GNSS的概念

GNSS系統：GNSS是Global Navigation Satellite System的縮寫。很長時間以來，它有兩個譯名：衛星導航系統和導航衛星系統。

GNSS的發展

早在20世紀90年代中期開始，歐盟為了打破美國在衛星定位、導航、授時市場中的壟斷地位，獲取巨大的市場利益，增加歐洲人的就業機會，一直在致力于一個雄心勃勃的民用導航衛星系統計劃，稱之為Global Navigation Satellite System。

該計劃分兩步實施：

步是建立一個綜合利用美國的GPS系統和俄羅斯的GLONASS系統的代導航衛星系統(當時稱為GNSS-1，即后來建成的EGNOS)；

第二步是建立一個獨立于美國的GPS系統和俄羅斯的GLONASS系統之外的第二代導航衛星系統，即正在建設中的Galileo衛星導航定位系統。

由此可見，GNSS從一問世起，就不是一個單一星座系統，而是一個包括GPS、GLONASS等在內的綜合星座系統。

近年來，GPS接收機制造廠商紛紛推出高性能GNSS接收機。如PENTAX的Smart 78/88、Smart 8800，后者更是可以升級到72通道，成為真正意義上的GNSS接收機。

綜上所述，GNSS的中文譯名應為導航衛星系統。

《GNSS應用與方法》介紹

《GNSS應用與方法》系統介紹GNSS（導航衛星系統）的應用及其方法。

《GNSS應用與方法》書共17章：第1～5章講述GNSS導航的基礎知識，如GNSS信號捕獲和跟蹤，GNSS位置、速度和時間（PVT）估計，差分GPS技術和算法等，其中包括位置和速度應用的GNSS測量模擬器演示以及一個完整的GPS軟件接收機實現；第6～16章深入闡述GNSS與其他導航系統（如慣性導航器、LADAR、各種射頻測量、羅蘭系統等）的組合，以及GNSS在航空航天、室內和弱信號導航、掩星、大地測量、環境遙感等領域的應用；第17章是針對GPS開發的新導航信號和未來系統的概述。

《GNSS應用與方法》由本領域的專家學者撰寫，內容豐富，體系完整，各章均包含實際應用案例，并在隨書附帶的DVD光盤中提供了相應的程序代碼，便于讀者親自動手操作和練習。

GNSS系統及其技術的發展研究

2007 年4 月14 日我國發射顆Compass(北斗) 導航衛星，標志著中國正式進入導航衛星系統( GNSS) 俱樂部，成為笫四個成員國，也可能是個成員，至少在2020 年前只有GPS(美國) 、GLONASS (俄羅斯) 、Galileo ( 歐洲) 和Compass (中國) 四大系統能形成規模的系統，其它系統僅僅作為區域系統和廣域增強系統加入。

1) GNSS 的定義和系統構成

GNSS 是導航衛星系統的英文縮寫，也是所有衛星導航系統的統稱，包括系統( GPS/GLONASS/ Galileo/ Compass) 、區域系統(QZSS/IRNSS) 和廣域增強系統(WAAS/ EGNOS/ SD2CM/ MSAS/ GA GAN/ NiSatCom-1) 。在2020 年前，星座基本上有四大系統，其中美國GPS 將實現GPS III 計劃，預計星座的衛星數達到30 顆中軌衛星。的GLONSS 實現K星計劃，在L1與L5 上實現與GPS 兼容，改為CDMA 制式，從2010 年開始發個信號為CDMA 制式的GLO2NASS - K 星，最終達到24 顆中軌衛星的額定狀態。歐洲Galileo 星座為30 顆中軌衛星，中國的Compass 為30 顆衛星，其中中軌衛星24 顆，靜地衛星( GEO) 和傾斜軌道( IGSO) 衛星各3 顆。美俄歐分別建有各自星基增強系統WAAS、SDCM、EGNOS，日本和印度各自建設自己的區域系統QZSS、IRNSS ， 和GPS 星基增強系統MSAS、GA GAN，尼日利亞也有一個GPS 星基增強衛星NiSatCom - 1 。詳見表1 所示。

GNSS( 導航衛星系統) 所包括的導航系統一覽表

2) GNSS 的三大發展趨勢

衛星導航系統及其產業當前正經歷的三大轉變：從單一的GPS 時代轉變為多星座并存兼容的GNSS 新時代。導致衛星導航體系化和增強多模化；從以衛星導航為應用主體轉變為PNT(定位、導航、授時) 與移動通信和因特網等信息載體融合的新階段，導致信息融合化和產業一體化；從經銷應用產品為主逐步轉變為運營服務為主的新局面，導致應用規模化和服務大眾化。三大趨勢發展的直接結果是使應用領域擴大，應用規模躍升，大眾化市場和產業化服務迅速形成。

