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GNSS和PNT的(de)區別是什麽?

2024-08-27 10:20:00  點(diǎn)擊:
在(zài)談論衛星定位與導航時,人們經常將GNSS與PNT互換使用——但其實這(zhè)兩個術語所代(dài)表的含義並不相同。隨著基於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。

什麽是GNSS?

首(shǒu)先來說說GNSS。GNSS是全球導航衛星係統(Global Navigation Satellite System)的英文縮(suō)寫。在20世紀(jì)70年代(dài),美國的全球(qiú)定位係統(tǒng)(GPS)是唯一的全球導航衛星係(xì)統(tǒng),當時的人們不需要使用任何總括性的術語對其功(gōng)能進行描述。

但在多年之後的(de)今天(tiān),地球軌道上(shàng)運行的除了GPS係統以外還有其他其他三(sān)個GNSS係統:1985年投入運營的俄(é)羅斯GLONASS係統、2014年投入運營的歐洲伽利(lì)略係統(tǒng)以及2018年投入運營的(de)中國北鬥三號係統。可能仍舊會有人將任何全球導航衛(wèi)星係統簡單稱為“GPS”,但現在越來越多的人們已經開始認識到,如果想要提及這種類型的服務,GNSS才是正確的術語

不同GNSS係統的共性

雖然現(xiàn)存的(de)四個GNSS係統之間存在著差異,但它們具有一(yī)些共同特征(zhēng)。

首先,它們所提供的基本服(fú)務是相(xiàng)同的。衛星廣播的信號所包含的數據能夠讓(ràng)接收器計(jì)算其位置、使其從一個航(háng)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(yǒu)四個(gè)GNSS係統都提供免費的民(mín)用(消費者及商用)信號,同時也為政府(fǔ)授權(quán)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(jī)和健身(shēn)APP還是汽車、火車、輪(lún)船、飛機和無人機,嵌入在(zài)各種設備中的接收器使用民用信號,而加密(mì)信號則用於協調(diào)國家行為並保護(hù)其關鍵功能領域。

變電站和手機信號塔等靜(jìng)態基礎設施也利用(yòng)GNSS信號來提供精確的定時(shí)數據,這對於跨能源網格與無線通信網絡的同步操作非常重要。

每個GNSS都擁有一個由24顆以上的衛星所組成(chéng)的星座(zuò),這一星座與其備用衛星都在地球(qiú)中軌道(MEO)上運(yùn)行,因此被稱為中軌(guǐ)道衛星。所有這(zhè)些衛星一起提供全球覆蓋,從而使人們可以通過(guò)三邊測量來計算位置。就中國的北鬥三號而言,這些MEO衛星還得到地球靜止軌道(GEO)和傾斜地球同步軌道(IGSO)衛(wèi)星(xīng)的支持。

什麽是PNT?PNT與GNSS有什麽區別?

PNT是定位、導(dǎo)航與授時(shí)(Positioning, Navigation & Timing)的英文(wén)縮寫(xiě)。這(zhè)一術語用於描述在所有相關應用中被設計用(yòng)來實現定位、導(dǎo)航(háng)與授時功能的任何技術、服務或係(xì)統。

因此,GNSS隻是PNT服務的其中一種——當然也可以說是最經典的PNT服務。然而,能夠支持PNT的(de)並不僅僅(jǐn)是GNSS係統。在當今許多PNT係統中,GNSS接收機隻是一係列(liè)傳感器和服務(wù)其中之一,而這些傳感器和服務共同實現了自主駕駛(shǐ)車輛等設(shè)備(bèi)所需(xū)的精密、準確、穩健並具彈性的定位服務。

非GNSS的PNT傳(chuán)感器(qì)與服務

能夠補充並增強(qiáng)GNSS的PNT傳感器和服務包括:

  • 星基增強係統(SBAS)、地(dì)基增強係統(GBAS)和區域導航(háng)係統(tǒng):這是多種利用附加信號、數據與算法(fǎ)來提高(gāo)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等區域性衛星導航(háng)係統,還包括實時動態(RTK)與精密單點定(dìng)位(PPP)等地麵係統。
  • 慣性測量單元(IMU):別稱為航(háng)位推算傳(chuán)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係(xì)統(tǒng)能夠在與GNSS等全球定位係統的連接(jiē)發生(shēng)斷(duàn)開時(shí)繼續計算位置。然而,這些測量單元會發生漂移,這也就(jiù)意(yì)味著(zhe)它們需要定期通(tōng)過(guò)精確的全球定位係統(tǒng)進行校準。
  • 振(zhèn)蕩(dàng)器:晶體振蕩器是(shì)嵌入式計時組件,可以在一定時間內保持精確(què)時間,但如果無法定期與GNSS等(děng)精確時間(jiān)源進行同步,就會發生(shēng)漂移。
  • 攝像頭:自主駕駛車輛使用攝像頭來(lái)檢測障礙物,而PNT係統會把這些數據與(yǔ)其他傳感器的輸入數據相關(guān)聯,從而(ér)計算其相(xiàng)對於車輛的(de)位置。
  • 激光雷達(LiDAR):與攝像頭類似,LiDAR傳感器(qì)可以檢測車輛附(fù)近(jìn)的物體,這些數據可用於計算(suàn)車(chē)輛與(yǔ)物體之(zhī)間的距離以及物體相對於車輛的位(wèi)置 。
  • Wi-Fi與蜂窩網(wǎng)絡:來(lái)自已知Wi-Fi接(jiē)入點和4G/5G蜂窩網絡塔的無線電信(xìn)號可用於(yú)確定具(jù)備一定精(jīng)度的位置。在GNSS的微弱信號(hào)通(tōng)常無(wú)法穿透的室內環境中,Wi-Fi定(dìng)位服務的作用尤(yóu)為突出(chū)。
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