隨著GPS 定位技術的不斷發展和使用的普及，用戶對GPS 定位的精度要求越來越高。采用差分GPS 定位技術可使GPS 定位精度達到米級以至亞米級。實時動態測量技術的定位精度雖然能夠達到厘米級，但其精度受到距離的限制。網絡RTK 的發展彌補了常規RTK測量的不足，用戶可以在網絡覆蓋的范圍內，自由地使用RTK數據。無論是差分GPS，常規RTK 還是網絡RTK都需要傳送差分改正數據。差分GPS 系統(Differential GPS ，簡稱DGPS) 由基準站、數據鏈和用戶3 部分組成：基準站的主要功能是獲得差分改正數或得到原始觀測值；數據鏈的作用是將基準站的數據信息以某種標準差分協議傳輸給用戶。因此GPS 差分協議和差分電文算法是差分GPS 系統必須考慮的兩個關鍵性問題。
一、差分電文與差分協議的分類與現狀
1.1、差分電文算法
從80 年代，國內外的學者就開始研究實時差分GPS 中的改正數的算法問題，經過將近二十年的發展，目前已提出多種不同的計算方法。根據使用的觀測值類型區分，主要包括以下三種：
⑴ 偽距觀測值計算差分改正數
用原始偽距觀測值直接計算差分改正信息，最早在1989年，Loomis.P和Kremer.G在Correction Algorithm for Differential GPS Refrrence Station 中介紹了這種算法，另外RTCMSC-104 DGPS StandardVersion 2.1中也提到了這種算法。
⑵ 載波平滑偽距觀測值計算差分改正數
由于載波相位觀測值的噪聲要比偽距觀測值的小得多，基礎這個原因，利用載波相位觀測值平滑偽距，再利用平滑后的偽距求解差分改正數，可以有效的提高改正數的精度。
⑶ 偽距和載波歷元單差計算差分改正數
這種方法的主要特征是對載波相位觀測值在歷元間做差，并作為觀測值，此觀測值和偽距觀測值在一起利用卡爾曼濾波模型求出差分改正數，最早是由Loomis在1986 年提出。
1.2、差分協議的分類與現狀
隨著差分技術的發展，國際不同的組織制定了多種標準差分協議，常用的差分協議主要有下面幾種：
⑴ RTCM（Radio technical commission formaritimeservice ）差分協議
國際海運事業無線電技術委員會（RTCM）于1983年11月，為全球應用差分GPS業務成立了SC-104專門委員會，以便論證用于差分GPS業務的各種方法，并制定了RTCM104 差分電文標準協議。
⑵ RTCA（Radio technical commission for aeronautic service）差分協議
為了滿足局域差分系統（Local area dgpa-ladgps）和廣域增強系統（Wide areaaugmentation system-waas）的技術要求，航空無線電技術委員會(rtca)的129 專門委員會（sc-159）制定了RTCA SC-159差分電文標準協議。RTCA針對LADGPS的第一類專用（SCAT）電文協議于1993年4月公布，針對WAAS的規范草案于1994年公布。
⑶ 專門用于實時動態定位的CMR（COMPACTMEASUREMENTRECORD）差分協議
以上幾種差分協議中，目前使用最廣泛的是CMR、RTCM標準協議。但是由于現代定位技術的不斷發展，原有的差分協議并不能完全滿足它們的需求。因此，出現了擴展差分協議。
二、各差分協議的發展與對比
2.1、RTCM SC-104 GPS差分協議
RTCM 數據格式從1985 年至今依次發布了V1.0、V2.0、V2.1、V2.2、V2.3、V3.0、RTCM++、RTCM-Adv等版本。
- V1.0 和V2.0 版本只有偽距差分的信息，沒有載波相位的信息，主要是為導航服務；
- V2.1 版本增加了與載波相位差分技術相關的電文，其他的和V2.0 相同；
- V2.2 版本和Ver2.1 版本相比較，主要增加了支持GLONASS差分導航電文，同時在相應的電文中增加了區分GPS衛星和GLONASS衛星的標志；
- V2.3 版本增加了電文23 和24；
- V3.0 增加了用于傳輸網絡差分改正數的電文；
- RTCM++版本減 少或壓縮了原有的數據，提高了定位的精度；
