GNSS INS 组合导航原理与应用
GNSS／INS组合导航在飞行校验系统中的应用
（ Ｉ ＭＵ） ｙｏａ ｄａｃｌ ｏ ｔ ａｕｅ ｎｓ ｇ ｒ ｃｅ ｒｍｅ ｒ ｎ ｅ ｅ ｍｅｓｒｍｅｔ．
Ｋ ｅ ｒ ｓ Ｓ Ａ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｆ ｉｈ ｓ ｅｔ ｎ Ｇ ＳＩ ｔｇａｅ ｖｇ ｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： Ｐ Ｎ Ｔ ｃ ｌｇ ； ｌ ｔ ｎ ｐ ｃ ｏ ； ＮＳ ／ ｎ ｇ Ｉ ｉ ＮＳＩ ｅ ｒｔｄ ｎ Ｎａ ｉａ ｏ ｉ
ｉｓ ｅ ｔ ｎ ｓ ｓｅ ｃ ｌ ｅ ｓ ｒ ｅ ｉ ｌｍ ｅ ｔｔｏ ｆｃ ｎｉｕ ｕ ．ｓａ ｌ ｎ ｅｉｂｅ ｐ ｓｔ ｎ ａ ｄ ａｔＬ ｅ ｄ ｔ ｎ ｅ ｏ ｓｏ Ｓ ｎ ｐ ｃｉ ｙ ｔｍ ａｌ ｎ ｕ ｅｔ ｍｐｅ ｎ ａｉｎ ｏ ｏ ｔ ｏ ｓ ｔｂｅ ａ ｄ ｒｌ ｌ ｏ ｉｏ ｎ ｔｔＬ ａａｕ ｄ ｒｌｓ ｆＧＰ ｏ ｈ ｎ ａ ｉ ｉ ｄ
的误 差 ，其 中由定位 系 统所提 供 的空 间基 准坐 标 是
否精确直接决定 了飞行校验的精度和可靠性。通常
的 飞行校 验 系统 （ Ｉ ） 用伪 距 差分 Ｇ Ｓ（ ＦＳ 采 Ｐ ＤＧＰ ， Ｓ
评估各种导航、雷达、通信等设备的空间信号的质
Ｄｉｅｅｔ ｌ Ｓ ｆ ｒｎｉ ）或 实 时载波 相位 差 分 Ｇ ＳＲ Ｋ， ａＧＰ Ｐ （Ｔ
ｍｏ ｅａ ｃ ａｅａ ｄｒｌ ｂｅｉ ｃｕ ａ ｙ ｐ ｒｏ ａ ｃ ｄｒｌ ｂｌ ａ ｉ ｅ ｒ ｃ ｕ ｔ ｅｉ ｌ ａ ｃ ｃ ， ｅ ｒ ｎ ｅａ ｅｉ ｉｔ ｔ ｎｅｔ ｒＧＮＳ ｒＩ Ｓｈ ｓ Ｔ ｅａ ｐｉａｉｎｏ Ｐ ｒ ｎ ａ ｎ ｒ ｆ ｍ ｎ ａ ｉ ｈ ｙ ｈ Ｓ ｏ ａ ． ｈ ｐ ｌ ｔ ｆＳ ＡＮ ｎｆｉｈ Ｎ ｃ ｏ ｏ ｇｔ ｌ
即为 Ｓ Ａ 技 术 。实物 图如 图 １ 示 。 ＰＮ 所
gnss原理及应用
gnss原理及应用GNSS原理及应用。
GNSS（全球导航卫星系统）是一种利用人造卫星提供定位、导航和定时服务的技术。
它是由多颗卫星组成的系统，可以为全球范围内的用户提供高精度的定位和导航服务。
GNSS系统包括美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统、欧盟的伽利略系统和中国的北斗系统等。
GNSS的原理是通过卫星发射信号，接收设备接收这些信号并计算出自己的位置。
在GNSS系统中，至少需要接收到三颗卫星的信号才能进行定位，因为三个未知量需要三个方程才能解出。
通过接收不同卫星的信号，接收设备可以计算出自己的三维位置和时间信息。
GNSS的应用非常广泛，包括但不限于航空航天、交通运输、军事防务、地质勘探、测绘地理信息、农业、海洋渔业、应急救援等领域。
在航空航天领域，飞机和航天器可以利用GNSS进行精确定位和导航，提高飞行安全性和效率。
在交通运输领域，汽车、船舶和火车等交通工具可以利用GNSS进行导航和路径规划，提高运输效率和节约能源。
在军事防务领域，GNSS系统也扮演着重要的角色。
军事部队可以利用GNSS进行精确的定位和导航，提高作战效率和精确度。
同时，军事部队也可以利用GNSS系统进行通信和信息传输，保障作战指挥的有效性。
在地质勘探和测绘地理信息领域，GNSS系统可以提供精确的地理位置信息，帮助科研人员进行地质勘探和地图绘制。
在农业领域，农民可以利用GNSS系统进行精准的农田管理和作物种植，提高农业生产效率和质量。
在海洋渔业和应急救援领域，GNSS系统可以提供精确的船舶和人员定位信息，帮助渔民进行捕鱼和海上作业，同时也可以帮助救援人员进行紧急救援行动。
总的来说，GNSS系统在现代社会中扮演着非常重要的角色，它不仅可以提供高精度的定位和导航服务，还可以应用于各个领域，为人们的生活和工作带来便利和安全。
随着技术的不断发展，GNSS系统的性能和应用范围也将不断扩大，为人类社会的发展做出更大的贡献。
