全球定位系统或GPS是一种基于卫星的导航系统，可在地球上的任何地方提供位置和时间信息。GPS最初由美国国防部开发用于军事导航，现已成为各种民用应用的关键技术，包括导航、测绘和时间同步。让我们来探讨一下GPS的定义、其运行原理及其多样化的应用。
全球定位系统（GPS）是一种基于空间的导航系统，包括卫星星座、地面控制站和GPS接收器。它为全球用户提供精确的位置和时间信息。工程师最初设计该系统用于军事用途，但后来将其提供给民用，从而彻底改变了各行各业和日常生活。
GPS 星座由至少 24 颗绕地球运行的卫星组成。 这些卫星发射包含其位置和发送信号的确切时间的无线电信号。 地面控制站监控和管理卫星，确保其正常运行和轨道精度。 他们还会纠正任何卫星位置或授时误差。 GPS 接收器（例如智能手机和导航设备中的接收器）接收来自多颗卫星的信号。 通过计算这些信号的时间延迟，接收器可以确定其在地球上的位置。
全球定位系统如何工作？
GPS 系统基于三角定位原理运行，利用信号从卫星传输到接收器所需的时间来计算距离并确定位置。
- 信号传输：每颗 GPS 卫星都会持续广播无线电信号，其中包括卫星的位置和信号传输的精确时间。 这些信号以光速传播，并由地球上的 GPS 接收器接收。
- 距离计算：GPS 接收器通过测量信号传输时间和接收时间之间的时间延迟来计算与每颗卫星的距离。系统将延迟乘以光速以确定距离。
- 位置确定：使用来自至少四颗卫星的距离，GPS 接收器采用三边测量法来确定其精确位置。由每颗卫星的距离创建的球体的交点提供了接收器在三维空间中的位置（纬度、经度和高度）。
- 误差校正：为了提高精度，GPS 系统采用了各种误差校正技术。这些技术包括差分 GPS (DGPS)，它使用地面参考站来提供校正，以及用于解释大气延迟和其他影响信号传播因素的先进算法。
应用
GPS 技术具有广泛的应用，改变了现代生活的许多方面。它的多功能性扩展到各个领域，包括导航、测绘、计时等等。
- GPS 广泛应用于汽车、飞机和船舶的导航。它提供逐向指引，帮助避免交通拥堵，并通过提供实时位置信息来确保安全出行。汽车中启用 GPS 的导航系统提供路线规划、交通更新和实时指引，从而改善驾驶体验并缩短行驶时间。GPS 对于航空和船舶导航至关重要，它为飞行规划、船舶航线和避免碰撞提供准确的定位。
- 土地测量员和测绘专业人员广泛使用它来进行精确测量并创建详细的地理数据。它支持诸如财产边界划分、施工规划和环境监测等任务。测量员使用 GPS 精确测量土地，从而高精度地确定边界和地形特征。GPS 数据与地理信息系统 (GIS) 集成，以创建和分析空间信息，从而支持城市规划、资源管理和基础设施开发。
- 全球定位系统为各种应用提供精确的时间同步，包括电信、金融交易和科学研究。 GPS 提供的精确授时对于协调不同部门的系统和流程至关重要。 通信网络使用授时来同步操作并确保蜂窝和数据系统的高效性能。 研究人员依靠 GPS 授时进行实验和数据收集，例如监测地震活动和研究大气现象。
全球定位系统 (GPS) 已成为现代生活中不可或缺的工具，通过其卫星星座、地面控制站和接收器提供精确定位和授时信息。 它的应用范围涵盖导航、测量、测绘 和授时，影响着各个行业和日常活动。 随着技术的进步，GPS 不断发展，提供更高的精度和功能，以满足全球用户日益增长的需求。
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什么是 GNSS 频率和信号？
▶ GPS
信号和频率
L1 C/A → 1575.42 MHz
L1C → 1575.42 MHz
L2 C → 1227.6 MHz
L2 P → 1227.6 MHz
L5 → 1176.45 MHz
▶ GLONASS
信号和频率
L1 C/A → 1598.0625-1609.3125 MHz
L2 C → 1242.9375-1251.6875 MHz
L2 P → 1242.9375-1251.6875 MHz
L3 → OC 1202.025
▶ GALILEO
信号和频率
E1 → 1575.42 MHz
E5a → 1176.45 MHz
E5b → 1207.14 MHz
E5 AltBOC → 1191.795 MHz
E6 → 1278.75 MHz
▶ BeiDou
信号和频率
B1I → 1561.098 MHz
B2I → 1207.14 MHz
B3I → 1268.52 MHz
B1C → 1575.42 MHz
B2a → 1176.45 MHz
B2b → 1207.14 MHz
▶ NAVIC
信号和频率
L5 → 1176.45 MHz
▶ SBAS
信号和频率
L1 → 1575.42 MHz
L5 → 1176.45 MHz
▶ QZSS
L1 C/A → 1575.42 MHz
L1 C → 1575.42 MHz
L1S → 1575.42 MHz
L2C → 1227.6 MHz
L5 → 1176.45 MHz
L6 → 1278.75 MHz
什么是 GNSS 后处理？
GNSS 后处理或 PPK 是一种方法，其中在数据采集活动之后处理 GNSS 接收器上记录的原始 GNSS 数据测量值。它们可以与其他 GNSS 测量源结合使用，从而为该 GNSS 接收器提供最完整和最准确的运动轨迹，即使在最具挑战性的环境中也是如此。
这些其他来源可以是数据采集项目处或附近的本地 GNSS 基站，也可以是通常由政府机构和/或商业 CORS 网络提供商提供的现有连续运行参考站 (CORS)。
后处理动态 (PPK) 软件可以利用免费提供的 GNSS 卫星 轨道和时钟信息，以帮助进一步提高精度。PPK 允许精确确定本地 GNSS 基站在所使用的绝对全局坐标参考框架基准中的位置。
PPK软件还可以支持不同坐标参考框架之间的复杂转换，以支持工程项目。
换句话说，它可以访问更正，提高项目的准确性，甚至可以在任务后修复测量或安装期间的数据丢失或错误。
哪种 GNSS 天线最适合 RTK、PPP 和 PPK？
适用于 RTK（实时动态）、PPP（精确单点定位）和 PPK（后处理动态）的最佳 GNSS 天线类型取决于您的精度要求、环境和应用。但是，某些天线特性和类型在高精度 GNSS 工作流程中始终表现更好。
| 应用 | 最佳天线类型 | 备注 |
|---|---|---|
| RTK (rover/base) | 测量级或扼流圈天线 | 用于基站的扼流圈；用于移动站的测量级天线 |
| PPK（UAV、移动测绘）
PPP（静态或动态） |
测量级或螺旋天线
测量级或扼流圈天线 |
紧凑型，具有良好的PCV处理能力
稳定的相位中心是关键 |
如果您正在使用 SBG Systems GNSS/INS 解决方案，请使用经过官方推荐或测试与您的系统 GNSS 接收器功能（例如，多频段/多星座）兼容的天线，以确保在 RTK、PPP 和 PPK 工作流程中获得最佳结果。