GPS文献综述

【摘 要】 本文通过文献学习以差分GPS、网络GPS、地基增强系统，星基增强系统为重点。主要总结了以上文艺的研究现状和研究进展，以及待解决的难题以及未来的发展方向。对于我们了解以上重点内容有十分重要的帮助。差分GPS主要应用在武器导航，车辆导航，飞机导航以及电子地图的定位，自动驾驶。北斗高精度定位技术已在未来城市、自动驾驶、智能手机、共享单车及无人机应用等各领域广泛使用。SBAS系统能为民用航空提供花费更低、可用性更高的导航功能，并将为航空领域带来巨大的经济和社会效益。

1 GPS分类

GPS包括差分GPS、网络GPS、地基增强系统、星基增强系统。差分GPS（differential GPS-DGPS，DGPS）是首先利用已知精确三维坐标的差分GPS基准台，求得伪距修正量或位置修正量，再将这个修正量实时或事后发送给用户（GPS导航仪），对用户的测量数据进行修正，以提高GPS定位精度。网络GPS准确地说就是网络RTK，是利用卫星定位连续运行参考站网支持的网络时实动态定位技术[1]。这种定位较常规GPS速度快，作用范围大，不需要基站。北斗地基增强系统是一套可以使北斗定位精度达到厘米级的系统，于2014年9月正式启动研制建设，于2016年5月18日正式投入运行。 2018年5月23日，北斗地基增强系统已完成基本系统研制建设，具备为用户提供广域实时米级、分米级、厘米级和后处理毫米级定位精度的能力。SBAS（Satellite-Based Augmentation System），即星基增强系统，通过地球静止轨道（GEO）卫星搭载卫星导航增强信号转发器，可以向用户播发星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息，实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进，从而成为各航天大国竞相发展的手段。目前，全球已经建立起了多个SBAS系统，如美国的WAAS、俄罗斯的SDCM、欧洲的EGNOS、日本的MSA、（以及印度的GAGAN。

2 研究进展及现状

杨燕雨等2018年主要围绕基于差分 GPS 的智能车辆自主循迹的方法开展研究。实现车辆自主循迹的核心内容包括如下三个方面：差分 GPS 与车辆状态信息的同步采集与存储;将采集的差分 GPS 信息及车辆行驶数据融合建模以形成目标轨迹;根据目标轨迹设计自主循迹算法实现智能车辆的自主行驶[2]。目前，单船指导员等资深业务管理人员对于船舶在港装卸进的稳性安全主要依靠经验预判和作业进程中的实时监控，最多可以提前计算装卸船稳性以及相关装卸箱顺序和桥机开路情况的调整，还不能做到动态调整和指导现场作业减少船舶稳性带来的负面影响，也无法对未来船舶整体稳性的预测及预优化。为实现对船舶自动作业计划的控制。

截至 2016 年底，北斗卫星系统由 23 颗在轨卫星组成，包括 7 颗 GEO 卫星、8 颗倾斜地球同步轨道卫星和 8 颗中圆地球轨道[3]。杜仲进等于2019年通过构建北斗地基增强系统组建多模CORS，提供多模网络 RTK 服务，评价其服务性能，分析得出最终的评价结果。在控制测量中的应用，利用网络RTK技术， 能够为测图和工程做控制， 有效弥补了传统技术的缺陷， 并提升了工程的进度。

王菁等于2018年7月基于 GPS 星座系统，对地基增强系统的定位算法以及精度增强原理进行分析研究，并针对精度因子和伪距误差模型两大精度增强因素进行分析和仿真，仿真得到的误差结果在水平和垂直方向均满足 CAT Ⅱ类精密进近的要求，验证了地基增强系统在引导飞机着陆的优越性能。张树等2017年设计了基于北斗地基增强系统的列车定位系统[4]。基于青藏线的实际情况，从定位性能、建设成本等方面對比了北斗融合惯导系统和北斗融合里程计的组合方式的优缺点。刘天恒等2017年基于北斗地基增强系统，针对实时分米级定位精度，围绕定位精度不需要达到厘米级的行业及大众用户，在降低用户设备成本的前提下，研究了 RTD 定位技术。

陈俊平等于2017年介绍了北斗星基增强系统及广域差分改正数算法.采用10个测站6天的相位平滑伪距和相位观测数据，初步评估了北斗星基 增 强 系 统 性 能 提 升 后 的 用 户 定 位 性 能[5]。目前美国、欧盟、俄罗斯及中国等国均建设了覆盖本国及周边地区的星基增强系统，采用广域差分与完好性增强体制，对导航精度、完好性等服务性能进行增强。目前，广域差分与完好性增强体制的 SBAS 系统主要由政府职能部门主导投资建设，采用兼容互操作的途径实现国际合作，其标准由美国主导，通过国际合作实现全球有缝覆盖，主要服务于航等生命安全领域，近年拓展到海事、铁路、公路、智能交通等领域。

3讨论与结论

本对差分GPS、网络GPS、地基增强系统、星基增强系统的国内外研究现状以及他们的应用领域有了一些了解。在今后的研究中我们应当加强差分GPS在日常生活中的应用，例如运用差分GPS进行飞机导航以及个人导航，使它在更好的为我们的生活服务。从目前来看， 单独依靠GNSS系统已经不能完全满足精确定位的要求， 此时就需要增强系统的研究发展， 从而提高导航的定位性能。增强主要是能提供额外的信息，，从而使得定位、信号接收性能的增强， 其可用性、安全性更强， 在一些紧急应用领域较多。当前我国北斗地基增强系统建设中还存在一些问题， 需要对其进行研究， 促进其未来的发展。对于SBAS服务应重点研究解决它的区域性限制以实现SBAS的互操作和实现全球SBAS之间的无缝链接为最终目的。

【参考文献】

[1] 崔方，赵庶旭.卷积神经网络GPS坐标转换方法[J].测绘通报，2019（03）：1-5.

[2] 张敏敏，吕晓军，贾新春，杨波.基于GPS和神经网络的滑坡位移监测算法[J].计算机测量与控制，2018，26（08）：51-54.

[3] 王岩，洪敏，邵德胜，汪志民.基于GPS资料研究云南地区地壳形变动态特征[J].地震研究，2018，41（03）：368-374.

[4] 陈俊平，张益泽，周建华，杨赛男，胡一帆，陈倩.分区综合改正：服务于北斗分米级星基增强系统的差分改正模型[J].测绘学报，2018，47（09）：1161-1170.

[5] 蒙艳松，边朗，王瑛，严涛，雷文英，何穆，李星星.基于“鸿雁”星座的全球导航增强系统[J].国际太空，2018（10）：20-27.

作者简介：卢韩好（1995），男，在读研究生，成都理工大学，610000，生态环境遥感。