GNSS_INS紧组合定位技术简介_张聪慧
GNSS/INS紧组合定位技术简介张聪慧1邱 崧2（华东师范大学信息科学与技术学院，上海 200241）【摘 要】随着科学技术的发展，人们对动态载体运动目标的跟踪精度和可靠性要求越来越高，依靠单一传感器进行的导航与跟踪控制已不能满足需要，于是出现了多系统的组合导航。
全球卫星导航系统（GNSS）与惯性导航系统（INS）作为当前最常用的两种导航手段具有各自的优缺点，GNSS与INS组合构成的GNSS/INS紧组合导航系统取各子系统之长，在智能车研发、车道级导航及移动地图匹配等方面具有广阔的应用前景，是当前导航技术领域最受关注的研究热点和发展方向之一。
【关链词】紧组合定位 全球卫星导航系统（GNSS） 惯性导航系统（INS）近年来全球卫星导航系统（GNSS）和惯性导航系统（INS）发展迅速，应用领域越来越广泛。
GNSS和INS两种系统在导航定位方面具有各自的优缺点，GNSS/INS紧组合导航定位系统充分发挥两者的优势，提高了系统的整体导航精度和性能，实现单导航系统无法比拟的导航优势，在实时导航、车载定位、移动导航等都领域得到广泛的发展和应用。
1GNSS/INS紧组合定位的意义1.1组合定位的应用需求在军事方面，20世纪70年代后，由于高技术武器的出现，尤其是精确制导武器和远程打击武器及导弹拦截武器的出现，使得依靠单一传感器提供的信息很难满足目标跟踪或状态估计的精度和可靠性要求，必须采用多个传感器进行组合导航，并将多传感器提供的信息按某种最优融合准则进行最优融合，才能提高目标跟踪或状态估计的精度和可靠性。
于是，多传感器组合导航系统（多星座卫星导航组合、卫星导航与以惯性导航为代表的其它导航手段组合等）成为导航系统的发展趋势，且已成为倍受人们关注的热门领域，在军事领域、空间技术领域得到广泛应用。
在民用方面，低成本的组合导航系统是目前国内外飞机、轮船、航测和物探、智能车辆、水上交通管理等交通导航系统研究的重点和热点。
导航系统的原理如何定位和导航
导航系统的原理如何定位和导航导航系统已经成为现代社会中不可或缺的一部分，它通过使用卫星导航系统和其他技术，为用户提供准确的定位和导航服务。
本文将介绍导航系统的原理，包括定位和导航的过程。
一、全球卫星定位系统（GNSS）全球卫星定位系统（GNSS）是现代导航系统的核心，其基本原理是通过接收卫星信号来确定接收器的位置。
这些卫星距离地球几万公里，每个卫星都以固定的速度绕地球运行，同时向地面发射信号。
接收器接收到来自多颗卫星的信号后，通过计算信号传播的时间和接收到的信号强度，可以得出接收器的位置信息。
二、定位过程1. 接收卫星信号：导航系统的接收器通过天线接收卫星发射的信号。
天线需要面向开阔的天空，以确保能够接收到足够的卫星信号。
2. 信号传播时间计算：接收器同时接收到多颗卫星的信号，并测量信号从卫星到接收器的传播时间。
根据传播时间，可以获得接收器与每颗卫星之间的距离。
3. 定位计算：接收器通过与多颗卫星的距离组合，使用三角定位原理计算出自身的位置。
通过测量多颗卫星到接收器之间的距离，交叉计算并确定接收器的位置坐标。
4. 定位误差校正：定位过程中可能存在误差，例如信号传播的延迟以及大气层对信号的影响。
系统会使用校正算法对误差进行修正，以提供更准确的定位结果。
三、导航过程1. 目的地输入：用户在导航系统中输入目的地的地址或坐标。
导航系统将根据这些信息规划最佳的行驶路线。
2. 路线规划：导航系统根据用户输入的目的地和当前位置，利用地图数据和路况信息规划最优路线。
路线规划考虑了交通流量、道路类型、限速等因素，以提供最佳的导航建议。
3. 导航指引：导航系统会在行驶过程中提供语音或图像指引，指示用户在何时、何处转向或行驶。
导航器会根据实时定位信息和路线规划，持续更新导航指引，确保用户沿着正确的路线行驶。
4. 实时路况信息：现代导航系统通常会提供实时交通信息，以帮助用户选择最佳路线。
这些信息通过接收其他车辆或交通设施传输的数据，并与地图数据进行匹配，以提供准确的路况情报。
详解测绘技术中的全球导航卫星系统原理与应用
