差分GPS
差動全地球測位システム （ DGPS ）は、全地球測位システム（GPS）を強化したもので、各システムの動作範囲で、15メートルの公称GPS精度から約1〜3 cmの位置精度を向上します。最高の実装の。
各DGPSは、固定された地上の基準局のネットワークを使用して、GPS衛星システムが示す位置と既知の固定位置との差をブロードキャストします。これらのステーションは、測定された衛星擬似距離と実際の（内部で計算された）擬似距離との差をブロードキャストし、受信局は同じ量だけそれらの擬似距離を修正する場合があります。デジタル補正信号は通常、短距離の地上送信機でローカルにブロードキャストされます。
米国沿岸警備隊（USCG）とカナダ沿岸警備隊（CCG）は、それぞれ主要な水路と港の近くで285 kHz〜325 kHzの長波無線周波数で米国とカナダでDGPSesを実行しています。 USCGのDGPSはNDGPS（Nationwide DGPS）と名付けられ、沿岸警備隊と米国国防総省の陸軍工兵隊（USACE）によって共同管理されました。アラスカ、ハワイ、プエルトリコを含む米国の内陸部と沿岸部にある放送サイトで構成されていました。他の国には独自のDGPSがあります。
地上送信機の代わりに軌道衛星から補正を送信する同様のシステムは、広域DGPS（WADGPS）または衛星ベースの増強システムと呼ばれます。
歴史
GPSが最初に使用されたとき、米軍は、世界中のGPS信号を使用して自分の武器システムを誘導する敵軍の可能性を懸念していました。当初、政府は「粗取得」（C / A）信号は約100メートルの精度しか与えないと考えていましたが、受信機の設計が改善されたため、実際の精度は20〜30メートルでした。 1990年3月以降、このような予期しない精度を提供することを避けるため、L1周波数（1575.42 MHz）で送信されるC / A信号は、クロック信号を約100メートルの距離に相当するランダムな量だけオフセットすることにより、意図的に劣化しました。 「選択的可用性」または略してSAと呼ばれるこの技術は、非軍事ユーザーにとってのGPS信号の有用性を著しく低下させました。 L2周波数（1227.6 MHz）も受信するデュアル周波数GPS受信機のユーザーには、より正確なガイダンスが可能でしたが、軍事使用を目的としたL2伝送は暗号化されており、復号化キーを持つ承認されたユーザーのみが利用できました。
これは、保守のために毎年数百万ドルの費用がかかるLORAN、VOR、NDBシステムなどの地上無線ナビゲーションシステムに依存している民間ユーザーにとって問題となりました。グローバルナビゲーション衛星システム（GNSS）の出現により、わずかなコストで精度とパフォーマンスが大幅に向上する可能性があります。ただし、S / A信号に固有の精度は非常に低く、これを現実的にすることはできません。軍は、連邦航空局（FAA）、米国沿岸警備隊（USCG）、および米国運輸省（DOT）からGNSSの民間使用を可能にするためにS / Aを脇に置くという複数の要求を受け取りましたが、セキュリティの根拠。
1980年代初期から中期にかけて、多くの機関がSAの「問題」に対する解決策を開発しました。 SA信号はゆっくりと変化したため、位置決めに対するオフセットの影響は比較的固定されていました。つまり、オフセットが「東へ100メートル」であった場合、そのオフセットは比較的広いエリアに当てはまります。これは、このオフセットをローカルのGPS受信機にブロードキャストすることでSAの影響を排除でき、GPSの理論的性能（約15メートル）に近い測定結果が得られることを示唆しています。さらに、GPS修正のもう1つの主要なエラー原因は、電離層の伝送遅延によるものであり、これもブロードキャストで測定および修正できます。これにより、約5メートルの精度が向上し、ほとんどの民間のニーズに十分対応できました。
米国沿岸警備隊は、DGPSのより積極的な支持者の1つであり、1980年代後半から1990年代初頭まで、より広範囲にシステムを実験しました。これらの信号は海洋の長波周波数で放送され、既存の無線電話で受信し、適切に装備されたGPS受信機に送ることができます。ほぼすべての主要なGPSベンダーは、USCG信号だけでなく、VHFまたは商用AMラジオバンドのいずれかの航空ユニット用に、DGPS入力を備えたユニットを提供しました。