- RTCM-Adv增加了可設置密碼的功能和傳輸區域改正數的功能。
縱觀RTCM差分協議的發展，每一種新的版本的出現都是由于差分GPS技術的發展，對數據協議有了新的需求，新的版本提高了差分改正數的抗差性能，增加了可用信息量，提高了定位精度，偽距差分的精度由原來版本的8-10m 提高到了1m 左右，載波相位差分可達到厘米級精度。
2.2、CMR GPS差分協議
眾所周知，在數據通訊中的通訊速率是有限的，因此在數據傳輸設計中應盡量減小傳輸數量。因此要減小傳輸數據量要求有一種新的差分協議。在這種情況下，TRIMBLE提出了一種新的GPS差分協議CMR、CMR+。CMR格式的電文碼發送率只有RTCM的一半，RTCM標準協議要求帶寬必須高于4800b/s，通常采用9600b/s，CMR采用2400b/s就足夠了。但它的數據信息和RTCM中用于RTK的數據信息是相同的，相位和偽距觀測值同樣都是一秒更新一次，這主要是因為CMR協議中對測量數據進行的壓縮處理。
2.3、RTCAGPS 差分協議
為了滿足空中用戶對GPS應用提出的要求，美國聯邦航空局FAA開發了LADGPS系統和WAAS系統，相應的產生了RTCA SC-159 GPS差分協議用以傳輸差分改正數。
RTCA針對LADGPS的第一類專用協議（SCAT-1）于1993年4 月公布，針對WAAS系統的規范草案于1994年公布。LADGPS電文只提供可視衛星的綜合改正信息，而RTCA電文包含所有衛星（包括GPS和GLONASS衛星）的獨立改正信息、星歷改正信息、電離層改正信息以及禁止使用某些衛星的報警信息；傳輸數據的數據鏈方面，LADGPS是通過新表態，而WAAS電文是通過地球同步衛星發送給空中用戶；電文可是方面，WAAS電文沒真的長度固定不變，規定為為250bits，而LADGPS的電文中，由于電文的類型不同或是接收到的衛星的個數不同，電文長度隨著變化。
2.4、RTCM和CMR的比較分析
相同點：RTCM和CMR作為兩種均能應用于陸地和海上差分系統的差分協議，有它們的相同之處。RTCM和CMR都能應用于RTK技術，特別是CMR，Trimble制定CMR的目的就是為了更好地應用RTK技術。
不同點：CMR和RTCM雖然具有上面提到的相同指出，但是作為兩種不同的差分GPS協議更多的是他們的不同之處，下面從幾個方面談談它們的不同之處。
⑴ 發送的電文內容不同
盡管RTCM和CMR發送的信息都包含了原始觀測值，但其形式卻完全不同。RTCM發送的均是原始觀測值，而CMR發送的是經過壓縮處理后的數據，數據量也比直接的原始觀測值小的多，這樣減少了在單位時間內發送的數據量。另外，有關基準站的信息，兩種協議也完全不同。
⑵ 電文的編碼方式不同
CMR 只在每種電文末用1 個字節進行校驗，而RTCM是在每個字節末用6Bits進行奇偶校驗，即每30Bits 就有6 Bits用于奇偶校驗，這樣有很多的字節用于奇偶校驗，增加了電文數據量。另外，由于發送時是以字節為單位，即RTCM的每6位要用8 位發送，用戶接受后要在去掉兩個最高位，這樣也增加了電文數據量。
⑶ 電文長度不同
電文長度不同是他們的最大不同點，在進行RTK測量時，RTCM協議中使用的是3.1819和22這四種電文，CMR協議使用的是0，1和2三種電文。
⑷ 對于數據鏈的數據傳輸速率要求不同
TRIMBLE制定CMR標準是最主要的目的是降低數據鏈的寬帶，并采取了上面談到的幾點措施，使CMR的寬帶只有RTCM的一半，RTCM要求數據鏈的寬帶不低于4800B/S，而CMR要求2400B/S的寬帶就夠了。
⑸ 實驗證明CMR的定位速度遠比RTCM快。
綜上所述、我們可以清楚的分辨出這幾種協議的發展概況、電文格式及時它們之間的異同點。其中RTCM和CMR主要用于局域差分系統，而RTCA的WAAS協議是用于高精度廣域差分系統，局域差分系統中，用戶的定位精度和用戶離參考站的距離有關，距離躍進精度越高；廣域差分系統中，用戶的定位精度則不受距離限制。在進行RTK動態定位時，既可采用RTCM協議也可采用CMR協議，但它們對數據鏈的要求不同，CMR協議要求的數據傳輸率只有RTCM的一半，同時CMR定位的速度比RTCM快，選擇CMR協議更適合。