GNSS 与 GPS 技术:了解关键差异

GNSS 和 GPS 携手合作以提高准确性和效率。

今天的导航系统已经成为每个人生活中必不可少的一部分。 这些技术广泛应用于不同行业,以实现更准确的读数。

现代导航技术不仅有助于理想地测量距离和角度,而且还专门在各个行业中使用这些测量。

测绘行业是最先使用 GPS 技术的行业之一,这种技术更准确、更快,并且需要的人力资源更少。

土方公司经常使用地面控制和无人机来指导工地提高效率和生产力。

虽然卫星导航最初用于军事应用,但这些技术的用例在当今时代变得越来越大。 它包括跨多个细分市场的私营和公共部门,例如建筑、科学等。

你们中的大多数人可能都熟悉 GPS。 它可以让您在探索一个陌生的地方时花费大量时间。 但是,GNSS 是一个较少使用的术语。

在本文中,我将让您熟悉 GNSS,并探讨 GPS 和 GNSS 之间的区别。 最后,我们将讨论哪个更灵活、更可靠、更准确,适合您的用例。

开始了!

什么是全球导航卫星系统?

GNSS 代表全球导航卫星系统,其中不同的国家运营着许多卫星。 这样做是为了提供来自太空的信号并将时间和定位数据传输到位于地球上的 GNSS 接收器。 接收器进一步使用这些数据来确定您的精确位置。

环绕地球运行的多颗卫星称为星座; 因此,GNSS 也指卫星星座。 可用于交通、空间站、铁路、公共交通、公路、海运、航空等。

导航、定位和授时在土地测量、应急响应、采矿、精准农业、金融、执法、科学研究、电信等领域至关重要。 GNSS 的性能可以使用基于区域卫星的增强系统(例如欧洲地球同步导航覆盖服务 (EGNOS))来提高。

GNSS 示例:美国的 NAVSTAR GPS、欧洲的伽利略、中国的北斗导航卫星系统和俄罗斯的 Global’naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema (GLONASS)。

EGNOS 通过提供有关信号完整性的数据和纠正信号测量误差,帮助提高 GPS 信息的可靠性和准确性。 嗯,实际性能是通过四个主要标准来评估的:

  • 准确度:它是测量的速度、时间或位置与实际速度、时间或位置之间的差异。
  • 连续性:它表示系统是否在没有任何中断的情况下运行。
  • 完整性:系统在定位数据和警报中提供置信度阈值的能力在这种情况下是完整性。
  • 可用性:信号满足准确性、连续性和完整性标准所需的时间百分比在此上下文中称为“可用性”。

GNSS 技术至少需要四颗卫星才能通过复杂的三边测量计算您的位置。 如今,三个部分定义了太空中的卫星。

这些被认为是 GNSS 技术的重要组成部分:

  • 空间段:空间段定义了在地球表面上方 20,000 至 37,000 公里之间运行的星座。
  • 控制段:控制段是遍布全球的数据上传站、监控站和主控站的网络。
  • 用户段:用户段描述了从卫星接收信号并根据卫星的轨道位置和时间输出位置的设备。
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什么是全球定位系统?

全球定位系统 (GPS) 是一种无线电导航系统,用于在空中、陆地和海上确定准确的位置、速度、时间等,而不受天气条件的影响。

GPS最初是由美国国防部于1978年作为原型开发的。 它于 1993 年完全投入使用,整个星座由 24 颗卫星组成。

GPS归美国政府所有,由美国太空部队运营。 有了 GPS,不仅军事官员,而且全世界的商业或民用用户都从中受益。 尽管美国创建并控制了 GPS,但每个拥有 GPS 接收器的人都可以使用它。

GPS 是一种 GNSS 技术,可为 GPS 接收器提供时间和地理位置数据。 它不需要任何用户传输数据,但可以在任何具有良好互联网连接的设备上灵活运行。

在技​​术方面,推进新概念是每个人的首要任务。 因此,对现有系统的技术需求导致 GPS 现代化。 它实现了下一代运行控制系统和 GPS block IIIA 卫星。

GPS由三部分组成——卫星、接收器和地面站。 让我们来看看每个的功能:

  • 卫星:它就像星座中的星星一样发出信号。
  • 地面站:它使用雷达来确保卫星处于我们认为的位置。
  • 接收器:它是您可以在手机、汽车等中找到的一种设备,它总是从卫星中寻找信号。 此外,它还决定了您离您想了解的位置有多远。

GNSS 与 GPS:工作

全球导航卫星系统如何工作?