1、GNSS 系統的來龍去脈

1) 美國GPS 開創了GNSS 的先河美國的GPS 是GNSS 中個投入全面工作的系統，而且是從1995 年以來至今一直穩定運營的系統。GPS 的廣域增強系統(WAAS ) 也是同類系統中投入正式運營的。當GPS 進入正常工作之后，1996 年美國便啟動GPS 現代化進程，大幅度提高系統的性能，作為現代化的步，在2000年5 月1 日中止了人為惡化民用定位精度的SA(可用性選擇) ，接著在衛星載荷系統、地面運控系統等方面采取積極舉措，有效地提高了GPS 的各項功能和性能指標，使應用范圍迅速擴大，用戶數量急劇增長，掀起了衛星導航系統建設和應用服務的浪潮。

2) 原蘇聯GLONASS 競爭者姿態有利于民用產業發展

GLONASS 差不多是與GPS 同時起步的，它的存在，它以競爭者姿態出現本身，對導航衛星系統民用政策的發展和應用推廣具有極大的促進作用。雖然原蘇聯的解體和相當長時間俄羅斯經濟的不景氣，給GLONASS 的發展帶來重大挫折，但目前系統仍在堅持和恢復中。

3) 歐洲為什么一定要建設自己的Galileo 系統?

雖然美國一再表示，無保留地讓歐洲使用GPS信號資源，但歐洲人出于政治、經濟、科技和社會四大效益的考慮，敢冒美國的天下之大不諱，還是要堅持建立自己獨立的Galileo 系統，實際上也是為了增強歐盟的凝聚力。Galileo 概念一出現，個成果是加快了美國GPS 的SA 政策中止的實施。同時也促進了GPS III 的發展進程，美國明確提出GPS III應優于，至少不亞于國際上其它GNSS 系統。

4) 中國一定要建設自己的導航衛星系統嗎?

中國作為一個發展中的大國，要對世界有所貢獻，何況本身就具有巨大的衛星導航潛在市場，加上某些發達國家時不時地對我們采取點限制措施或來點威脅手段，不免有后顧之憂，所以我們比歐洲有更多的理由要建設自己的導航衛星系統，堅持的建設原則是：技術*，獨立自主，開放兼容，安全可靠。

5) 未來的衛星導航系統應該是什么樣子的?

在2020 年前四大系統的格局已顯輪廓，GPS 獨大的局面一時難以打破；GNSS 兼容和互用各國已成共識，并逐步在轉入行動和系統實施；民用領域的廣泛國際合作已為熱點，雙邊和多邊合作正在積極開展；多國共建新一代的GNSS 系統已露端倪，什么時間和什么環節才是真正的突破口?

2、GNSS 應用技術的發展趨勢

1) GNSS 兼容與互用技術

GNSS 系統已被人們普遍接受，實際上它不是一個完整的有機的系統，而是多個系統的簡單組合或者說是拼湊，是一種拉郎配。面對這樣一個不爭的事實，有許多問題要思考。首先是要清楚地了解并研究GPS、GLONASS、Galileo 和Compass 四大系統的本初計劃、現狀、類同性和差異性;接著要探討四大系統間的兼容和互用，如何從化角度，通過化選擇來充分利用和發揮其作用;最終應從我國在建的Compass 系統實際出發，審時度勢地找到其在GNSS 中的正確定位，合理地配置我們的資源，并采取積極開放的政策，尋求國際合作，建設一個理想的多國的民用GNSS 系統，實現將來的可持續發展。這樣的思路是一種理想追求，一種有益探索，一種概念創新，是對GNSS 的重新設計和再設計，而且還可以進行下一代衛星導航系統的全新研究。

2) 環境增強技術是產業發展的前提條件

GNSS 組成除了空間段、運控段和用戶段外，還應包括環境段。環境段涉及大氣(電離層和對流層)條件、電磁環境、多徑與植被效應，以及多種多樣的應用環境與條件(地形、地貌和地物) ，它們會影響到系統工作、定位精度、完好性、可用性、連續性和可靠性等一系列關鍵指標。