1996年に限定的に「プロダクション品質」のDGPS信号の送信を開始し、カナダの沿岸警備隊と協力して米国のほとんどの寄港地とセントローレンス水路をカバーするようにネットワークを急速に拡大しました。システムを全米に拡大する計画が実施されましたが、これは容易ではありません。 DGPS補正の品質は一般に距離とともに低下し、大きなエリアをカバーできる大きな送信機は都市の近くに集まる傾向があります。これは、特に中西部とアラスカの人口の少ない地域では、地上ベースのGPSがほとんどカバーしないことを意味していました。 2013年11月現在、USCGの全国DGPSは85の放送サイトで構成され、ほぼ全米の海岸線とアラスカ、ハワイ、プエルトリコを含む内陸の航行可能な水路を二重にカバーしています。さらに、システムは、米国の内陸部の大部分に単一または二重のカバレッジを提供しました。代わりに、FAA（およびその他）は、静止軌道の通信衛星から半球全体に信号をブロードキャストすることを研究し始めました。これにより、Wide Area Augmentation System（WAAS）および同様のシステムが生まれましたが、これらは一般にDGPS、または「ワイドエリアDGPS」と呼ばれていません。 WAASは、USCGの地上ベースのDGPSネットワークと同様の精度を提供し、WAASが完全に動作可能になると、後者がオフになるという議論がいくつかありました。
1990年代半ばまでに、SAシステムが意図した役割で役に立たなくなったことが明らかになりました。 DGPSは、正確に最も必要と考えられていた場所で、米国全体でそれを無効にします。さらに、湾岸戦争中の経験は、米軍による民間受信機の広範な使用が、SAを有効にしたままにすることは、無効にした場合よりも米国に害を与えると考えられることを示した。長年のプレッシャーの後、2000年にビルクリントン大統領によるSAの恒久的な無効化が命じられました。
それにもかかわらず、この時点までに、DGPSは、非SA GPS信号でさえも提供できる以上の精度を提供するシステムに進化しました。他のエラーソースには、SAと同じ特性を共有するものが他にもいくつかあります。これらのエラーは、大規模な領域で「妥当な」時間にわたって同じであるという点です。これらには、前述の電離層効果、衛星位置エフェメリスデータのエラー、および衛星のクロックドリフトが含まれます。 DGPS補正信号で送信されるデータの量に応じて、これらの影響を補正することでエラーを大幅に減らすことができ、10 cm未満の精度を実現する最適な実装です。
USCGおよびFAAが支援するシステムの継続的な展開に加えて、多くのベンダーが商用DGPSサービスを作成し、公称15メートルのGPSが提供するよりも高い精度を必要とするユーザーに信号（またはその受信機）を販売しています。ほぼすべての商用GPSユニットは、ハンドヘルドユニットであっても、DGPSデータ入力を提供し、多くはWAASを直接サポートしています。ある程度まで、DGPSの形式は現在、ほとんどのGPS操作の自然な部分です。
操作
基準局は、自身の位置と時間の差分補正を計算します。ただし、ユーザーはステーションから最大200海里（370 km）離れている場合があり、補償されるエラーの一部はスペースによって異なります。具体的には、衛星の天体暦エラーと電離層および対流圏の歪みによって生じるエラーです。このため、DGPSの精度は、基準局からの距離とともに低下します。ユーザーとステーションが同じ衛星を見ることができないとき、ユーザーとステーションに「相互可視性」がない場合、問題は悪化する可能性があります。
正確さ
米国連邦無線航法計画と帯域283.5〜325 kHzでのDGNSSサービスのパフォーマンスとモニタリングに関する IALA 勧告は、 1993年に米国運輸省が放送サイトから100 kmあたり0.67 mの誤差増加を推定したが、精度を測定したポルトガルの大西洋を渡って、100 kmあたりわずか0.22 mの劣化を示唆しています。
バリエーション
DGPSは、あらゆるタイプの地上ベース増強システム（GBAS）を参照できます。米国沿岸警備隊によると、世界中で多くの運用システムが使用されており、47か国が米国NDGPS（Nationalwide Differential Global Positioning System）に類似したシステムを運用しています。
