GNSS的关键技术是什么

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发布时间:2021年11月15日
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虽然GNSS的工作原理看似简单,但真正想要把这个系统做好,是非常困难的。

衡量一个GNSS系统是否足够优秀,主要看它的精度、速度和灵敏度。这个速度,主要是指从启动定位设备到首次正常定位所需的时间,也称为TTFF(Time to First Fix)。

影响GNSS定位精度的主要原因,是误差。误差既来自系统的内部,也来自外部。例如穿透电离层和对流层时产生的误差,还有卫星高速移动产生的多普勒效应引起的误差,以及多径效应误差、通道误差、卫星钟误差、星历误差、内部噪声误差等等。

这些误差,有些是可以完全消除的,也有些是无法消除或只能部分消除的。消除水平的高低,直接决定了系统的准确性和可靠性。

为了更好地消除误差、提高反应速度,GNSS会引入一些天基或陆基的辅助手段。结合辅助手段的GNSS,也被称为A-GNSS。A就是Assisted,“辅助”的意思。

现在比较常用的,是通过陆基的移动通信网络,传送增强改正数据,提供辅助信息,加强和加快卫星导航信号的搜索跟踪性能和速度,缩短定位时间,提高定位精度。

除了A-GNSS之外,GNSS还引入了一些关键技术,帮助提升系统性能。

RTK

首先是RTK技术。

RTK(Real-time kinematic),称为实时动态差分法,又称为载波相位差分技术,是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法,包括传统RTK和网络RTK。

传统RTK模式,只有一个基准站。网络RTK模式,有多个基准站。

以网络RTK为例,多个基准站会采集监测数据发给控制中心,控制中心针对数据进行粗差剔除后,再进行解算,并最终将改正信息发给用户。

网络RTK的覆盖范围很快,可以距离用户上百公里。而且,网络RTK拥有更高的精度和稳定性。

然后是惯性导航技术。

GNSS卫星定位虽然方便,但容易受客观条件的影响。例如隧道、森林等路段,GNSS信号容易中断。此时,就需要临时采用其它的辅助手段。

航位推算(DR,Dead Reckoning),就是一种自主式的惯性导航技术。通过采用加速度传感器和陀螺仪传感器,结合一些专用算法,它可以根据用户终端(例如车辆)的初始位置信息以及传感器获得的信息,推算出用户终端在盲区位置的高精度导航数据。

DR和GNSS有很强的互补性,一方面DR可以帮助补盲,另一方面GNSS也能对DR进行实时纠偏,帮助DR推测出更准确的位置。

此外,就是双频技术。

所谓双频,很好理解,就是GNSS模组同时支持多个不同GNSS系统的不同频段,以此增强信号的接收能力。

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