環境增強段的研究目標是，建立并形成與具有中國地域特色的大氣環境信息系統及支撐技術，*北斗與GNSS 系統的組成缺項，確保系統建設的完整全面、運營實施的可靠正常，以及應用服務高效務實。其研究的主要內容是:電波傳播的大氣環境效應貫穿北斗導航系統組成的各部分(如系統的總體設計與誤差估算，衛星的發射功率確定，測控站布設及其數據處理，用戶機的誤差修正與差分技術) ，也貫穿于系統建設和運營的全過程，涉及到各項關鍵指標，如精確度、連續性、完好性、可用性、可靠性、抗干擾和安全性等。按照系統一體化、整體化研究和電波環境工程的思路，開展相關的工作。

3) 多種信息系統融合技術

多種信息系統技術的融合和一體化集成，是GNSS 應用服務產業突出的特點，衛星導航與電子地圖的結合是順理成章的事，車輛導航儀和個人導航儀開創了GIS(地理信息系統) 許多新應用新服務，接著便是GNSS 與移動通訊和因特網的相互滲透融合，有力地保證衛星導航產業走向規模化、大眾化，使導航終端與控制中心(服務器) 端的互通互聯成為可能，使車隊監控、物流調度、個人跟蹤、網絡導航、定位游戲、移動位置服務、地圖在線更新、信息增值業務等均成為可能。

4) 室內外導航定位融合技術

室內外無縫定位的問題，一定要跨越兩道難關:一是將GPS 在野外開闊地定位轉入城市內多遮擋條件下的定位;二是解決室內定位的問題。

a) 城市的行人定位導航難題

GNSS 應用的大眾化市場過去五年間主要集中在車輛導航應用，而更為廣泛的應用前景則是在行人，如導航、本地搜索和社會網絡化問題，其困難是市區行人的GNSS 定位難題。城市高樓林立，多徑和遮蔽效應會嚴重惡化GNSS 測距精度和精度的幾何因子。對于行人而言，通常因行進速度較緩慢和更靠近建筑物，與車輛相比，同樣的環境條件會造成較為嚴重的后果，使精度和完好性經受挑戰。為此，特別針對狹窄的街道區域，人們創建了所謂的導航重疊算法(NAO) ，是一種實現GPS 測量和GIS 數據庫(描述建筑物2D 基礎形狀) 組合運算的算法軟件，實現行人導航終端的地圖匹配功能，可減輕衛星定位計算的漂移現象，從而改進定位精度。

b) 室內定位難題

GNSS 室內定位更是個難題。在GNSS 室內定位的情況下，大多數衛星導航視距傳播信號無法直接到達接收機天線，更多的是反射、繞射、或散射信號，導致的總效應稱為信號衰落。為此，首先應研究的是室內定位的信道模型，以表征室內環境下的信號傳播特性，代表性的是Saleh - Valenzuela 模型。由于信號來向及信號路徑的復雜性，所以仰角和方位角成為模型的關鍵參數，當然也有建筑物墻體的影響。建筑物墻體材料造成信號影響主要分為反射特性和穿透特性，進而要求研究信號的傳輸模型，通過介質常數的計算，探討對功率電平的影響。室內定位不僅于GNSS 接收機，還應考慮蜂窩網絡的協助，考慮慣導組合，以及其它室內定位傳感器技術，如WLAN、WPAN、WiMAX 和Blue2 tooth 等一系列技術的應用。

3、我國北斗系統(Compass) 面臨的機遇和挑戰

1) 后來者居上面臨更大更多的挑戰

在四大系統中，Compass 是后來者，能有更多的借鑒，更多的選擇，但也面臨更大更多的挑戰:在系統建設和運營上我們落后水平近30年，如何實現跨越式發展;Compass 作為復雜系統取決于航天、電子、機械、環境等一系列高科技和基礎工業的產品、技術、能力與管理，如軌道可高精度預測的穩定的空間平臺、超穩定長壽命原子時鐘、現代擴頻信號體制與技術、空間環境的認知與預測技術，以及大規模集成電路技術等。

2) 投入最小化和效益的抉擇

Compass 這樣的重大系統，一定要確立切實可行、行之有效的投入最小化和效益策略，具體做法是必須堅持積極開放，堅持與其它GNSS 的兼容與互用，堅持建以致用的方針，這樣能擴大影響，服務，能在建設的進程中發揮作用，為以后全面投入運營奠定市場基礎，把風險降到限度。

