文档介绍：差分GPS定位系统在友谊农场精准农业中的应用
王新忠王熙王智敏庄卫东
(黑龙江八一农垦大学工程学院密山 158308)
摘要:为了精准农业技术示范试验需要,需要采用DGPS定位系统。黑龙江省友谊农场五分场二队引进美国天宝(Trimble)公司GPS差分纠偏设备,建立了GPS差分纠偏站,提高了GPS定位系统定位精度。
关键词:差分全球卫星定位系统,精准农业,数传电台
1. 全球卫星定位系统
全球定位系统GPS (Global Positioning System, 全球定位系统)是美国的第二代卫星导航定位系统。GPS的空间部分使用24颗卫星组成全球卫星定位系统,每天24小时为全球陆、海、空用户全天侯提供三维位置、速度和时间信息。全球定位系统(GPS)自从建立以来,已得到非常广泛的应用。但美国出于其战略上的考虑,对外应用上,于1991年7月开始实施SA政策,SA(Selective Availability)技术称为有选择可用技术,即人为地将误差引入卫星钟和卫星数据中,故意降低GPS定位精度,使用户的GPS接收机精度都在100米左右。虽然美国政府1999年取消SA政策,但定位精度仍然在15米左右,这样的精度不能满足实际应用需要,也给使用者带来极大不便。
2. 差分GPS定位系统
为了实际定位需求,采用差分技术(DGPS)可以改善因各种误差所影响的定位精度,使定位精度提高到1米。差分定位是在一个地理位置准确已知点建立差分基准台,实时计算出差分误差信息,并将此信息传送给用户,用户即可得到高精度定位。
黑龙江省友谊农场五分场二队精准农业技术示范试验基地采用DGPS(Differential GPS)定位系统,使用的GPS差分方式是采用伪距差分方式(RTCM方式),在基准站上的GPS接收机求得它至可见卫星的距离,并将此计算出的距离与含有误差的测量值加以比较求出其偏差,然后将所有卫星的测距误差利用电台传输给田间作业机器(如联合收割机),田间作业机器上的GPS接收机接受GPS信号的同时利用数传电台的接收器接收测距误差来改正测量的伪距,最后利用改正后的伪距来解出自身的位置,从而消去公共误差,提高定位精度。GPS的定位误差一般在15m以内,而DGPS的定位误差是米级的,即定位误差在1m以内,这种精度完全能保证农业生产中的定位需求。
GPS差分形式有卫星差分和地面站差分两种形式。卫星差分是一种收费提供差分服务的形式,友谊农场五分场二队“精准农业”项目试验基地采用地面区域自主差分纠偏站方式,
这样一次性投资建站,后期运行成本比较低。区域自主差分纠偏站组成如图1所示。
图1 区域自主GPS差分纠偏站组成示意图
5. 数传发射电台天线
黑龙江省友谊农场五分场二队DGPS系统由地面固定式GPS差分纠偏站和移动式DGPS接收系统组成。地面GPS差分纠偏站设备包括Ag214(MS750)型双频GPS接收机,GPS接收天线、数传发射电台、PCC数传电台发射天线、12伏直流稳压电源等组成。Ag214(MS750)型GPS接收机由美国天宝(Trimble)公司生产,为精确动态定位而设计的双频GPS接收机,在精确定位,导航,控制等