测试导航卫星软件,全球导航卫星应用GNSS的原理和用途

开车到一个路不熟悉的地方，怎么办？有GPS车载导航系统。要是没有开车呢，也好办，兜里揣一个带GPS导航功能的手机，装上手机地图，这样也不会迷路。

GPS即全球定位系统(英语：Global Positioning System)，是属于美国建设、维护的卫星导航系统，也是目前应用最广泛的卫星导航系统。今天就来跟大家谈谈卫星导航系统吧。

全球卫星导航系统(英语：Global Navigation Satellite System,通常简称GNSS)是利用卫星来测量物体位置的系统。已经运行的卫星导航系统除了大家熟知的GPS，还有俄罗斯的全球导航卫星系统(GLONASS)和中国的北斗导航系统。

GNSS主要由卫星星座、地面控制部分和服务终端三大部分组成。GNSS的卫星星座一般由若干颗卫星组成，卫星轨道也有两种类型，GPS和GLONASS的卫星位于近圆轨道上，我国的北斗卫星位于地球同步轨道上。地面控制部分是维护系统正常运转的地面设施。服务终端就是用户使用的各种接收机设备，如前面的车载GPS系统的GPS部分、手机GPS系统等。

GNSS导航系统是如何进行导航定位的呢？我们先了解一个测绘学的术语——后方交会，后方交会是根据已知位置确定新位置的常用测量方法。如图1，.我们将测量设备放在一个未知的位置(新点)，通过测量到已知点(既知点)距离，可以得出该位置的坐标。

大家可以看出来，地面上的后方交会测量有很多缺点。一是光电仪器的测量范围很小；二是视线容易被遮挡，观测条件易天气影响；三是测量效率低，移动不方便，不能实时定位。

有人就想了，要是能把这些已知点放在天上就好了。真是个好主意，于是就有了GNSS，这些已知点就是天上的导航卫星，而需要确定就是地面上接收机的位置。接收机从接收到的卫星信号，可以确定出接收机到卫星之间的距离。但是这里也有个问题，一般情况下，导航卫星是运动着的，如GPS卫星在两万多公里高的轨道上运行，那位置还是已知的吗？不用担心，导航卫星虽然位置实时变化，但它每一个时刻的位置，都可以由卫星信号获得。

GNSS的用途，除了前面提到的车载导航、手机导航之外，还多着呢。

在军事上，装备了GNSS的导弹可以精确制导、巡航，实现指哪打哪的功能；

远洋船舶、飞机上都装有GNSS系统；

车辆防盗系统里面一个很重要的部分就是GNNS，通过这个设备可以实现对车辆的追踪；

儿童、老人以及宠物的防走失系统；

在农业机械上安装GNSS设备，可以实现自动化的精确农业；

卫星定轨方面，比如CHAMP、GRACE、GOCE这三颗重力卫星都使用了GPS；

精确定时，在天文台、通信系统基站、电视台、电力系统里实现时间的精确确定和同步；

在各种勘察测绘、工程施工里，GPS测量占了主角的位置；

除了上面列举的，只要你想得到，就有GNSS的利用空间。

参考资料来源：

1. 李征航、黄劲松《GPS测量与数据处理》武汉大学出版社 2005

2. 党亚民等《全球卫星导航系统原理与应用》测绘出版社 2007

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