不比不知道，一比嚇一跳。將全球差分GPS實時跟蹤網絡進行一番研究，不難發現，即使人家差不多是二十年前形成的系統，我們在效率、水平和服務能力上的差距，還不是一點點，值得一思，深思，三思，格局決定結局。 

1.概述

全球差分GPS（GDGPS）系統，是一個完整的、高精準的，又極具魯棒性的實時GNSS監測和增強系統。GDGPS系統是采用實時參考接收機組成的大型地面網絡，創新的網絡架構和屢獲殊榮的實時數據處理軟件，可獨立于當地的基礎設施，為世界任何地方的地面、空中和太空載體提供亞分米級定位精度（<10 cm）和亞納秒的時間傳輸精度。能提供GNSS完整的實時狀態信息、環境數據和輔助產品，以支持最苛刻條件下的GNSS增強操作，輔助GNSS（A-GNSS）服務，情景評估和環境監測，顯示其全球、統一、精準，且可靠的特色。

GDGPS的全系列產品可用于GPS、格洛納斯和北斗，以及伽利略系統。自2000年以來，GDGPS一直為產業運作和政府業務提供關鍵任務的定位、導航和定時數據服務，可靠性達到99.99％。 GDGPS導航技術是全球主要基礎設施的基礎，包括針對廣域增強系統（WAAS）和下一代GPS運營控制系統（OCX）的服務。

利用全球最大的實時跟蹤網絡，全球差分GPS（GDGPS）系統所跟蹤的是GNSS民用信號L1、L2和L5頻率。高度冗余的衛星覆蓋（對于GPS平均為25倍，對于格洛納斯是18倍），確保了無縫和強大的全球覆蓋。原始測量數據流，通過三個地理上分開的GDGPS運營中心（GOC）實現冗余通信路徑。GOCs的數據由全球知名的軟件RTGx進行處理，得出GNSS軌道和時鐘狀態的實時差分改正，以及許多副產品和服務。用狀態空間方法來定軌，是噴氣動力實驗室（JPL）的首創，能確保所有的產品在全球的一致有效性。 

該GDGPS系統的基本執行延遲，從由跟蹤接收機接收導航信號到制作形成和發布傳播差分改正及其他實時副產品，總共約為5s。對于某些產品，如完整性監控要求更少的執行延遲，也是可以支持的。數據產品通過各種通信渠道傳播給客戶。鼓勵客戶訪問多個GOCs，并使用多個通信渠道，以確保關鍵使命任務的產品和服務實現端對端的冗余。支持的通信渠道包括因特網、基于因特網的其他延伸網絡、T1、幀中繼，以及調制解調器和衛星廣播。極高可靠性已經通過非常高水平的端至端的冗余實現，沒有任何單點出現故障。創新的軟件確保自動故障檢測，并實現系統各種冗余組件之間的無縫故障切換，保證不間斷地給客戶提供服務。 

全球最大的GNSS實時跟蹤網絡如下圖所示：

2.網絡

該GDGPS實時跟蹤網絡的核心，是JPL擁有和經營的75個以上大地測量水準級的觀測站，使用三頻率接收機和全球分布式網絡。其他實時觀測網站，是由多種多樣的美國和國際伙伴組織作出的貢獻。其結果是形成了世界上最大的實時GNSS跟蹤網絡，擁有超過200個全球站點。所有這些觀測網站以1Hz采樣率的觀測數據流，送到GDGPS系統的運作中心（GOCs），進行GNSS測量數據處理，并加以實時分析。

該GDGPS網絡通過設計實現高度冗余，因為眾多的關鍵應用常常以提供可靠性為最重要的衡量標準，如GNSS實時監控的完整性和精確差分改正。總的來說，該網絡對于GPS有25倍的冗余度（這意味著在任何給定時刻，每個GPS衛星平均有25個地面接收站在進行觀測），且最小有10倍冗余。該網絡對于格洛納斯觀測平均有18倍的冗余。

各種通信信道被用于從跟蹤站點到GOCs的原始數據流傳輸，其中包括互聯網、專用地面線路及衛星鏈路。當使用互聯網時，數據并行地發送到多個GOCs，以確保互聯網信道的冗余度。所有GOCs與專用高速地面通信線路相互連接。

該GDGPS系統值得引以為榮的是，它將4個國家時間實驗室作為網絡合作伙伴。尤其是美國海軍天文臺（USNO），有助于將其主時鐘驅動相關監測站點，使GDGPS系統為其全球用戶提供USNO UTC的最精確的實時應用。此外，許多GDGPS網站（超過35個）是由原子頻率標準驅動，可實現強大的數據質量保障。

