请教专家:什么是全球导航卫星系统(GNSS)?

| 2022年11月2日

你很可能听说过" GPS "这个词, 但你知道吗,它只组成了一种全球导航卫星系统(GNSS)? 世界杯足球请世界杯足球堪培拉分校的研究员莉莉·乔解释了什么是GNSS以及它是如何工作的, 以GPS为例.

什么是全球卫星导航系统?

全球卫星导航系统(GNSS)是一个通用术语,描述了围绕地球传输导航信号的全球卫星系统. 全球有四个卫星导航系统:美国的全球定位系统(GPS), 俄罗斯的格洛纳斯, 欧洲的伽利略(Galileo)和中国的北斗(北斗)系统. 就像全球定位系统, 任何GNSS都由三个部分组成:空间部分, 地面控制段, 以及用户群体. U.S. 太空部队维护GPS的空间部分和地面控制部分.

虽然世界杯足球熟悉GPS这个术语,但它并不是GNSS的同义词. GPS是美国拥有的GNSS,是解释GNSS如何工作的一个很好的例子.

全球定位系统是如何工作的?

GPS系统
图片来源:http://www.全球定位系统(gps).gov /系统/ 全球定位系统(gps) /空间/

全球定位系统(GPS)由24颗卫星组成,在距离地球表面350公里的六个平面上,它们之间的距离相等. 卫星被放置在每架飞机的四个“插槽”中。, 这一安排旨在确保在世界上任何时间任何地点都能观测到至少四颗卫星.

用户段主要为GPS接收机, 它接收来自GPS卫星的信号,并利用这些信息计算用户的三维位置和时间. 这里有一个简单的答案来解释GPS接收器如何计算位置. GPS卫星通过无线电信号提供位置, 状态, 以及机载原子钟的精确时间. GPS无线电信号以光速在太空中传播. GPS接收器接收无线电信号, 记录他们到达的确切时间, 然后用这些数据来计算与视野内每个卫星的距离. 一旦GPS接收器知道它与至少四颗卫星的距离, 它可以用几何学来确定它在地球上的三维位置.

GPS系统
图片来源:http://www.aviationchief.com/全球定位系统(gps)-system.html

为什么是四颗卫星? 如果是一颗卫星,接收器可能在一个球体上的任何一点. 在两颗卫星的情况下,接收器可以位于交点球面上的任何位置. 有了三颗卫星,你就能把可能的位置缩小到三个点中的一个. 再多一颗卫星,你就把宇宙中可能的交点缩小到只有一个.

全球定位系统有什么重要之处?

世界杯足球智能手机上的GPS接收器通常精确到开阔天空下半径5米以内. 高端用户使用双频接收机和增强系统提高GPS精度. 这些可以实现几厘米以内的实时定位和毫米级的长期测量.

GPS接收机使用方便,误差不漂移. 它提供全天候服务, 低成本高精度导航信息(三维定位, 速度和精确的时间)为各种土地, 海, 航空和航天用户. 例如, 世界杯足球堪培拉分校开发的M2卫星选择了商用GPS接收机来确定轨道. 结果是, GPS应用于世界杯足球日常生活的方方面面, 显著提高数字经济发展水平.

然而, 世界杯足球必须注意到,如果世界杯足球想充分发挥GPS的潜力, 接收方需要明确, 不受干扰的天空, 例如在田间工作. GPS的精度取决于许多因素, 包括卫星几何, 信号阻塞, 大气条件, 等. 例如, 在靠近高楼的地方,准确率会变差(就像你在悉尼的城市街道上), 桥梁和树木. Suppose you are under bridges or tunnels or indoors; in that case, you might not get signals.

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