リストは、世界のDxer用DGPSデータベースにあります。
ヨーロッパのDGPSネットワーク
ヨーロッパのDGPSネットワークは、主にフィンランドとスウェーデンの海事行政によって、両国間の群島の安全性を向上させるために開発されました。
英国とアイルランドでは、2000年にDecca Navigator Systemが廃止されたために残されたギャップを埋めるために、このシステムは海上航行支援として実装されました。 1998年、各国の一般灯台当局（GLA）により、イギリス、ウェールズ、チャネル諸島をカバーするトリニティハウス、スコットランドとマン島をカバーするノーザン灯台、アイルランド全土をカバーするアイルランドライト委員会。 300 kHz帯域での送信では、システムがテストされ、2002年にシステムが運用可能と宣言される前に2つの追加の送信機が追加されました。
トリニティハウス-DGNSSステーション：英国およびアイルランド
効果的なソリューション（データ製品）-欧州の差動ビーコン送信機-詳細と地図
米国NDGPS
米国運輸省は、連邦高速道路局、連邦鉄道局、および全国測地調査と連携して、沿岸警備隊を米国の全米DGPSネットワーク（NDGPS）の維持機関として任命しました。このシステムは、海上保安庁が1980年代後半に開始し、1999年3月に完了した以前の海上差分GPS（MDGPS）の拡張です。MDGPSは、沿岸水、五大湖、ミシシッピ川内陸水路のみをカバーしましたが、NDGPSは拡張しましたこれには、米国本土の完全な報道が含まれます。集中司令部は、バージニア州アレクサンドリアにあるUSCGナビゲーションセンターです。現在、米国ネットワークには85のNDGPSサイトがあり、米国国土安全保障省ナビゲーションセンターが管理しています。
2015年、USCGとUSACEは、米国DGPSの計画的廃止に関するコメントを求めました。寄せられたコメントに応えて、その後の2016年の連邦官公庁の通知では、46のステーションが引き続き稼働し、「海上および沿岸地域のユーザーが利用できる」ことを発表しました。この決定にもかかわらず、USACEは残りの7つのサイトを廃止し、2018年3月に、USCGは2020年までに残りのステーションを廃止することを発表しました。
カナダのDGPS
カナダのシステムは米国のシステムに似ており、主に大西洋と太平洋沿岸、五大湖とセントローレンス水路をカバーする海事用です。
オーストラリア
オーストラリアでは3つのDGPSを実行しています。1つは主に海洋航法用で、長波帯域で信号をブロードキャストしています。もう1つは、土地の調査と土地の航行に使用され、商用FMラジオバンドで修正放送されます。シドニー空港の3番目は、少なくとも2015年までの計器着陸システムのバックアップとして、航空機の精密着陸試験（2011年）を現在受けています。これは、地上設置型補強システムと呼ばれます。航空機の位置の修正は、航空VHFバンドを介して放送されます。
後処理
後処理は、ディファレンシャルGPSで使用され、未知のポイントを調査マーカーなどの既知のポイントに関連付けることにより、それらの正確な位置を取得します。
GPS測定値は通常、GPS受信機のコンピューターメモリに保存され、その後GPS後処理ソフトウェアを実行しているコンピューターに転送されます。ソフトウェアは、2つ以上のGPS受信機からの同時測定データを使用してベースラインを計算します。
ベースラインは、GPSアンテナの各ペアが占める2つのポイント間に描かれた3次元の線を表します。ほとんどのGPSエラーは各受信機にほぼ等しく影響するため、後処理された測定により、より正確な位置決めが可能になり、計算でキャンセルできるためです。
リアルタイムキネマティック（RTK）測量やナビゲーションなど、別の無線受信機を使用して補正信号を受信する場合、GPS受信機によって差動GPS測定値をリアルタイムで計算することもできます。
GPSポジショニングの改善には、どのような場合でも2つ以上の受信機の同時測定は必要ありませんが、 単一のデバイスを特別に使用することでも可能です。ハンドヘルドレシーバーでさえ非常に高価だった1990年代に、3〜10の調査ポイントの位置またはループのクイックターンによるレシーバーを使用して、 準微分 GPSのいくつかの方法が開発されました。