GNSS 的设计和年龄各不相同,但操作是相同的。 卫星在 L 波段发射两个波,即 L1 和 L2。 这些载波将数据从卫星传输到地球。

GNSS 接收器由两部分组成——一个是天线,另一个是处理单元。 两个单元的工作原理都很简单。 天线接收来自卫星的信号,而处理单元感测信号。 它需要至少四颗卫星来收集准确的信息来确定位置。

GNSS 卫星每 11 小时 58 分 2 秒绕地球运行一次。 每颗卫星都能够传输包含稳定时间戳和轨道细节的编码信号。 这些信号包含接收器需要计算卫星位置并相应调整以实现准确定位的信息。

接收端计算信号接收时间与广播的时间差,计算出精确距离。 它以高度、经度和纬度的形式给出结果。

GPS如何工作?

GPS 通过三边测量技术工作,该技术收集来自卫星的信号以向用户提供输出位置信息。 环绕地球运行的卫星发送信号,由位于地球表面附近或地球表面上的 GPS 可读设备读取和解释。

GPS 设备必须读取至少四颗卫星的信号才能准确定位。 每颗卫星每天绕地球两次,并发送独特的信号、时间和轨道参数。

由于 GPS 设备会提供与卫星的距离信息,因此单个卫星将无法提供准确的位置。

与 GNSS 星座一样,GPS 也包括三个部分:空间、控制和用户。

  • 太空部分:太空部分由美国太空部队运营的 30 多颗在轨卫星组成。 这些卫星可以广播无线电信号以监测和控制地球上的站。
  • 控制部分:GPS 控制部分包括备份、多个监测站、专用地面天线和全球主控。 这可确保 GPS 卫星运行良好并在正确的位置运行。
  • 用户群:用户群是指所有依靠 GPS 卫星测量位置、导航和时间的人。
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GNSS 与 GPS:优点和局限性

全球导航卫星系统的优势

现在,我们知道了 GNSS 一词,它涵盖了来自不同国家的三颗或更多颗卫星,为您提供正确和准确的信息。 以下是 GNSS 的一些好处:

  • 所有全球导航系统每时每刻都可用。 如果一个由于大气条件而无法工作,另一个将以同样的方式提供帮助。 因此,GNSS 提供了更多的可用性和对接收器信号的访问。
  • 您将获得准确的时序数据,进一步用于开发高精度的物联网网络。
  • 由于它是一个卫星星座,它改进了导航解决方案,增强了 TTFF,这意味着 Time to First Fix。
  • 它通过向您的设备提供位置准确性来节省金钱和时间。
  • 您将在每个位置获得不间断的连接,例如广阔的森林、洞穴、人口稠密的地方等。
  • GNSS 接收器会自动从导航列表中删除故障卫星,为您提供最佳解决方案。

GNSS 的局限性

以下是 GNSS 的一些限制:

  • 每次使用 GNSS 系统来支持精确进近时,都需要增强系统。
  • 垂直精度超过10米。
  • 部署增强系统以满足可用性、准确性、连续性和完整性要求。
  • 它影响飞机运营商、飞行员、空中交通服务、监管人员等。
  • 导航的安全性取决于数据库的准确性。

GPS的优势

  • 使用起来很简单
  • 低成本
  • 100% 覆盖地球
  • 由于其准确性,您可以节省燃料
  • 您可以使用 GPS 技术查找附近的酒店、加油站、商店等。
  • 很容易集成到您的设备中
  • 它为您提供可靠的跟踪系统

GPS 的局限性

  • GPS 芯片会耗尽设备中的所有电池电量。
  • 它不会穿透坚固的墙壁。 这意味着用户不能在室内或水下使用该技术。
  • 精度取决于卫星的信号质量。
  • 当卫星数量有限时,位置会发生变化。
  • 在地磁风暴或其他大气条件下,您将无法访问该位置。
  • 土地测量设备需要晴空视野才能接收信号。
  • 有时,不准确可能会向您显示另一个无效的方式或位置。