因為JPL完全擁有和經營一個龐大的、高度冗余的全球GNSS跟蹤網絡，所以可以設置相關的網絡接收機，提取任何的，或者所有的GNSS數據，其中包括所有的L1、L2和L5相位和偽距測量數據，與各個信道的導航信息（電文）、SNR值，以及任何其他公開的可用數據。

通常跟蹤數據從大多數監測點到達GOCs，需要約1s的時間，用于數據處理和質量控制約為幾秒。最終產品提供，如GNSS廣播星歷的精密改正，可以控制在遠程站點進行數據收集算起的5s內。為了確保GDGPS產品的完好性，從JPL擁有的核心跟蹤網絡來的數據可被認證。因此，該系統對于數據欺騙是有免疫功能的。該網絡具有極高的冗余度是應對來自任何網站或區域數據欺騙的另一個有力舉措，強大的多數判決機制被用來檢測任何出現異常的網站。

GDGPS在繼續擴大其網絡，并歡迎有興趣的組織加入。該網絡的合作伙伴，可以通過NASACDDIS設施獲得各種好處，包括實時定位、授時和環境監測，以及數據歸檔和數據分發。所有的時間實驗室能夠參照某些世界上最好的標準，實時地監測它們的頻率標準。在某些情況下，GDGPS可能向安裝實時監測站的現場派送設備和專業指導。

3. 軟件

該GDGPS系統由一個強大的軟件組驅動，它是由噴氣動力實驗室（JPL）開發完成的，軟件組具有許多獨特的特性和功能。這個C++的軟件來自于世界領先的GPS數據處理和分析軟件包之一，是由JPL GIPSY-OASIS和它的實時版本RTG（實時GIPSY）演變而來的。該GDGPS軟件要素，是具有巨大數量的成果跟蹤記錄積累，包括作為原型為美國聯邦航空局的廣域增強系統（WAAS），2000年獲得NASA軟件獎，2002年嵌入JPL黑客GPS接收機、并且進入空間實現星基實時定軌，2004年引入空間技術名品殿堂。更加應該指出的是，冠名《RTGx》的軟件現在版，將成為新一代GPS運控段（OCX）的導航軟件，該軟件對于其執行關鍵使命任務具有極其嚴格的質量保障處理程序，因而成為世界上最重要的基礎設施的心臟部分。

 （1）可用性特色

• 完全的自動化：端至端的自動操作；

• 完整的定位系統：該軟件具有完整的實時全球定位系統的所有方面，包括GNSS的軌道確定和同時的網絡定位。嵌入式軟件執行用戶的定位和軌道確定。支持實時應用，以及后處理的應用程序和模擬仿真能力；

• 高度便攜：該軟件在Linux上以多種方式進行定期測試。多種定位模塊已經被移植到若干嵌入式實時環境（包括飛行接收機）；

• 靈活多樣的適應性：用于許多類型的流行大地測量接收機。靈活的適配層可以很容易地適應新的接收器類型；

• 視覺輔助：使用網絡監控工具和內部質量控制的性能實時圖形顯示。

（2）質量要素

• 目標對象面向C++和Python的可移植性和可維護性；

• 模塊化：高度模塊化的代碼來支持嵌入式和地面應用；

• 可靠性：連續運作的優秀軌跡記錄；

• 精度：對于要求極高的科學應用的所有機型都可達到亞厘米精度；

• 可維護性：設計為由第三方和維護團隊操作，并配置控制管理。

（3）創新性特點

• 并行體系結構（MPI），能實時求解大規模計算問題，如多個GNSS衛星星座；

• 國家空間架構保證了差分改正的全球無縫的一致性；

• 創新利用互聯網通過冗余來實現健壯性；

• 噴氣動力實驗室（JPL）內部開發的獨特的衛星動力學和信號模型；

• 高效的GNSS數據壓縮；

• 終端冗余運作的系統創新提供了高可靠性；

• 獨特靈活的濾波器設計允許具有隨機屬性的任何參數；

• 能夠在飛行（或者運行）中添加的衛星/接收機；

• 獨特的動態積分器支持非常高軌道建模精度；

• 為用戶或參考網站均能提供對流層延遲模型和隨機估計功能；

• 可開放利用相位數據的全部信息內容；

• 實時回放功能；

• 軟件由多個美國和非U.S專利加以保護。