详解测绘技术中的全球导航卫星系统原理与应用概述全球导航卫星系统（GNSS）是一种基于卫星定位的技术，可以提供全球范围内的定位、导航和时间传输服务。
GNSS由多颗卫星组成，通过与地面上的接收设备进行通信，可以实现高精度的位置测量和导航功能。
本文将详细介绍GNSS的原理和应用。
一、GNSS原理1.1 卫星定位GNSS的核心原理是通过卫星发射的信号和地面上接收设备之间的通信来确定位置信息。
卫星定位系统通常由多颗卫星组成，它们分布在不同的轨道上，覆盖全球范围。
这些卫星通过发射无线电信号到地面接收设备，接收设备接收到多颗卫星的信号后，可以通过信号延迟、多普勒频移等计算方法来确定接收设备与卫星的相对位置，从而得到接收设备的位置信息。
1.2 GPS和其他GNSS系统全球定位系统（GPS）是最早研发并应用的一种GNSS系统。
除了GPS外，目前还有其他几种GNSS系统，如俄罗斯的格洛纳斯系统、欧盟的伽利略系统和中国的北斗系统。
这些系统在卫星数量、覆盖范围和准确度等方面有所不同，但基本的运行原理是相似的。
二、GNSS应用2.1 地理测量GNSS在地理测量中发挥着重要作用。
通过接收多颗卫星的信号，地理测量人员可以确定测量点的经纬度、高程和相对位置等信息。
这些信息对于地图绘制、土地管理、灾害监测等方面的工作非常重要。
2.2 航空和航海导航在航空和航海领域，GNSS被广泛用于导航和定位。
航空器和船只上的导航系统可以接收卫星信号，计算出其位置和航向信息，以便飞行员或船员准确地导航。
这对于保证航空和航海的安全性具有重要意义。
2.3 交通监测与管理GNSS还可以应用于交通监测和管理。
通过在车辆或交通信号灯上安装GNSS 接收设备，可以实时获取车辆的位置信息和交通流量数据，从而帮助交通管理部门更好地调控道路交通。
此外，GNSS还能提供智能交通系统、车辆控制等方面的支持。
2.4 精准农业GNSS对于农业领域的应用也非常广泛。
农民可以通过接收卫星信号，确定农田的边界、土壤特性和作物生长情况等信息，从而实现精确施肥、精细管理和减少资源浪费。
测绘技术中的全球导航卫星系统原理和应用
测绘技术中的全球导航卫星系统原理和应用导读：全球导航卫星系统（GNSS）是一种通过一系列卫星来提供全球定位、导航和时钟同步服务的技术系统。
本文将介绍GNSS的原理及其在测绘技术中的应用。
一、GNSS的原理全球导航卫星系统（GNSS）是一种由多颗卫星组成的系统，其中包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo以及中国的北斗导航系统。
这些卫星以恒定速度绕地球轨道运行，向地面发送信号，接收器通过解算这些信号的时间差来计算自身的位置坐标。
GNSS原理的核心是三角测量法，它基于接收器接收到至少4颗卫星的信号，并通过测量这些信号的时差来计算接收器与这些卫星之间的距离。
通过多边形三角定位原理，可以计算出接收器的三维坐标。
二、GNSS在测绘技术中的应用1. 地图制作GNSS在地图制作中发挥着重要的作用。
传统的地图制作需要通过地面控制点进行测量，而使用GNSS可以大大提高测绘的效率和精度。
通过GNSS接收器获取的坐标数据可以直接导入到地图制作软件中，从而快速绘制出准确的地图。
2. 土地测绘在土地测绘中，GNSS可以提供高精度的定位和测量数据。
无论是测量地块的边界还是标记基准点，使用GNSS可以减少传统的地面测量工作，提高工作效率和精度。
此外，GNSS还可以用于土地使用规划和资源管理等方面。
3. 工程测量在工程测量中，GNSS可以提供准确的三维定位数据，用于建筑物、道路和桥梁等工程的测量和监控。
使用GNSS接收器可以实时获取建筑物的位置和运动信息，从而对工程项目进行精确的控制和监测。
4. 海洋测量对于海洋测量，GNSS同样可以发挥重要作用。
船舶和潜水器上安装的GNSS接收器可以实时定位和记录其位置信息，从而准确计算航线和测量海底地形。
此外，GNSS还可以用于海洋导航和水文测量等方面。
5. 精准农业在精准农业中，GNSS可以为农民提供准确的位置信息和农田测量数据。
农民可以根据GNSS提供的数据精确施肥、浇水和喷洒农药，从而实现农田的精确管理和提高产量。
