GNSS差分定位系统之二：差分定位能直接提高移动站的定位精度吗？

在上一篇文章 《GNSS差分定位系统之一：差分定位中的单差和双差》 中，我们介绍了 GNSS 差分定位的单差方程和双差方程。

今天我们来探讨一个核心问题：差分定位能够直接提高移动站的定位精度吗？

先说结论：

差分定位求解的未知数是基准站和移动站之间的坐标差 (Δx, Δy, Δz)，而不是移动站的绝对坐标本身。

因此，差分的结果是高精度的坐标差，而非移动站 (x, yₙ, zₙ) 的高精度绝对位置，移动站的定位精度受限于基准站的定位精度。

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考虑残差的单差与双差方程

考虑到差分计算中残余误差的影响（主要包括接收机噪声、多路径效应、电离层延迟的残差、对流层延迟的残差、星历误差的残差等），我们可以写出更精确的差分方程。

单差方程可表示为：

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基线向量

向量计算

这个向量也是卫星i 相对移动站 r 的单位向量。

基准站指向移动站的向量，，也被称为差分定位的基线向量。

双差方程则如下所示:

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差分定位的未知数是什么？

移动站定位怎么获取

我们在在基准站运动条件下，差分定位能有高精度吗？也给出了同样的结论。在基准站是运动的条件下，由于基准站的位置是通过单机定位得到的，差分定位并不能提高移动站的绝对位置精度。

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实际应用分析

因此，只有当基准站的绝对位置已知且精度较高时，差分定位技术才能获得移动站的高精度定位结果。

在一些特殊应用场景中，并不需要移动站的绝对坐标，而是关注基准站和移动站之间的相对位置变化，例如：

• • 飞机/无人机的舰载着陆引导：

  • • 基准站安装在船上，移动站安装在飞机上；

  • • 通过差分计算得到飞机与船舶之间的相对位置变化，用于安全着陆。

• • 山区地质滑坡监测：

  • • 移动站安装于斜坡，基准站安装于稳定基岩上；

  • • 通过 Δx、Δy、Δz 的变化来检测地面位移，判断是否发生滑坡。

在这些场景中，Δx、Δy、Δz 作为高精度的差分结果，是核心关注对象。

总结：差分定位的本质

差分定位真正提高的是基准站和移动站之间的坐标差 (Δx, Δy, Δz) 的精度，而不是移动站的绝对坐标的精度。

移动站的绝对精度仍受到基准站定位质量的制约。如果基准站采用单点定位（定位精度在米级），则即使 Δx、Δy、Δz 达到厘米级，移动站的精度也只在米级范围内。

因此，为实现高精度的移动站定位，建议采用高精度的已知基准站。

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原文链接：GNSS差分定位系统之二：差分定位能直接提高移动站的定位精度吗？