GNSS与GPS/北斗指的是什么

GPS和北斗是什么,相信大家多少都明白指的是什么,北斗全球定位系统的组网成功是民族幸事,不可不知,而gnss却是一头雾水,脑海中根本没有这个概念。

GPS,也就是全球定位系统,最初由美国研制的基于人造卫星的无线电导航定位系统,海陆空全方位三维导航系统。北斗则是我国开发的全球定位系统,欧盟诸国也合作开发了伽利略(Galileo)定位系统,俄罗斯也开发了名为格洛纳斯系统(GLONASS)导航系统。

日本和印度也相继开发了准天顶卫星系统(QZSS)和印度区域导航卫星系统(IRNSS),这两套定位系统覆盖地区达不到全球。加拿大、尼日利亚、澳大利亚以及南美一些国家也开发了各自的定位系统。

而GNSS是英文Global Navigation Satellite System)全球卫星导航系统的简称,是对北斗、GPS、格洛纳斯、伽利略系统等卫星导航定位系统的统称,也指代其增强型系统,也可以指代这些定位系统、增强型系统叠加的混合体,一句话,GNSS是指所有卫星导航定位系统, 基于人造卫星导航、覆盖陆、海、空、天、全天候、高精度的位置、速度和时间信息的的无线电导航系统,都可以称之为GNSS。

GNSS分为两种类型,一类是星基增强系统(SBAS),如美国利用地球静止或同步卫星建立的广域增强系统由2~3颗地球静止卫星组成,发射不加密的L1信号从中播发伪距差分校正量、完好性信息和导航信息。

二是地基增强系统(GBAS),具备支持民用航空导航的能力。

GPS模块指的是地面接收卫星信号的设备,通常有信号采集传输模块、DTU模块和APP软件或网页平台组成,捕获卫星信号获取定位信息以Modbus协议方式传输给上位机,可应用于物流、交通、船舶、农业、工程测量、电子围栏等方向上。

GPS模块可接收来自GPS、北斗等导航卫星的信号,支持GPS+北斗双模定位的,属于全球定位系统的应用设备之一,是GNSS的组成硬件。

### GPS/北斗IMU融合原理 #### 组合导航概述 组合导航是一种综合使用多种导航技术的方法,旨在提高定位、定向导航精度。具体而言,该方法通过集成惯性导航系统(INS)、全球导航卫星系统(GNSS),以及其他辅助导航手段来弥补单个系统的局限性[^1]。 #### INS GNSS 的特性对比 - **惯性导航系统 (INS)**:利用加速度计测量载体线运动的加速度以及陀螺仪检测角速率变化,经过积分运算得到位置信息。然而,由于存在累积误差随时间增长的问题,在长时间运行过程中会逐渐失去准确性。 - **全球导航卫星系统 (GNSS)**:包括美国的GPS中国自主研发的北斗系统等,能够在全球范围内提供高精度的位置服务。但是当处于高楼林立的城市峡谷环境或是隧道内时信号可能受到遮挡而无法正常工作。 为了克服上述两种独立方式所面临的挑战,通常采用二者相结合的形式来进行数据处理——即所谓的紧耦合或松散耦合方案: #### 松散耦合 vs 紧密耦合 - **松散耦合**:分别计算来自两个子系统的估计值并将其作为输入传递给另一个模块用于校正目的;此过程相对简单易行但性能有限。 - **紧密耦合**:直接将原始观测资料送入联合状态空间模型中统一求解最优估计量;虽然复杂度有所增加却能显著提升整体表现水平。 对于实际应用中的车辆动态监测场景来说,往往更倾向于选择后者以获得更好的实时性鲁棒性特征。 #### 数据融合算法介绍 在实现上可以借助扩展卡尔曼滤波器(EKF)[^2] 或者无迹变换(UT)为基础构建非线性贝叶斯推断框架完成对多源异构传感信息的有效整合。这类方法不仅考虑到了各部分之间的相互关系还引入了先验概率分布假设使得最终输出更为合理可信。 ```matlab function [X,P]=ekf_predict(X,P,F,Q) % 预测阶段 X=F*X; P=F*P*F'+Q; end function [X,P,K,Z_pred,R]=ekf_update(X,P,H,JH,R,z_meas) % 更新阶段 Z_pred=H*X; S=JH*P*JH'+R; K=P*JH'/S; X=X+K*(z_meas-Z_pred); P=(eye(size(P))-K*JH)*P; end ``` 以上展示了EKF预测更新的核心逻辑片段,其中`X`表示待估参数向量,`P`代表协方差矩阵,其他变量则对应于特定时刻下的转移函数及其雅可比阵列形式。
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