3) 處理好五大關系，造就我國的衛星導航的大國強國地位

這五大關系是:國際與國內、與民用、系統與應用、政府與市場、當前與長遠。

所謂的“國際與國內”，主要指GNSS 與北斗系統的關系，對于產業而言，這兩者是統一的，我們的北斗要長入GNSS 之中，成為，讓都用上北斗。當然，我們也應該毫不客氣地用好用足GNSS 國際資源，解決好兼容和互操作的國際合作問題和GNSS 接收機及其終端的研發生產，以及大眾化應用問題，既能讓北斗系統建設過程中便能使用起來，也能進取地占據大批量市場，贏得時間，贏得空間，極大地降低北斗系統的建設風險。

所謂“與民用”，是指和民用的各自定位，近30 來年衛星導航系統應用的事實，證明民用的用戶量將是的百倍千倍，民用的產值比至少高十倍百倍，是經濟和社會效益的主要源泉，民用與相比，決不是無足輕重的裝飾音和附著物，兩者可以平起平坐，毫不遜色。沒有民用的衛星導航系統缺乏生命力和長期運行的持續發展能力，是站不住腳的。

所謂“系統與應用”，是指應處理好北斗系統建設和應用服務的關系，我國的航天系統普遍存在著“重系統，輕應用”、“重天上，輕地面”、“重投入，輕產出”的傾向，實際上，應用服務才是北斗系統建設的出發點和落腳點，GLONASS 和北斗一號在這方面給了我們極其深刻的教訓。沒有達到預期的用戶量是系統建設的不成功，應用服務是系統建設成功與否的試金石和的檢驗標準。

所謂“政府與市場”，是指政府行為與市場行為在產業發展中的互補關系，相輔相成關系。衛星導航作為一個新興的朝陽產業，如今在其產業發展初期，作為政府必須充分發揮其資金和政策的引導作用，集中資金投入系統建設和運營，這是不言而喻的，但在應用與服務產業的形成和發展中，也應該有與系統建設費用可比擬的大量資金，尤其在今后3～7 年間集中投入，并且有相應的優惠扶植配套政策與之匹配，才能在十年左右時間內，培育出個年產值超過3～5 千億元的衛星導航應用與服務產業，這是非常值得的事，這是一本萬利的事。

所謂“當前與長遠”，是指當前要做的迫在眉睫的事和長遠發展的考慮之間的關系。實際上，當前的市場形勢非常嚴峻，由于大眾化市場的快速發展，個人導航儀市場的崛起，以及定位手機市場行將風起云涌的局面，今后3～5 年內中國會出現數以億計的用戶需求，我們應該怎樣面對，如何因勢利導地將需求優勢轉變為自身的市場強勢和產業強勢，這是當務之急，千萬不能等。中國導航產業只有先求生存，后求發展，做好了今天，才有美好的明天。

4、主動倡導、積極參與多國共建一個導航衛星系統

GNSS 發展為我們走向國際創造了一個重要舞臺，Compass 系統建設則為我國的展示提供了良好的機遇，因為我們是后來者，更需要國際交流和合作。在GNSS 層面上，中國Compass 與其它三大系統，平起平坐地談民用的合作，開展“兼容與互操作”的雙邊和多邊合作，進行實質性的技術交流和較量，只有通過我們自身切實的努力，通過深入有效的國際合作，通過長期持續認真的工作，我們才能逐步實現與國際水平的接軌，才能逐步體現和發揮大國的作用。

在民用問題上我們必須堅持透明公開、國際合作的基本方針，要有自信心，要展示大國形象，負起大國責任，也是中國大國崛起的重要契機之一。GNSS 已經逐步成為的共享資源，鑒于現在不同國家多個系統組合在一起，會造成應用的諸多困難和資源的大量浪費，如統一標準，共建一個民用系統，不失為一種非常有創意的思路，無論這樁事情辦得成，還是辦不成，早辦成，還是晚辦成，都能產生巨大的影響，有助于大國間交流，有助于國際上官民的共同參與，有助于中國認識世界和世界認識中國，有助于展示我國和平發展的形象，有助于我國在衛星導航系統技術上實現趕超，擺脫過分落后的困境，有百利而無一害，而且在當前的國際大環境下正是恰當時機，千載難逢。

由于是多國系統，國際共享系統，更為保險可靠，系統的運營維護各國分擔，大大減輕經濟負擔，并利用國際上GNSS 發展的良好大環境，強有力推進產業的規模化、規范化發展，全力開拓國內外兩大市場，逐步實現向衛星導航大國和強國的轉化。

信息標題：GNSS是什么意思 GNSS系統

/./gnss.html