徑實現國際合作，其標準由美國主導，通過國際合作實現全球有縫覆蓋，主要服務于航等生命安全領域，近年拓展到海事、鐵路、公路、智能交通等領域。

3討論與結論

本對差分GPS、網絡GPS、地基增強系統(tǒng)、星基增強系統(tǒng)的國內外研究現狀以及他們的應用領域有了一些了解。在今后的研究中我們應當加強差分GPS在日常生活中的應用，例如運用差分GPS進行飛機導航以及個人導航，使它在更好的為我們的生活服務。從目前來看， 單獨依靠GNSS系統(tǒng)已經不能完全滿足精確定位的要求， 此時就需要增強系統(tǒng)的研究發(fā)展， 從而提高導航的定位性能。增強主要是能提供額外的信息，，從而使得定位、信號接收性能的增強， 其可用性、安全性更強， 在一些緊急應用領域較多。當前我國北斗地基增強系統(tǒng)建設中還存在一些問題， 需要對其進行研究， 促進其未來的發(fā)展。對于SBAS服務應重點研究解決它的區(qū)域性限制以實現SBAS的互操作和實現全球SBAS之間的無縫鏈接為最終目的。

【參考文獻】

[1] 崔方，趙庶旭.卷積神經網絡GPS坐標轉換方法[J].測繪通報，2019（03）：1-5.

[2] 張敏敏，呂曉軍，賈新春，楊波.基于GPS和神經網絡的滑坡位移監(jiān)測算法[J].計算機測量與控制，2018，26（08）：51-54.

[3] 王巖，洪敏，邵德勝，汪志民.基于GPS資料研究云南地區(qū)地殼形變動態(tài)特征[J].地震研究，2018，41（03）：368-374.

[4] 陳俊平，張益澤，周建華，楊賽男，胡一帆，陳倩.分區(qū)綜合改正：服務于北斗分米級星基增強系統(tǒng)的差分改正模型[J].測繪學報，2018，47（09）：1161-1170.

[5] 蒙艷松，邊朗，王瑛，嚴濤，雷文英，何穆，李星星.基于“鴻雁”星座的全球導航增強系統(tǒng)[J].國際太空，2018（10）：20-27.

作者簡介：盧韓好（1995），男，在讀研究生，成都理工大學，610000，生態(tài)環(huán)境遙感。