作者:HywelStar
关于GNSS 一些专有名词概述, 关于GNSS 一些定位原理是什么? GNSS 系统中常见的几种系统,对比情况,GNSS 和 GPS 是什么关系? 北斗系统中有什么突出优势?
专用名词:
1. GNSS 概述
GNSS主要包含:
GPS (originally Navstar GPS)- United States BeiDou – China Galileo – European Union GLONASS – Russia
这里需要注意的是,GPS 是属于GNSS 中的一种,同样我国使用的北斗卫星导航系统也是GNSS的一种。
有全球卫星导航系统,还有一些是区域导航系统 RNSS (regional navigation satellite systems),目前代表有:
IRNSS – India (also known as NavIC) QZSS – Japan
1.1 GNSS 主要作用
GNSS 的研发主要用于两种功能:
位置的确定:物体的位置指的是维度,经度,高度。
授时:由于GNSS 卫星采用高精度时钟,GNSS 接收器就会将其内部(精度低得多)时钟与卫星时钟同步。
GNSS 卫星采用原子钟,原子钟里的元素有氢(Hydrogen)、铷(rubidium)、铯(Cesium)等,这种钟的稳定程度很高,误差可以达到2000万年一秒。在当前全球四大卫星导航系统中,美国GPS采用了铯原子钟和铷原子钟结合的方式。欧盟的伽利略、俄罗斯的三代格洛纳斯以及我国建设的北斗三号,均采用铷原子钟和被动型氢原子钟相结合的授时方式。
1.2 四大GNSS 概述
1.2.1 GPS
全球定位系统(英文:Global Positioning System,GPS)由美国政府管理,是最早、最著名的GNSS系统。最初的用途是作为定位和定位系统用于军事目的,后来GPS被开放给民用和商业用途。一共有24颗卫星,可提供全球覆盖。是目前使用最旧已经最成熟的全球卫星导航系统,
1.2.2 BeiDou
北斗卫星导航系统又称为BSD(BeiDou Navigation Satellite System),还有另外一个英文名称:Compass(中国卫星导航系统), 是我国自主研发的卫星导航系统,能够为全球提供全天候,全天时,高精度的定位,导航和授时服务。北斗系统发展共有三代,自第二代开始的北斗系统被正式称为“北斗卫星导航系统”。
北斗三号系统(第三代北斗系统)由三种不同轨道的卫星组成,包括24颗地球中圆轨道卫星(覆盖全球),3颗倾斜地球同步轨道卫星(覆盖亚太大部分地区)和3颗地球静止轨道卫星(覆盖中国)[6]。北斗三号于2018年提前开放了北斗系统的全球定位功能。北斗三号系统于2020年7月31日完整开通[8]。
1.2.3 GLONASS
1.2.4 Galileo
1.3 GNSS 各大系统对比
从表中看北斗全球定位系统是卫星数工作最多,达到35颗,一个是为了精度,覆盖范围,还有考虑到冗余度。
这里留一个小疑问:
截止发稿前(2024-8-11),从官网数据得到我国已经成功发射第五十七颗、五十八颗北斗导航卫星,那为什么现在北斗只是使用上35颗卫星定位?
上图GNSS系统所在高度。
2. GNSS 系统结构
GNSS 系统是如何设计,需要哪些主要组成部分才能达到一个定位的功能。
GNSS 系统主要包括三大部分:空间部,控制部分和用户部分。大多数人接触比较多是用户部分,无论是用来定位还是开发,都是接触这部分比较多。
空间部分:主要是定位卫星,比如GPS 卫星,北斗卫星这样。它内部还有几个原子钟保证时间的精准性,将会不停发送信号到地面。
控制部分:地面站作为卫星的控制中心,也是监测中心,需要对卫星的工作状态健康程度进行监控,另外还可以对卫星进行一些控制。
用户部分:用户设备的手机,导航设备,飞机上的定位等等使用。
2.1 定位原理简介
3. 总结
http://www.beidou.gov.cn/
https://www.gps.gov/systems/gps/space/ https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BC%BD%E5%88%A9%E7%95%A5%E5%AE%9A%E4%BD%8D%E7%B3%BB%E7%B5%B1
https://www.e-education.psu.edu/geog862/print/l10.html
https://www.gsc-europa.eu/sites/default/files/sites/all/files/Galileo_OS_SIS_ICD_v2.1.pdf https://pocketnow.com/gps-galileo-glonass-bds-qzss-satellite-navigation-explained/ https://www.e-education.psu.edu/geog862/print/l8.html