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GNSS和PNT的區(qū)別是什么?--云帆興燁

發(fā)表日期:2024/08/26 瀏覽次數(shù):

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這兩個縮寫詞經(jīng)常與衛(wèi)星定位和導航聯(lián)系在一起,但它們之間存在一些重要的區(qū)別。
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在談論衛(wèi)星定位與導航時,人們經(jīng)常將GNSS與PNT互換使用——但其實這兩個術語所代表的含義并不相同。隨著基于位置的技術越來越深入地滲透到生活中,我們有必要了解兩者之間的差異。
什么是GNSS?

首先來說說GNSS。GNSS是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System)的英文縮寫。在20世紀70年代,美國的全球定位系統(tǒng)(GPS)是唯一的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng),當時的人們不需要使用任何總括性的術語對其功能進行描述。

但在多年之后的今天,地球軌道上運行的除了GPS系統(tǒng)以外還有其他其他三個GNSS系統(tǒng):1985年投入運營的俄羅斯GLONASS系統(tǒng)、2014年投入運營的歐洲伽利略系統(tǒng)以及2018年投入運營的中國北斗三號系統(tǒng)。可能仍舊會有人將任何全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)簡單稱為“GPS”,但現(xiàn)在越來越多的人們已經(jīng)開始認識到,如果想要提及這種類型的服務,GNSS才是正確的術語。

不同GNSS系統(tǒng)的共性

雖然現(xiàn)存的四個GNSS系統(tǒng)之間存在著差異,但它們具有一些共同特征。

首先,它們所提供的基本服務是相同的。衛(wèi)星廣播的信號所包含的數(shù)據(jù)能夠讓接收器計算其位置、使其從一個航路點導航到另一個航路點以及以高精度(通常為+/-10納秒)對事件進行時間戳記。

所有四個GNSS系統(tǒng)都提供免費的民用(消費者及商用)信號,同時也為政府授權的用戶及敏感應用提供加密的高精度信號。無論是智能手機和健身APP還是汽車、火車、輪船、飛機和無人機,嵌入在各種設備中的接收器使用民用信號,而加密信號則用于協(xié)調(diào)國家行為并保護其關鍵功能領域。

變電站和手機信號塔等靜態(tài)基礎設施也利用GNSS信號來提供精確的定時數(shù)據(jù),這對于跨能源網(wǎng)格與無線通信網(wǎng)絡的同步操作非常重要。

每個GNSS都擁有一個由24顆以上的衛(wèi)星所組成的星座,這一星座與其備用衛(wèi)星都在地球中軌道(MEO)上運行,因此被稱為中軌道衛(wèi)星。所有這些衛(wèi)星一起提供全球覆蓋,從而使人們可以通過三邊測量來計算位置。就中國的北斗三號而言,這些MEO衛(wèi)星還得到地球靜止軌道(GEO)和傾斜地球同步軌道(IGSO)衛(wèi)星的支持。

什么是PNT?PNT與GNSS有什么區(qū)別?

PNT是定位、導航與授時(Positioning, Navigation & Timing)的英文縮寫。這一術語用于描述在所有相關應用中被設計用來實現(xiàn)定位、導航與授時功能的任何技術、服務或系統(tǒng)。

因此,GNSS只是PNT服務的其中一種——當然也可以說是最經(jīng)典的PNT服務。然而,能夠支持PNT的并不僅僅是GNSS系統(tǒng)。在當今許多PNT系統(tǒng)中,GNSS接收機只是一系列傳感器和服務其中之一,而這些傳感器和服務共同實現(xiàn)了自主駕駛車輛等設備所需的精密、準確、穩(wěn)健并具彈性的定位服務。

非GNSS的PNT傳感器與服務

能夠補充并增強GNSS的PNT傳感器和服務包括:

1.星基增強系統(tǒng)(SBAS)、地基增強系統(tǒng)(GBAS)和區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng):這是多種利用附加信號、數(shù)據(jù)與算法來提高GNSS定位準確度和精度的服務,其中包括印度的NavIC和歐洲的EGNOS等區(qū)域性衛(wèi)星導航系統(tǒng),還包括實時動態(tài)(RTK)與精密單點定位(PPP)等地面系統(tǒng)。

2.慣性測量單元(IMU):別稱為航位推算傳感器,包括陀螺儀、加速度計和高度計等。它們提供相對定位服務,使PNT系統(tǒng)能夠在與GNSS等全球定位系統(tǒng)的連接發(fā)生斷開時繼續(xù)計算位置。然而,這些測量單元會發(fā)生漂移,這也就意味著它們需要定期通過精確的全球定位系統(tǒng)進行校準。
3.振蕩器:晶體振蕩器是嵌入式計時組件,可以在一定時間內(nèi)保持精確時間,但如果無法定期與GNSS等精確時間源進行同步,就會發(fā)生漂移。
4.攝像頭:自主駕駛車輛使用攝像頭來檢測障礙物,而PNT系統(tǒng)會把這些數(shù)據(jù)與其他傳感器的輸入數(shù)據(jù)相關聯(lián),從而計算其相對于車輛的位置。
5.激光雷達(LiDAR):與攝像頭類似,LiDAR傳感器可以檢測車輛附近的物體,這些數(shù)據(jù)可用于計算車輛與物體之間的距離以及物體相對于車輛的位置 。
6.Wi-Fi與蜂窩網(wǎng)絡:來自已知Wi-Fi接入點和4G/5G蜂窩網(wǎng)絡塔的無線電信號可用于確定具備一定精度的位置。在GNSS的微弱信號通常無法穿透的室內(nèi)環(huán)境中,Wi-Fi定位服務的作用尤為突出。










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