什么是多频段 GPS

文章出处：新闻资讯责任编辑：深圳市广陵达科技有限公司发表时间：2024-11-12 14:56:19

什么是多频段 GPS？

多频段 GPS 系统为自主系统和多频设备提供更加可靠和一致的定位和定位。这些新技术旨在减少定位错误，并为最小的设备提供出色的精度。此外，由于多频段 GPS 系统提供了更快的“修复”时间，它们使设备的启动和运行速度显着加快。了解并利用多频段 GPS 的优势可以确保为您的多频率应用提供最准确的定位。

GPS 和 GNSS 基础知识

我们大多数人都熟悉全球定位系统，也称为 GPS。这些系统包含在大多数智能手机中，为美国和世界各地的驾驶员提供导航帮助。大多数 GPS 系统使用与环绕地球的卫星的单一连接，并为 GPS 应用提供定位信息。

GPS 由美国于 1978 年开发。该系统在 L1 L2 频段运行，该频段是无线电信号频谱中传输和接收 1 至 2 GHz 的部分。 GPS被认为是世界上最准确、最可靠的导航系统。由于它在 L1 L2 频段运行，因此不会受到延迟的影响，并将天气对其产生的信号的影响降至最低。 GPS 卫星使用极其精确的铷钟，并且与地球表面的铯钟同步。

近年来，其他国家和公司也部署了自己的卫星和系统。这些系统中的每一个，包括美国 GPS 系统，都被称为星座：

• GLONASS是俄罗斯的全球定位系统。目前 GLONASS 有五个版本，其中一个仍在开发中。 GLONASS 用于智能手机和其他设备。它不如 GPS 准确。

• 北斗由两个独立的星座组成：北斗一号和北斗二号，预计不久的将来还将推出北斗三号。中国于2015年开始建设第三代北斗。与前两代相比，它将提供全球功能。

• QZSS是日本进入全球定位行业的先行者。它与 GPS 兼容，并使用传统的铷钟计时和仍在开发中的实验性晶体时钟同步系统。

• Galileo由欧盟开发，兼容 GPS 和 GLONASS。

每个星座的开发都是为了提供冗余并确保最终用户的持续可用性。

GPS 系统的组件

GPS 系统由三个基本组件组成：

• 这些卫星旨在提供有关其自身在天空中的定位的持续位置信息流。

• 地面站接收来自卫星的数据，并使用雷达确定与特定地面站交互的每颗卫星的精确单点定位（PPP）。

• 移动用户链路（MUL）是接收器，它从卫星和地面站获取信息并计算最终用户的准确位置。 MUL 可以是智能手机、车辆或自主机器人系统中的 GPS 系统。

什么是多 GNSS 系统？

虽然传统 GPS 系统可以访问多个星座，但传统 GPS 设计为仅使用一组频率来提供定位服务。这意味着传统的 GPS 系统通常只能访问每个星座的单个频率或频段。然而，多 GNSS 系统可以访问单个星座或不同星座的多个频率范围。这些系统也称为多频段 GPS 系统，可以为标准导航和自主导航提供更大的稳定性和更高的精度。在这种情况下，多频解决方案很有用。

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了解多频段 GPS 的优势

如果您将单频 GPS 视为通信和地理定位网络的单个连接线，那么双频和多频连接就是添加的线路，可以替换断开的连接或用另一个可根据需要提供连接的线路。这些多频解决方案非常适合需要连续连接来不间断地确定精确位置以及需要快速“定位”时间来获取 GPS 活动的关键应用。其中一个领域是自主地面维护设备，例如大型商用割草机，它们需要遵循地面上的精确路径，并能够快速保持或重新获得 GPS 定位。大多数时候，它们可以直接看到 GPS 卫星，因为它们在较大的田野和开阔的景观中工作，但偶尔也会在树下、桥梁下、或其他可能阻碍该信号的结构。拥有多频 GPS 连接有助于割草机保持锁定位置。如果它穿过阻挡所有 GPS 的结构，这些多个频段允许它在离开覆盖物后几秒钟内进行连接。 RTK 技术也可以显着提高 GPS 精度。

关于 RTK 和定位时间

全球定位系统通常使用实时运动学或 RTK 过程来提高从地面站和卫星获取的信息的质量。该技术使 GPS 定位精度达到厘米级。它的工作原理是利用地面固定预测传感器向 INS 系统发送修正值，有点像将手放在稳定的物体上，旋转几圈后即可确定方位。如上所述，RTK 的一个问题是单频段 RTK 系统所需的“修复”时间。这意味着设备有时需要等待 1 分钟、2 分钟甚至 5 分钟以上才能从 GPS 星座捕获足够的信号，以便获得足够的可用数据来启动车辆。对于许多人和应用程序来说这太长了。单频段接收器只能检测 L1 频率上的信息，这极大地限制了这些设备确定精确位置的速度，并可能影响信息的准确性。相比之下，多 GNSS 系统可以处理多个不同的频段，这可以在很大程度上减少 RTK 初始化并修复解决方案。我们的设备往往会在打开设备后几秒钟内修复。这对许多应用程序来说是一个游戏规则改变者。需要无人机快速发射以应对威胁吗？您需要双频 GPS INS。是否有设备因环境原因而不断丢失 GPS？您需要一个双频 GPS INS。总而言之，使用多频段 GPS 系统，PPP 更快、更容易，这些系统可以依赖多个频率，并且可以访问 L1 和 L2 频段。

多 GNSS 系统的成本

直到最近，多 GNSS 和多频段系统的价格对于大多数使用地理定位的设备的小型开发商来说仍然遥不可及。双频和多频技术的成本通常为 5,000 美元或更多，专门用于航空航天和其他行业的高端应用。然而，如今双频系统的成本更加实惠，这使得 PPP 成为小型设备以及消费者、商业甚至学生市场开发人员的实用选择。