GNSS vs GPS 技术：了解关键差异

GNSS和GPS联手提高精确度和效率。

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的行业，以实现更准确的测量结果。

现代导航技术不仅有助于理想地测量距离和角度，还在各个行业中独家使用这些测量结果。

制图和测量行业是最早使用GPS技术的行业，其更准确、更快速且需要较少人力资源。

地面控制和无人机经常被土木工程公司使用，以指导工地实现更高的效率和生产力。

尽管卫星导航最初用于军事应用，但这些技术在当前时代的应用案例变得更加广泛。这包括了建筑、科学等多个市场领域的私营和公共部门。

大多数人可能对GPS比较熟悉。在探索陌生地方时，它可以节省您很多时间。然而，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，我们将讨论哪个对您的用例更具灵活性、可靠性和准确性。

让我们开始吧！

什么是GNSS？

GNSS代表全球导航卫星系统，其中不同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向地球上的GNSS接收器传输时间和位置数据。接收器进一步使用这些数据来确定您的精确位置。

绕地球运行的多颗卫星被称为星座；因此，GNSS还指的是卫星星座。它可以在交通运输、空间站、铁路、公共交通、道路、海上、航空等领域使用。

导航、定位和时间在土地测量、应急响应、矿业、精确农业、金融、执法、科学研究、电信等领域中至关重要。通过使用区域卫星增强系统（如欧洲地球同步导航覆盖服务）可以提高GNSS的性能。

GNSS的示例：美国的NAVSTAR GPS、欧洲的伽利略、中国的北斗卫星导航系统和俄罗斯的全球导航卫星系统。

EGNOS通过提供有关信号完整性的数据并纠正信号测量误差来提高GPS信息的可靠性和准确性。实际性能通过四个主要标准来评估：

• 准确性：测量速度、时间或位置与实际速度、时间或位置之间的差异。
• 连续性：系统是否能够在没有任何中断的情况下运行。
• 完整性：系统提供定位数据并警告的置信度阈值。
• 可用性：信号需要满足准确性、连续性和完整性标准的时间百分比。

GNSS技术需要至少四颗卫星通过复杂的三边测量计算来计算您的位置。如今，空间中的卫星由三个部分定义。

这些被视为GNSS技术的重要组成部分：

• 空间分段：空间分段定义了在地球表面上方20,000到37,000公里之间轨道运行的星座。
• 控制分段：控制分段是全球范围内的数据上传站点、监测站点和主控站点的网络。
• 用户分段：用户分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。

什么是GPS？

全球定位系统（GPS）是一种无论天气条件如何都可用于空中、陆地和海上的无线导航系统，用于确定准确的位置、速度、时间等。

GPS最早于1978年由美国国防部开发为原型机，1993年成为完全运行的系统，包括24颗卫星。

GPS归美国政府所有，由美国太空部队运营。通过GPS，不仅军方官员，而且全球的商业或民用用户都受益。尽管美国创造并控制GPS，但每个带有GPS接收器的人都可以使用。

GPS是一种提供时间和地理位置数据给GPS接收器的GNSS技术。它不需要任何用户传输数据，但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的现代化。它实施了下一代操作控制系统和GPS block IIIA satellites。

GPS由卫星、接收器和地面站三部分组成。让我们了解每个部分的功能：

• 卫星：它像星座中的星星一样发出信号。
• 地面站：它使用雷达确保卫星在我们认为的位置上。
• 接收器：它是您手机、汽车等设备上的设备，始终寻找来自卫星的信号。此外，它确定您与想要了解的位置的距离。

GNSS与GPS：工作原理

GNSS如何工作？

GNSS在设计和年龄上有所不同，但操作方式相同。卫星以L频段（L1和L2）发送两种波。这些载波波段将数据从卫星传输到地球。

GNSS接收器由两部分组成，一部分是天线，另一部分是处理单元。这两个单元的工作原理很简单。天线接收来自卫星的信号，而处理单元感知信号。为了确定位置，它需要至少四颗卫星收集准确的信息。

GNSS卫星每11小时、58分钟和2秒绕地球一圈。每颗卫星都能够发送包含稳定时间戳和轨道详细信息的编码信号。这些信号包含接收器计算卫星位置所需的信息，并进行相应的调整以实现准确定位。

接收器计算信号接收时间与广播时间之间的时间差，以计算精确距离。它以高度、经度和纬度的形式给出结果。

GPS如何工作？

GPS通过三边测量技术从卫星收集信号并向用户提供输出位置信息。绕地球运行的卫星向地球附近或表面上的GPS可读设备发送信号以进行阅读和解读。

为了获得准确的位置，GPS设备必须从至少四颗卫星接收信号。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设备提供的是与卫星的距离信息，单个卫星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。

• 空间部分：空间部分由美国空军操作的30多颗卫星组成。这些卫星可以广播无线电信号以监控和控制地球上的站点。
• 控制部分：GPS控制部分包括备用、多个监控站点、专用地面天线和全球主控。这确保了GPS卫星的正常运行和正确的轨道位置。
• 用户部分：用户部分指的是依赖GPS卫星进行位置、导航和时间测量的所有人。

