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随着GPS技术不断发展,十几米甚至几十米的GPS标准定位精度已经不能满足用户对高精度定位的需求。利用GPS观测误差有空间和时间相关特性可以有效提高定位精度的差分GPS技术得到了广泛应用。目前差分GPS设备多以伪距差分GPS和载波相位差分GPS为主,其定位精度分别可以达到亚米级和厘米级。虽然传统差分GPS设备定位精度高,但价格昂贵难以让普通用户接受。而成本低廉的差分GPS设备水平定位精度约在4-5米左右,不能满足用户高精度定位需求。因此,本文综合考虑定位精度、通用性、硬件价格,设计和实现低成本差分GPS定位系统:伪距差分GPS和载波相位差分GPS,以此来满足不同用户对不同定位精度场景的需求。此外,传统差分数据传输方式包含早期的电台和如今的4G网络。电台架设复杂且成本高,4G网络虽速度快、时延低,但在4G没有被覆盖或者信号较差的山区,数据传输可靠性不能得以保证。为此,本文用低功耗、传输距离远的LoRa无线通信技术作为差分定位系统中数据通信链路。本文主要研究内容如下:1.介绍GPS定位误差的主要来源并阐述单频伪距差分、载波相位差分的基本定位原理;介绍RTCM 2.3和RTCM 3.2两种标准格式的差分电文协议。2.突出LoRa技术优势并阐明选择LoRa原因。完成LoRa无线模块的硬件选型和电路设计。对设计实现的LoRa收发模块进行性能测试,包括输出频谱、接收灵敏度、传输速率、传输时延、传输距离、功耗等。设计适用于本文的数据传输协议。3.完成网络伪距差分GPS和基于自主编码生成RTCM 2.3电文的伪距差分GPS设计。通过Ntrip协议获取RTCM 2.3标准格式差分电文。能实时完成对UBX格式的原始观测数据和导航数据解码并计算卫星坐标,实现RTCM 2.3差分电文编码的程序设计。最后搭建不同嵌入式硬件平台分别实现两种伪距差分定位。并分别研究LoRa传输数据时延对两种伪距差分定位精度影响。4.完成网络载波相位差分GPS和基于自主编码生成RTCM 3.2电文的载波相位差分GPS设计。通过Ntrip协议获取RTCM 3.2标准格式差分电文。完成对UBX格式数据解码,实现RTCM 3.2差分电文编码的程序设计。最后搭建不同嵌入式硬件平台实现两种载波相位差分定位。并分别研究LoRa传输数据时延对两种载波相位差分定位精度影响。