GNSSINS自适应智能组合导航算法
2、系统稳定性测试：通过动态场景模拟，检验GNSSINS算法在不同速度、震 动条件下的稳定性。
3、实际应用测试：将GNSSINS算法应用于自动驾驶车辆，验证其在复杂环境 中的实时导航性能。
实验结果分析
通过以上实验，我们得出以下结论：
1、GNSSINS算法在定位精度方面表现出色，尤其是在复杂环境和信号干扰条 件下，其误差较单一GNSS、INS有明显降低。
在自适应滤波理论方面，传统的自适应滤波算法如LMS、RLS等已广泛应用于 GNSSINS组合导航系统中。这些算法能够根据信号特征自动调整滤波器参数， 提高信号处理效果。然而，这些算法也存在一定的局限性，如对于非平稳信号 的处理能力不足、容易受到噪声干扰等。
研究方法
为了解决上述问题，本次演示提出了一种基于扩展卡尔曼滤波（EKF）和自适 应滤波的误差补偿方法。该方法首先利用EKF对非线性系统进行建模，实现对 INS误差的补偿；然后，采用自适应滤波算法对GNSS信号进行处理，提高信号 质量。具体步骤如下：
本次演示研究了GNSSINS组合导航误差补偿与自适应滤波理论的拓展，提出了 一种基于扩展卡尔曼滤波和自适应滤波的方法。该方法在实现误差补偿和信号 处理方面均具有较好的性能，能够提高导航系统的精度和稳定性。然而，该方 法仍存在一定的局限性，例如对于复杂环境下的非线性建模能力还有待进一步 提高。未来研究可以针对这方面进行深入探讨，并尝试将其他先进技术引入到 GNSSINS组合导航领域中，以实现更好的导航性能。
谢谢观看
文献综述
GNSSINS深组合导航技术是一种将全球卫星导航系统（GNSS）和惯性导航系统 （INS）进行深层次融合的导航技术。在已有的研究中，GNSSINS深组合导航 技术主要分为松组合、紧组合和深组合三种模式。松组合模式主要通过卡尔曼 滤波器进行数据融合，紧组合模式则通过共享 INS和 GNSS的测量信息进行组 合，而深组合模式则将 INS和 GNSS的测量信息深入地融合在一起，以实现更 高精度的导航。
GNSS原理及应用
GNSS原理及应用GNSS（全球导航卫星系统）是一种通过利用包括GPS（全球定位系统）、GLONASS（俄罗斯全球导航卫星系统）、Galileo（欧洲全球导航卫星系统）和Beidou（中国的全球导航卫星系统）等多个卫星系统的卫星进行全球定位和导航的技术。
GNSS原理及应用如下：GNSS主要基于三个原理：距离测量、卫星轨道和钟差测量以及建立导航解算。
首先，距离测量是一种基于卫星到接收机的距离计算的原理。
GNSS 接收机接收到来自卫星的信号，并通过计算信号传播的时间来测量卫星与接收机之间的距离。
通过同时接收多个卫星的信号，接收机可以确定自己的位置。
其次，卫星轨道和钟差测量是用来确定卫星的位置和钟差的原理。
接收机通过测量卫星信号的相位差来计算卫星的位置，同时也需要测量卫星钟差以纠正信号传播时钟差对定位结果的影响。
最后，建立导航解算是用来确定接收机的位置的原理。
通过接收来自至少四个卫星的信号，接收机可以使用三个已知位置的卫星确定自己的位置。
接收机还可以使用额外的卫星信号进行精确的定位和导航。
GNSS的应用非常广泛，包括但不限于以下几个方面：1.行车导航：GNSS可以用于车辆导航系统，提供准确的位置信息，帮助驾驶员选择最佳路线、避免交通拥堵和减少行车时间。
2.航空导航：GNSS在航空领域被广泛应用于飞行导航和着陆系统。
它提供高精度的位置信息，帮助飞行器确定其准确的位置和航向。
3.农业和渔业：农民和渔民可以利用GNSS来进行土地测量、货物追踪和捕捞活动。
它可以帮助农民和渔民提高生产效率，减少成本和资源浪费。
4.海洋和航运：GNSS在海洋和航运领域中广泛应用于船舶导航和航行控制。
它可以提供精确的船舶位置和速度信息，帮助船舶避免碰撞和确定最佳航线。
5.时钟同步：GNSS的卫星钟具有非常高的精度，可以用于时间同步应用。
它可以提供准确的时间信号，用于电信、金融、网络通信和科学研究等领域。
总之，GNSS原理和应用在现代社会中具有广泛的应用前景。