GNSS与GPS：优势和限制

GNSS的优势

现在，我们知道了GNSS这个术语，它涵盖了来自不同国家的三颗或更多卫星，为您提供正确和准确的信息。以下是GNSS的一些优点：

• 所有全球导航系统都可以随时使用。如果由于大气条件而导致一个系统不工作，另一个系统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的信号访问。
• 您将获得精确的时间数据，用于开发高精度网络。
• 由于它是一组卫星，它改善了导航解决方案，提高了TTFF（首次定位时间）。
• 它通过为您的设备提供位置准确性来节省时间和金钱。
• 您将在各种地点（如广袤森林、洞穴、人口密集的地方等）获得不间断的连接。
• GNSS接收器会自动从导航列表中删除故障的卫星，以为您提供最佳解决方案。

GNSS的限制

以下是GNSS的一些限制：

• 每次使用GNSS系统支持精密进近时，都需要增强系统。
• 垂直精度超过10米。
• 增强系统的部署是为了满足可用性、精度、连续性和完整性要求。
• 它会影响到飞机运营商、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

• 使用简单
• 成本低
• 覆盖全球100%
• 由于其准确性，可以节省燃料
• 您可以使用GPS技术找到附近的酒店、加油站、商店等。
• 它易于集成到您的设备中
• 它为您提供了可靠的追踪系统

GPS的限制

• GPS芯片会耗尽设备的所有电量。
• 它无法穿透实心墙壁。这意味着用户无法在室内或水下使用该技术。
• 位置精度取决于卫星信号的质量。
• 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，您将无法获取位置信息。
• 土地测量设备需要一个清晰的天空视野来接收信号。
• 有时，不准确性可能会显示出另一种无效的路径或位置。

GNSS与GPS：应用

GNSS的应用

GNSS技术最初是在20世纪为军事人员开发的。随着时间的推移，该技术在许多应用领域得到应用：

• 在制造过程中，汽车配备了显示移动地图、位置、方向、速度、附近餐馆等信息的全球导航卫星系统（GNSS）。
• 航空导航系统使用移动地图显示，还与自动驾驶仪相连以进行航线导航。
• 船舶使用GNSS定位海洋、海湾和湖泊，也用于船只的自动舵装置。
• 建筑、精密农业、采矿等领域使用GNSS技术来指导重型设备的操作。
• 骑行者在旅行和比赛中使用GNSS。
• 登山者、普通行人和远足者使用该技术来确定自己的位置。
• GNSS技术也可用于视障人士。
• 航天器使用该技术作为导航工具。

GPS的应用

GPS在全球范围内有许多应用。让我们了解其中一些。

• 航空业使用GPS为乘客和飞行员提供飞机的实时位置。
• 航海业为船长提供精确的导航应用。
• 农民在农业设备上使用GPS接收器。
• 测量
• 军事
• 金融服务
• 电信
• 重型车辆导航
• 社交活动
• 位置定位
• 附近地点
• 寻找宝藏
• 独自旅行

等等。

GNSS与GPS的区别

我们都知道GPS是帮助找到任何位置、餐馆、地址等的工具。你甚至可以与他人分享你的当前或实时位置。通过GPS，我们可以访问位置，但在信号干扰时，你将无法访问位置或信息。

GNSS是一个与GPS类似的术语，但在信号干扰时可以更灵活、可靠地访问位置。它包括GPS、百度、伽利略、GLONASS和其他星座系统。因此，它被称为国际多星座卫星系统。可以说GNSS使用来自各个国家的多个GPS卫星来导航准确的位置。

让我们根据一些方面深入了解这些技术之间的主要区别。

准则	GNSS	GPS
轨道高度	它结合了不同卫星的轨道高度，例如GLONASS的19,100公里和GPS的20,200公里。	GPS卫星飞行在地球表面以上20,200公里或10,900海里的高度，周期为12小时。
精度	它提供更精确的信息，结果可以达到厘米或毫米的级别。	由于大气条件、信号屏蔽等原因，它提供的信息不太精确，精度记录为4.9米至16英尺。
原产国	GNSS系统包括来自美国的GPS、来自俄罗斯的GLONASS、来自欧洲的Galileo和来自中国的BeiDou。	它是一种在美国开发的GNSS系统。
卫星	它有31颗GPS卫星、24颗GLONASS卫星、26颗Galileo卫星和48颗BeiDou卫星。	它有21颗卫星在轨道上。
周期	各种导航系统的周期为： GLONASS：11小时16分钟 Galileo：14小时5分钟 BeiDou：12小时38分钟 NAVIC：23小时56分钟	它以12小时或每天两次的周期在圆形轨道上飞行。
状态	每个导航系统的状态不同，例如GLONASS是可操作的，BeiDou有22颗运行卫星等。	GPS的状态是可操作的。
信号	GNSS的功率水平为125 dBm，根据各国卫星的不同而有所不同。	它的信号强度恒定为125 dBm。

GNSS通过结合来自各个国家的各种卫星的信息，提供更准确的数据。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是一种GNSS系统，是第一个全球导航卫星系统。总体上，GPS通常用来描述卫星导航系统。两者在操作上是相同的，但在工作方式上有所不同。

GNSS和GPS在多个领域中被用于需要精确和连续可用的时间和位置信息的应用，例如交通运输、海洋导航、移动通信、农业、体育等等。

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