How does GNSS work?

全球导航卫星系统如何工作？

大多数 GNSS（全球导航卫星系统）接收器由两部分组成；

天线和处理单元或接收器。天线是接收卫星信号的地方，而处理单元则是接收器。 全球导航卫星系统 接收器对接收到的信息进行理解，并将其转化为我们所能理解的测量值，如经纬度。

什么是双天线？

在双天线系统中，它们通常被称为 "主 "天线和 "副 "天线。主天线 RT3000 图中的设备内置了两个全球导航卫星系统接收器。虽然全球导航卫星系统接收器承担了所有工作，但其实际测量结果与天线本身的位置有关。

这一点必须牢记，因为天线电缆的长度意味着接收器有时与输出的位置测量值相距甚远。在卫星导航仪和日常 GPS 产品上，这并不重要，因为它们的精度很少超过几米。

什么是全球导航卫星系统段？

必须认识到，位置、速度和高度的计算与天线本身有关，而与接收器无关。要了解全球导航卫星系统的工作原理，我们需要将全球导航卫星系统分成几个部分，并对每个部分稍作了解。由于全球定位系统是人们最熟悉的系统，因此我们只看全球定位系统，并将其分成三个部分：

空间部分
控制部分
用户部分

1) 空间部分

空间部分涉及在轨卫星。2015 年，GPS 卫星群由 32 颗中地球轨道上的非地球静止卫星组成，但并非所有卫星都在运行。每颗卫星每 11 小时 58 分 2 秒运行一次，平均高度为 20200 千米（轨道半径为 26571 千米）。

全球定位系统卫星星座被排列成六个等距的轨道平面，每个平面上不少于四颗卫星。这种安排确保了几乎在任何时候，从地球上的任何一点，都能在地平线上方 15° 处看到至少四颗卫星--尽管实际上卫星数量通常更多。

空间段的功能是什么？

虽然卫星的年龄和设计各不相同，但其工作原理却始终如一。每颗卫星都包含四个基频为 10.23 兆赫的高精度时钟，并不断发射两个 L 波段的载波，以光速传回地球。这些载波被称为 L1 和 L2。

L1 载波频率为 1575.42 MHz（10.23 MHz × 154 = 1575.42 MHz）。
L2 载波的频率为 1227.60 MHz（10.23 MHz × 120 = 1227.60 MHz）。

载波非常重要，因为它能将信息从卫星传回地球，而正是这些信息让我们的接收器能够确定我们的位置。请参阅我们的 GPS 信号页面了解更多详情。

2) 控制部分

控制部分是指位于全球各地（靠近赤道）的一些地面站，用于跟踪、控制和向每颗 GPS 卫星发送信息。

控制段的功能是什么？

这是一个重要的角色，因为每颗卫星的时钟同步至关重要--因为整个系统都依赖于定时。发送到每颗卫星的轨道信息也很重要，因为我们需要它来确定发送信息时卫星所处的位置。所有这些信息都会发送到卫星，然后通过 L1 载波导航信息传送到 GPS 接收机。

3) 用户群体

用户部分是大多数人感兴趣的部分。这部分用户包括任何拥有 GPS 接收器的人或物；卫星导航仪、移动电话、无人机和执法部门。那么它是如何工作的呢？

用户段的功能是什么？

正如我们已经看到的，在我们头顶上方有一个卫星星座，以光速向地球不断发送信息。要了解这些信息如何帮助精确定位我们的位置，需要花费一些时间，但这是基于一个叫做 "三角测量 "的过程。

在深入讨论之前，我们应该纠正一个常见的误解。卫星导航仪或手机内的全球导航卫星系统接收器根本不会向卫星发送任何信息。我们现在使用的接收器完全是被动的，它们只接收信息。当欧洲的伽利略系统投入使用时，其接收器会略有不同，因为会有一个应急功能，在启动时会发送信息，但这不适用于正常运行。

当你听到人们谈论某些东西被 GPS 跟踪时，例如一辆装甲车，实际情况是这样的。车辆上的全球导航卫星系统接收器接收卫星信号，并计算出车辆的位置。一旦它知道了自己的位置，就会通过其他系统（例如 GSM 数据连接）将信息发回某个监控站。

结论

因此，就目前而言，全球导航卫星系统接收器是通过接收轨道上相关卫星发送的信号来工作的。所使用的信号取决于接收器的类型。GPS 接收器只能使用 GPS 卫星发出的信号，而 GLONASS 接收器只能使用 GLONASS 卫星发出的信号。还有一种接收器实际上可以同时接收两种卫星（GPS 和 GLONASS）的信号，以增强测量效果。

现在，我们已经讨论了全球导航卫星系统接收器的工作原理。为了全面回答这个问题： '什么是全球导航卫星系统？ 接下来要探讨的是 GPS 接收器。