GNSS和InSAR组合监测系统设计
GNSS和InSAR组合监测系统设计GNSS和InSAR是两种常用的地球监测技术，它们分别利用全球导航卫星系统和合成孔径雷达干涉技术来实现对地球表面变形的监测。
GNSS（Global Navigation Satellite System）是一种通过接收来自卫星的信号来确定接收装置位置的技术，而InSAR （Interferometric Synthetic Aperture Radar）则是一种利用合成孔径雷达进行地表监测的技术。
本文将介绍一个基于GNSS和InSAR组合的地表监测系统的设计。
1. 系统设计原则（1）数据同步性：由于GNSS和InSAR分别利用卫星信号和雷达信号来实现地表监测，需要确保两者的数据采集和处理是同步的，以便进行有效的组合分析。
（2）空间分辨率：GNSS和InSAR观测的空间分辨率不同，需要根据监测目标的要求确定适当的空间分辨率，以充分利用两种技术的优势。
（3）时间分辨率：地球表面的变形通常是一个动态过程，需要根据监测目标的要求确定适当的时间分辨率，以实现实时或定期的监测。
（4）系统稳定性：由于GNSS和InSAR监测受到多种干扰因素的影响，需要通过系统稳定性设计有效的干扰抑制和误差校正算法。
2. 系统构成基于上述原则，一个基于GNSS和InSAR组合的地表监测系统通常包括以下组成部分：（1）GNSS观测站：用于接收全球导航卫星系统信号，并测量地面变形的位置和速度。
（2）InSAR雷达设备：用于获取地面的三维高精度形变监测数据。
（3）数据采集控制系统：用于对GNSS和InSAR数据采集进行同步控制，并包括数据传输和存储功能。
（4）数据处理和分析系统：用于对采集到的GNSS和InSAR数据进行快速和高效的处理，并实现变形分析和监测结果的展示和发布。
3. 系统工作流程（3）监测结果展示和发布：将处理和分析得到的监测结果通过数据处理和分析系统进行展示和发布，以便用户进行定期或实时的监测。
gnss原理及应用
gnss原理及应用
GNSS（全球导航卫星系统）是一种基于卫星定位的全球定位
系统，它结合了多颗卫星、地面控制站和用户接收器，能够提供全球范围内的高精度定位、导航和时间服务。
GNSS的工作原理是通过将多颗卫星的信号接收并测量其传播
时间与发射时间差来计算接收器所处位置的方法。
每颗卫星的信号包含了精确的时刻信息和卫星位置、速度等数据，并通过卫星和用户接收器之间的信号传输进行通信。
用户接收器接收到至少4颗卫星的信号后，可以通过计算信号的传播时间差及卫星位置信息来确定用户接收器的位置，从而实现定位和导航功能。
GNSS的应用领域非常广泛。
在交通运输领域，GNSS被广泛
应用于汽车导航、航空航天导航、船舶导航等。
在测绘和地理信息领域，GNSS可以实现高精度的地图制作、地形测量和地
物定位等任务。
在农业领域，GNSS可以用于农机作业控制、
农作物生长监测等应用。
此外，GNSS还可以应用于海洋测量、探矿勘探、地震监测、灾害预警等领域。
除了定位和导航功能外，GNSS还可以提供高精度的时间服务。
由于卫星的高精度钟同步系统，GNSS可以提供纳秒级的时间
同步，广泛应用于电信、金融、科学研究等领域。
总之，GNSS是一种基于卫星定位的全球导航卫星系统，通过
多颗卫星的信号测量和计算来实现高精度的定位、导航和时间
服务。
它的应用涵盖了交通运输、测绘和地理信息、农业、海洋等多个领域。
GNSS和InSAR组合监测系统设计
GNSS和InSAR组合监测系统设计随着全球导航卫星系统（GNSS）和合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术的不断发展，这两种监测技术的组合应用越来越受到人们的关注。
组合使用GNSS和InSAR技术，可以实现高精度、高时空分辨率的地形变、沉降、位移等监测，适用于地质灾害预警、测量各种工程和建筑物的变形和运动等领域。
本文介绍了一种基于GNSS和InSAR组合监测的系统设计方案。
1. 系统框架该系统由GNSS接收机、InSAR传感器、数据处理软件和数据显示平台组成。
