【传感器介绍】---GNSS

　　什么是GNSS GNSS（Global Navigation Satellite System）即全球导航卫星系统，它泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的Beidou、欧盟的Galileo等。

　　也就是说，卫星定位系统有多个，统称为GNSS，而我们平时所说的GPS只是GNSS中的一种，是目前最成熟、覆盖面最广、定位精度最高的一种卫星定位系统，我们日常所用的手机等设备主要靠GPS来定位的。

　　GNSS的作用是定位和导航。准确来说，它还有一个普通人不太注意的功能，那就是授时。

　　GNSS的定义：

　　全球导航卫星系统，是能在地球表面或近地空间的任何地点，为用户提供全天候的三维坐标、速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。

　　看明白了吧，三维坐标、速度、时间信息，是GNSS的必备功能。这三个信息，我们通常称之为PVT（Position Velocity and Time）。

　　GNSS的工作原理

　　众所周知，地球表面的任何一个位置，都有它的三维坐标，也就是经度、纬度和高程。它头顶上的GNSS卫星，也有自己的三维坐标。

　　一个公式里有4个未知数（x,y,z,t），这个公式是解不出来滴。

　　也就是说，再找3个卫星的坐标值，组成4个四元方程，就OK了。

   　这就是为什么，一个用户终端要想解算出自己的准确位置，必须要有至少4颗卫星。

　　GNSS的关键技术

　　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。

　　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。

　　GNSS的应用场景

　　GNSS目前能够满足大部分的行业应用需求，例如交通、水利、减灾、海事、勘探、建筑等领域，尤其随着车联网行业发展，5G对车联网的重要意义，GNSS定位导航服务，同样是车联网发展的必备条件。