GNSS 与 GPS:应用

全球导航卫星系统的应用

GNSS 技术最初是在 20 世纪开发的,旨在帮助军事人员。 随着时间的推移,该技术可以应用于许多应用:

  • 在制造过程中,汽车配备了显示移动地图、位置、方向、速度、附近餐馆等的 GNSS。
  • 空中导航系统使用移动地图显示。 它还连接到自动驾驶仪进行路线导航。
  • 船舶和船只使用 GNSS 来定位海洋和湖泊。 它也用于船只的自动转向装置。
  • 用于建筑、精准农业、采矿等的重型设备使用 GNSS 技术来引导机器。
  • 骑自行车的人在巡回赛和比赛中使用 GNSS。
  • 登山者、普通行人和徒步旅行者使用这项技术来了解他们的位置。
  • GNSS 技术也可用于视障人士。
  • 航天器使用这种技术作为导航工具。

GPS的应用

GPS在全球有许多应用。 让我们找出其中的一些。

  • 航空业使用 GPS 为乘客和飞行员提供飞机的实时位置。
  • 海洋工业为船长提供准确的导航应用。
  • 农民在他们的农业设备上使用 GPS 接收器。
  • 测量
  • 军队
  • 金融服务
  • 电信
  • 重型车辆引导
  • 社交活动
  • 定位位置
  • 附近地点
  • 寻宝
  • 独自旅行
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等等。

GNSS 与 GPS:差异

我们都知道 GPS 是帮助查找任何位置、餐厅、地址等的首选工具。 您甚至可以与他人分享您现在或实时的位置。 通过 GPS,我们可以访问位置,但在信号受到干扰时,您将无法访问位置或信息。

GNSS 是一个与 GPS 具有类似操作的术语,但即使在干扰期间也可以更灵活、更可靠地访问这些位置。 它包括 GPS、百度、伽利略、GLONASS 和其他星座系统。 这就是为什么它被称为国际多星座卫星系统。 您可以说 GNSS 使用来自不同国家的多个 GPS 卫星来导航准确位置。

让我们从某些方面深入挖掘这些技术之间的主要区别。

CriteriaGNSSGPSOrbital Altitude它结合了各种卫星的轨道高度,例如GLONASS的19,100公里和GPS的20,200公里。GPS卫星以20,200公里或10,900海里的高度在地球表面上方飞行,每12小时提供更精确的信息。 您将获得厘米或毫米级别的精度。它提供的信息不太精确,因为它可能会因大气条件、信号阻塞等而波动。它记录的精度为 4.9m 到 16ft。Origin CountryGNSS 系统包括来自美国,俄罗斯的 GLONASS,欧洲的伽利略,中国的北斗是美国开发的一种 GNSS 系统。卫星它有 GPS 的 31 颗卫星,GLONASS 的 24 颗卫星,伽利略的 26 颗,北斗的 48 颗卫星有 21 颗卫星轨道周期各种导航系统的周期为:
格洛纳斯:11 小时 16 分钟
伽利略:14小时5分钟
北斗:12小时38分钟
NAVIC:23小时56分钟它在圆形轨道上飞行,周期为12小时或每天两次状态每个导航系统的状态不同,例如GLONASS正在运行,北斗有22颗运行卫星等等。GPS的状态是运行信号的GNSS 的功率电平为 125 dBm,根据不同国家的卫星而有所不同。 信号强度恒定为 125 dBm。

GNSS 提供了更准确的数据,因为它结合了来自不同国家的各种卫星的信息。 另一方面,GPS 是由美国政府控制和维护的特定数据提供者。

结论

GPS 是 GNSS 的一种,它是第一个全球导航卫星系统。 通常,GPS 常用于描述卫星导航系统。 两者的操作方式相同,但工作方式不同。

GNSS 和 GPS 用于需要精确和连续可用时间和位置信息的多个领域,例如交通运输、海上导航、移动通信、农业、田径等等。

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