GNSS接收机主要用于获取目标区域内的位置信息，而InSAR传感器则可以实现地面形变的高精度监测。
数据处理软件用于将GNSS和InSAR数据进行配准和整合，生成高精度的变形图像。
最后，数据显示平台将变形图像以可视化的方式呈现给用户，使其能够直观地了解目标区域的地形变化情况。
2. GNSS测量方案GNSS接收机采集卫星信号，利用多普勒效应和不同卫星之间的信号延迟来确定接收机的位置。
在目标区域内选择一定数量的控制点（CP），通过对这些控制点的GNSS测量来获得目标区域的初始位置信息。
在后续的监测过程中，针对选定的控制点进行多次GNSS测量，以确定控制点的精确位置。
这些控制点可以用于校准InSAR监测结果，提高监测精度。
3. InSAR监测方案InSAR技术利用雷达波的相位差异来测量地表形变。
通过搭载在航天器上的SAR传感器收集一系列雷达波，构成干涉图像。
利用干涉图像中的相位信息，可以准确测量目标区域内的地形变化。
传统的InSAR监测需要进行大量的数据处理和校正操作，才能得到高质量的监测结果。
在本系统中，我们采用了一种基于差分InSAR（D-InSAR）技术的监测方案，大大简化了数据处理流程。
具体来说，我们首先在目标区域内选择两个参考点，利用它们之间的干涉图像进行校准。
然后使用相邻时刻的干涉图像进行差分，获得目标区域内的地形变化信息。
相邻干涉图像之间时差越小，监测结果的精度也就越高。
GNSS定位技术的原理与使用方法
GNSS定位技术的原理与使用方法导语：在现代社会中，位置信息的准确性和实时性变得越来越重要，而全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）定位技术则以其高精度和广泛应用而备受瞩目。
本文将探讨GNSS定位技术的原理和使用方法，帮助读者更好地理解和应用该技术。
一、GNSS定位技术的基本原理1. 卫星发射信号GNSS系统通过一组卫星向地面发射特定的无线电信号，这些信号携带有关卫星位置、时间和其他信息。
目前，最常用的GNSS系统是美国的GPS（Global Positioning System）以及俄罗斯的GLONASS（Global Navigation Satellite System）。
2. 接收器接收信号GNSS定位接收器，简称接收器，是一种电子设备，用于接收从卫星发射的无线电信号。
接收器通过天线接收信号，并对信号进行处理以计算其接收位置的精确度和可靠性。
3. 信号计算与定位接收器通过同时接收多颗卫星发射的信号，并通过计算信号传播的时间差以及卫星位置等数据，进行定位计算。
该计算方法被称为三角测量法，即通过三个或更多卫星的信号交汇点确定接收器位于地球上的位置。
二、GNSS定位技术的使用方法1. 个人导航GNSS定位技术广泛应用于个人导航领域。
人们可以使用GNSS设备，如导航仪、智能手机或车载导航系统，为自己提供准确的路线指引和实时导航信息。
这使得人们能够更轻松地规划行程、减少迷路的可能性，并根据交通状况进行路线调整。
2. 车辆追踪和管理GNSS定位技术也被广泛应用于车辆追踪和管理系统中。
通过在车辆上安装GNSS接收器，管理者可以实时追踪车辆的位置、行驶速度和行为等信息，从而更好地管理车队和提高运输效率。
此外，GNSS定位技术还可以用于车辆防盗和紧急救援等方面。
3. 农业和测绘在农业和测绘行业中，GNSS定位技术被广泛应用于农田测量、地块划分和作物管理等方面。
GNSS技术的原理和应用
GNSS技术的原理和应用简介GNSS（全球导航卫星系统）是一种利用全球卫星定位系统进行导航和定位的技术。
它结合了多颗卫星和地面接收器，提供了精确的位置、速度和时间信息。
本文将介绍GNSS技术的原理和应用，并探讨其在不同领域的多种应用。
原理GNSS技术基于卫星定位系统，通过测量卫星和地面接收器之间的距离来计算接收器的位置。
其中，距离测量是通过接收卫星发射的电磁波信号来完成的。
GNSS系统中包括多颗卫星，它们分布在不同的轨道上，通过与地面接收器的交互，提供各个卫星的位置和时间信息。
GNSS技术的基本原理包括以下几个步骤： 1. 卫星发射信号：GNSS卫星向地面发射电磁波信号。
