什么是GNSS,它的原理是什么?

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什么是GNSS

GNSS的全称是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System),它是泛指所有的卫星导航系统,包括全球的、区域的和增强的。GNSS是覆盖全球的自主地利空间定位的卫星系统,用于导航与定位测量,简单来讲,GNSS系统就是利用卫星信号传输实时位置与时间信息,并从而计算得到地面接收设备的经纬度等地理位置信息。

GNSS系统和其他卫星通信一样,可以从结构上大概分成三部分:空间段-地面段-用户段,其中:

●空间段:在地球上空20,000至37,000公里之间运行的GNSS卫星;这些卫星广播信号,识别正在传输的卫星及其时间、轨道和健康状况。

●地面段:是一个由位于世界各地的主控、数据上传和监测站组成的控制网络,主要负责这些站接收卫星信号,并将卫星显示的位置与轨道模型显示的位置进行比较并进行修正。而这里的轨道模型与预测数据就被称为星历(ephemeris)

●用户段:所有可以接收卫星信号并根据至少四颗卫星的时间和轨道位置输出位置的设备都可以称之为用户端,主要包含信号接收天线,可处理该信号并输出位置信息的接收与定位模块。其中有采用基准站与流动站参照提高定位精度的定位模块,也就是RTK。目前,随着自动驾驶与智能物联网等技术的发展,高精度定位发展也越发迅猛,对定位精度与定位效果测试的需求也越来越多。

GNSS的工作原理

GNSS 定位基于三角测量原理,依赖于对接收器与每颗可见卫星之间的距离的估计,即三点定位法,空间中三个圆的交点即是定位位置(实际上数学问题中三个圆的交点可能不止一个,但是剩余的都会被视作异常,如不在地球表面等),从这个角度讲,定位最少需要三颗卫星。但是,实际应用中有所不同:因为GNSS信号需要传播的距离非常远,期间存在大量干扰与削弱,因此统一的时间参考误差极大,所以实际应用中会将时间作为第四个变量,接收器参考与卫星机载时钟之间的时间差。

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