高精度卫星定位——GNSS与GPS有什么区别


目前在手机和汽车上,大家经常看到GPS的字样,导致很多人误解:我们国家的北斗不是发射上天了吗,不是已经组网成功了吗,怎么我们现在还在用GPS,我怎么才能用北斗,需要装什么APP吗?

GNSS简介

其实以上都是大家的误解。目前手机和车载的卫星导航功能中,基本都是支持北斗的,只是因为美国GPS是发展最早的,所以手机或者车载的卫星导航功能还是习惯性的用GPS,严格意义上说,这些卫星导航功能,应该叫做GNSS定位。GNSS的全称为Global Navigation Satellite System。关于GNSS的的分类,可以参见下图:


高精度卫星定位——GNSS与GPS有什么区别


全球性的卫星定位系统有美国的GPS、中国的北斗、俄罗斯的GLONASS以及欧盟的Galileo。此外还有区域性导航系统,如日本的准天顶(QZSS),印度的IRNSS。增强系统有美国的WAAS,日本的MSAS、欧盟的EGNOS、印度的GAGAN以及尼日利亚的NIG-GOMSAT-1等。

在民用领域,以上定位系统是开放式,大家都可以使用。在军用以及特殊领域,一般是使用单北斗系统的。

目前基本上大部分手机和车载设备基本都支持GPS和北斗二号卫星。目前新的手机和车载设备,基本都是支持北斗三号卫星。但是对于GLONASS和Galileo就不一定支持。日本的准天顶(QZSS)完全兼容GPS,相当于在GPS基础上补充了几颗星,主要运行于日本和澳大利亚上空。目前手机以及车载设备支持印度的IRNSS不多。

关于北斗的支持问题

手机或者车载设备对于GNSS各个卫星系统的支持,取决于硬件底层所使用的卫星的射频与基带部分,对于支持北斗的手机或者设备而言,手机或设备厂家已经开发了北斗的相关驱动和算法,普通用户是感知不到北斗的存在的,卫星定位功能中已经使用北斗卫星了。安卓用户可以下载Cellular-Z这个软件,通过可视化界面就可以看到手机能收到的卫星。下图是我的手机(mate 40 pro)收到的卫星视图,支持北斗二号和北斗三号,所以天上的可视北斗卫星达到了26颗,惊不惊喜意不意外!


高精度卫星定位——GNSS与GPS有什么区别


四大卫星系统的区别

类目

北斗

GPS

GLONASS

Galileo

卫星数量

5+27+3

24

24

30

轨道倾角(度)

60

55

64.8

56

一般用户定位精度(米)

10

10

50

10

特殊用户定位精度(米)

1

1

16

1

通信能力

四大卫星系统的卫星数与频点

目前四大卫星系统的在轨卫星个数在逐步增加,见下图:


高精度卫星定位——GNSS与GPS有什么区别

GNSS User Technology Report ISSUE 3 2020


高精度卫星定位——GNSS与GPS有什么区别


处于同一个频率上的不同卫星系统的频段,理论上是可以兼容互操作的。关于这些频点之间的关系,后续后文章会仔细讲解。