2. 地面接收器接收信号：地面接收器接收到卫星发射的信号，并测量接收到的信号的时间。
3. 距离测量：地面接收器利用接收到的信号的传播时间和光速，计算出卫星和接收器之间的距离。
4. 定位计算：通过测量到的多个卫星与接收器的距离，使用三角定位原理计算出接收器的位置。
5. 数据处理：接收器将获取到的位置信息进行处理，并提供给用户使用。
应用GNSS技术广泛应用于各个领域，为人们的生活和工作带来了便利。
以下是几种主要的应用领域：导航与定位GNSS技术为人们提供了精确的导航和定位服务。
通过接收卫星发射的信号，人们可以准确地确定自己的位置并制定导航路线。
这对于驾驶者、户外爱好者、航海者等都非常重要。
在交通领域，GNSS技术被广泛应用于车载导航系统和交通管理系统中。
车载导航系统可以帮助驾驶者选择最佳的路线和避开交通拥堵。
交通管理系统可以通过实时监控车辆位置，进行交通流量控制和路况预测。
农业与环境监测GNSS技术在农业和环境监测中也有广泛的应用。
农业方面，农民可以利用GNSS技术测量田地的边界和面积，实现精准施肥和精准种植，提高农作物的产量和质量。
在环境监测方面，GNSS技术可以用于测量地壳运动、地震活动和海平面变化等。
这些数据对于研究地球的变化和预测自然灾害非常重要。
GNSS INS 组合导航原理与应用(完整版)
、组合导航系统（续）
卫星组合导航的性能优势
➢ 由于多星座提高了卫星星座的几何结构，增强了可用性（）； ➢ 全部建成后，卫星覆盖率将极大增强（星空璀璨——颗卫星以上），提高导
航
技
成本昂贵，不为我国所有
术 缺点 不能输出姿态信息
输出不连续
25
（）各种导航技术的特点？
天文导航——古老而又年轻的导航技术
天文导航是一种利用光恒星）信息
进行载体位置计算的定位导航方法。
完全天文定位导航 基于航天器轨道动力学方程的定位导航
采用组合导航技术的系统称为组合导航系统 参与组合的各导航系统称为子系统。
二、 组合导航的基本方法 回路反馈法 采用经典的回路控制方法，抑制系统误差， 并使各系统间实现性能互补；
最优估计法 采用卡尔曼滤波，从概率统计最优的角度
估计出系统误差并消除之。
连续输出位置、速度、姿态
惯性导航技术现状
美国实验室对当前陀螺仪发展现状分析
惯性导航技术发展趋势
美国实验室对年陀螺仪发展趋势的预测
（）各种导航技术的特点？ 无线电导航技术——基本原理
22
（）各种导航技术的特点？
无线电导航技术——卫星导航技术
无线电导航受区域限制 年代开始发展卫星导航（将发射台放到卫星上）
26
（）各种导航技术的特点？
天文导航——基本原理
舰船天文导航基本原理
即通过观测不同天体或不同时刻观测同一天体，
以各天体投影点为圆心，各观测天体高度为半径画天
GNSS及GPS的基本原理与测量应用
GNSS及GPS的基本原理与测量应用GNSS（全球导航卫星系统）是指由多颗卫星以及地面控制段组成的导航系统，能够提供全球范围内高精度的位置、速度和时间信息。
其中最著名的就是GPS（全球定位系统），由美国建立并维护。
GPS的基本原理是通过测量卫星与接收器之间的时间差来计算接收器的位置。
GPS系统由24颗运行在轨道上的卫星组成，卫星运行于地球对称贝壳状轨道上，每颗卫星都具有精确的轨道和时间信息。
接收器接收到来自卫星的信号，通过测量信号的传播时间差来计算出卫星与接收器的距离，至少需要三颗卫星的信号才能确定接收器的位置。
接收器利用收到的卫星信号进行距离测量，然后通过计算与卫星的三维距离，最终确定接收器的位置。
在GPS测量应用中，主要有以下几个方面：1.地理测量：GPS能够提供高精度的位置信息，因此在地理测量领域有着广泛应用。
例如，在土地测绘、建筑工程和城市规划中，可以利用GPS技术获取准确的地理位置信息进行测量和定位。
2.航空航天：GPS在航空航天领域也有重要应用。
在飞机、导弹和航天器的导航中，GPS可以提供精确的位置、速度和时间信息，确保飞行器能够准确导航和定位。
3.交通运输：GPS在交通运输领域也起到了重要的作用。
通过GPS技术，可以实现车辆的定位和监控，提高交通管理的效率。
