• 差分全球定位系統

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    差分全球定位系統

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    差分全球定位系統 (DGPS) 補充并增強了全球導航衛星系統 (GNSS) 提供的位置數據。 用于 GPS 的 DGPS 可以將精度提高大約一千倍,從大約 15 米(49 英尺)到 1–3 厘米(1?2–1+1?4 英寸)。

    DGPS 由固定位置的地面參考站網絡組成。 每個參考站計算其高度準確的已知位置與其不太準確的衛星衍生位置之間的差異。 這些站在本地廣播這些數據——通常使用距離較短的地面發射器。 非固定(移動)接收器使用它來糾正相同數量的位置,從而提高其準確性。

    美國海岸警衛隊 (USCG) 和加拿大海岸警衛隊 (CCG) 分別在美國和加拿大的主要水道和港口附近使用 285 kHz 至 325 kHz 的長波無線電頻率運行 DGPS。 USCG 的 DGPS 被命名為 NDGPS(全國 DGPS),由海岸警衛隊和美國國防部下屬的陸軍工程兵團 (USACE) 共同管理。 它由遍布美國內陸和沿海地區的廣播站點組成,包括阿拉斯加、夏威夷和波多黎各。 其他國家有自己的 DGPS。

    從軌道衛星而不是地面發射器傳輸修正的類似系統稱為廣域差分全球定位系統 (WADGPS) 星基增強系統。

    歷史

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    當 GPS 首次投入使用時,美國軍方擔心敵軍可能會使用全球可用的 GPS 信號來引導他們自己的武器系統。 最初,政府認為粗略采集 (C/A) 信號只能提供大約 100 米(330 英尺),但隨著接收器設計的改進,實際精度為 20 至 30 米(66 至 98 英尺)。 從 1990 年 3 月開始,: 11 為避免提供這種意想不到的精度,在 L1 頻率(1575.42 MHz)上傳輸的 C/A 信號被故意通過將其時鐘信號偏移一個隨機量(相當于大約 100 米(330 英尺))來降級 的距離。 這種稱為選擇性可用性(簡稱 SA)的技術嚴重降低了 GPS 信號對非軍事用戶的實用性。 對于也接收 L2 頻率(1227.6 MHz)的雙頻 GPS 接收器的用戶來說,更準確的指導是可能的,但是用于軍事用途的 L2 傳輸是加密的,只有擁有解密密鑰的授權用戶才能使用。

    這給依賴地面無線電導航系統(例如 LORAN、VOR 和 NDB 系統)的民用用戶帶來了問題,這些系統每年要花費數百萬美元進行維護。 全球導航衛星系統 (GNSS) 的出現可以xxx提高精度和性能,而成本卻很低。 然而,S/A 信號固有的準確性太差,無法實現這一點。 軍方收到了美國聯邦航空管理局 (FAA)、美國海岸警衛隊 (USCG) 和美國交通部 (DOT) 的多項請求,要求擱置 S/A 以允許民用 GNSS,但仍然堅決反對 安全理由。

    在 20 世紀 80 年代初期到中期,許多機構開發了解決 SA 問題的方法。 由于SA信號變化緩慢,其偏移量對定位的影響相對固定——即如果偏移量為東100米,則偏移量在較大范圍內為真。 這表明將此偏移量廣播到本地 GPS 接收器可以消除 SA 的影響,從而使測量值更接近 GPS 的理論性能,大約 15 米(49 英尺)。 此外,GPS 定位中的另一個主要錯誤來源是電離層中的傳輸延遲,這也可以在廣播中進行測量和校正。 這提高了大約 5 米(16 英尺)的精度,足以滿足大多數民用需求。 [1]

    美國海岸警衛隊是 DGPS 更積極的支持者之一,在 80 年代末和 90 年代初更廣泛地試驗該系統。

    差分全球定位系統

    這些信號在海洋長波頻率上廣播,可以在現有的無線電話上接收,并饋入配備適當的 GPS 接收器。 幾乎所有主要的 GPS 供應商都提供帶有 DGPS 輸入的裝置,不僅用于 USCG 信號,還用于 VHF 或商業 AM 無線電波段的航空裝置。

    1996 年,生產質量的 DGPS 信號開始在有限的基礎上發出,網絡迅速擴展到覆蓋美國大部分停靠港口,以及與加拿大海岸警衛隊合作的圣勞倫斯海道。 計劃在全美擴展該系統,但這并不容易。 DGPS 校正的質量通常隨著距離的增加而下降,能夠覆蓋大面積的大型發射機往往聚集在城市附近。

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