定位模块同时使用 GLONASS 和 GPS 卫星

电器工程 全球定位系统 导航
2022-01-16 21:51:18

GPS 模块可以使用 2 颗 GPS 卫星和 2 颗 GLONASS 卫星来获得定位而不使用所有同类卫星吗?

我知道我们不能强迫这种情况发生,但理论上这可能发生吗?

4个回答

在组合来自不同系统的数据时,需要牢记几件事。

结合不同的卫星导航系统

通常可以结合 gps+glonass 或任何其他导航系统。这就是所谓的 GNSS(全球导航卫星系统)。对于单个 GPS 案例,您需要 4 颗卫星作为组件 [X、Y、Z、dt(估计的接收器时钟误差)]。对于每个新系统,您必须添加一个偏差项,描述每个系统相对于一个时间尺度的传输时间尺度之间的差异(因为每个系统都有自己的特定时间尺度),作为参考。该偏置项是估计方程中的一个额外未知数,用于接收/确定位置解。因此,系统 1 至少需要 3 颗卫星,系统 2 需要至少 2 颗卫星(例如……任何其他组合也是可能的)。附加偏差项将描述从一个时间尺度到另一个时间尺度的相对差异,(Petrowski,

示例: 3 颗 GPS 卫星和 2 颗 Glonass 卫星将提供无冗余(且无控制)的直接解决方案。系统将是 [X,Y,Z, dt(GPS), bias(GLONASS_to_GPS)]。卫星越多,冗余可能就越多——您可以通过 RAIM、卡尔曼滤波器、最小二乘法(顺序)或任何其他处理器技术来控制您的估计过程天气。

结合不同系统的更多细节

确保从天线和接收器合奏中获取正确且没有损坏的数据。由于您询问 GPS 模块是否能够使用 GLONASS - 我认为这是不可能的,因为 GLONASS 使用与 GPS 完全不同的访问方法。GLONASS 卫星由其特定频率(频分多址 - FDM)标识,GPS 卫星由不同代码(码分多址 - CDMA)标识。当前新的 GLONASS-K 卫星一代将支持 CDMA 信号,但当前的 GLONASS 星座与 FDMA(当前的 GLONASS 星座)完全兼容

此外,移动设备内部的天线必须能够看到 GLONASS 信号,以便将它们提供给将获取 GNSS 信号的基带处理器。GPS 和 GLONASS 都使用不同的带宽(请参阅 Petrowski 2014 中的信号结构,第 39 页) - 所以您最好记住使用支持 GNSS 的模块不仅可以处理 GPS,还可以处理 GLONASS、COMPASS、Galileo(和任何其他衍生产品)数据. 使用 GNSS 接收器单元,您将能够做到这一点,但我不确定您是否能够使用纯 GPS 模块做到这一点。

进一步阅读(低于其他):

  • Petrowski, Ivan G.(2014 年):用于移动设备的 GPS、GLONASS、Galileo 和北斗,iP-Solutions,剑桥大学出版社,东京
  • Hofmann-Wellenhof, Bernd, Lichtenegger, Herbert, Wasle, Elmar (2008):GNSS - 全球导航卫星系统,Springer,柏林

没有理由不应该这样做。

每颗卫星都以非常高的精度发送时钟信号。GPS 或 GLONASS 模块以非常高的精度知道这些卫星的位置。接收到的每个信号都是一项信息,给出了接收器所在的四维球体。用四颗卫星,给出四个这样的四维球体,可以计算出它们的交点。

信息是否来自两个不同的系统并不重要。特定模块上使用的软件可能无法处理它,但原则上没有理由为什么这是不可能的。如果您从两对靠得很近的卫星接收到信号,则精度可能会出现小问题;GPS 和 GLONASS 都将它们的卫星分布在一起,因此它们不会靠得很近,但 GPS 和 GLONASS 卫星可能靠得很近,这使得精确计算变得更加困难。大多数时候情况并非如此。

为获得最大精度,GPS/GLONASS 接收器将考虑所有可用数据,这始终意味着两种卫星。

GPS依赖于所有卫星之间的密切合作。时间很关键——卫星之间最轻微的偏差对系统来说都是致命的。不能保证两个独立的系统具有所需的时间精度。

所以不,不可能“混合和匹配”卫星。

然而...

当 GPS 已经知道它的位置时,它的性能最好。它需要知道哪些卫星应该在视野中,它们在哪些频道上传输等等。所以,如果你有两个独立的系统,那么一个可以用来获取一个位置,然后可以用来提高锁定能力其他。然后,您可以从这两个系统中选择您认为合适的最准确的修复程序。

(参考您的其他问题,这将是 A-GPS 的一种形式)

这是一个很好的问题,有一个upvote。

我注意到 u-Blox 8 系列接收器(有些,如果不是全部)是多系统的。我特别关注 LEA/NEO M8T,它具有双路径射频前端,可配置为接收多达 4 个支持的系统(GPS、GLONASS、伽利略、北斗)中的 3 个 GNS 系统。有很多阅读可用:下载页面,特别是我推荐接口描述/协议规范,例如从第 13 页开始的第 4.2 章,以及从第 103 页开始的第 30 章介绍(协议参考)。

我发现在多系统(同时)配置中,您需要为每个启用的主要 GNSS 提供至少 4 个跟踪通道,以便正确接收特定的 GNSS。每个 GNSS 的最大通道数可以通过用户配置来限制。这将支持其他发言者的主张,即每个系统在某种程度上是孤立地“解决”(相关)的,然后只有完成的解决方案以某种方式合并/加权平均或类似的(文档似乎没有进一步详细说明) . 您需要 4 颗好的卫星才能通过三角测量实现最小的“修复”。

我还在 NMEA 协议参考中找到了一条注释,每个系统在 NMEA 语句中都有自己的“前缀”,例如 GSV 语句,提供了有关卫星的详细信息:GP = GPS,GL = GLONASS,GA = Galileo,GB = 北斗,GN = 多系统配置中的任何 GNSS。然而,我相信我已经看到了带有各种系统特定前缀的混合输出,例如几个以 $GPGSV 开头的句子,然后是几个以 $GLGSV 开头的句子。我假设 RMC 句子(GNRMC?)会给出一个组合的位置输出。