此外，GPS还可以优化路线规划，实现导航和导航服务。
4.环境研究：GPS在环境研究中也发挥着重要的作用。
例如，在地质学、气象学和海洋学中，可以利用GPS技术来监测地球表面的变形和运动，提供地质灾害预警和气象预测。
5.农业：GPS在农业领域也有广泛应用。
通过GPS技术，可以实现机械化农业的精确作业，提高农作物的产量和品质。
例如，在精确播种、施肥和灌溉中，利用GPS技术可以实现较高的定位精度。
6.旅游和户外运动：GPS在旅游和户外运动领域也非常实用。
通过GPS导航仪等设备，可以实现精确导航，避免迷路，并提供实时位置信息和路径规划，提高旅游和户外运动的安全性和便利性。
GNSS定位技术的基本原理与应用介绍
GNSS定位技术的基本原理与应用介绍1.引言GNSS（全球导航卫星定位系统）是目前常用的卫星导航系统，广泛应用于航空、航海、测绘、交通、气象等领域。
本文将介绍GNSS定位技术的基本原理和其在不同领域的应用。
2.GNSS定位原理GNSS定位是通过接收多颗卫星发送的信号，利用卫星的位置信息和信号传播时间来测量接收器的位置。
GNSS系统包括美国的GPS（全球定位系统）、俄罗斯的GLONASS（全球导航卫星系统）、欧洲的Galileo（伽利略卫星导航系统）等。
这些系统都是由地球轨道上的多颗卫星组成，它们以准确的时钟同步发送信号，接收器接收到信号后通过计算信号传播时间和卫星的位置，从而确定接收器所在的位置。
3.GNSS定位的精度和可靠性GNSS定位的精度受多种因素的影响，包括接收器的类型、信号遮挡、大气湿度等。
在开阔的地区和理想条件下，GNSS定位的精度可以达到几米到十几米的水平。
然而，在城市区域或有建筑物遮挡的地方，信号的传播受到干扰，可能会导致定位误差增大。
为了提高精度和可靠性，GNSS系统通常会与其他辅助定位技术（如惯性测量单元）结合使用。
4.GNSS定位的应用4.1 航空导航航空领域是GNSS定位的一个重要应用领域。
飞机可以利用GNSS定位系统来测量自身的位置和航向，以实现精确导航。
GNSS可以提供飞机导航系统所需的精确定位信息，可用于飞行计划、自动驾驶、着陆引导等。
4.2 航海导航航海导航是另一个重要的GNSS应用领域。
船舶可以借助GNSS定位系统来确定自身的位置以及航线，为航海提供导航支持。
船舶导航使用的GNSS系统通常是多系统或多频率的，以提供更高的可靠性和精度。
4.3 测绘和地理信息系统（GIS）GNSS在测绘和GIS领域的应用也非常广泛。
测绘人员可以使用GNSS测量仪器，通过测量接收卫星信号的时间差来确定地面各点的准确位置，从而制作高精度的地图。
GNSS定位技术还可应用于GIS系统，帮助确定各种地理数据的准确位置。
gnss的原理与应用
GNSS的原理与应用1. 简介全球导航卫星系统（GNSS）是一种基于卫星定位技术的导航系统，通过在地球上空轨道运行的卫星发送信号，实现对地球上任何一个点的定位和导航。
GNSS是现代导航和定位技术的基础，广泛应用于航空、航海、交通、测绘、军事等领域。
2. GNSS的原理GNSS系统由一组卫星、地面控制站和用户设备组成。
其原理是通过卫星向用户设备发送信号，并通过计算接收到的信号的时间差来确定用户设备的位置。
具体流程如下：1.GNSS卫星发送信号：卫星通过无线电波将信号发送到地球上的接收器。
2.用户设备接收信号：接收器接收到卫星发出的信号。
3.信号时间差计算：接收器通过计算信号从卫星到达的时间差，进而确定接收器与卫星之间的距离。
4.多卫星定位：通过接收多颗卫星的信号，接收器可以同时计算多个卫星与接收器之间的距离，利用三角测量法确定接收器的具体位置。
5.位置计算：接收器使用接收到的卫星信号距离信息进行计算，确定接收器的位置。
3. GNSS的应用3.1 航空导航航空导航是GNSS最重要的应用之一。
现代航空中，飞机通过GNSS系统进行自动导航和自动驾驶。
GNSS系统可以提供精确的飞行轨迹和位置信息，确保飞机能够准确地飞行到目的地，并实时调整航线。
3.2 航海导航在航海领域，GNSS系统也发挥着重要的作用。
船只可以通过GNSS系统准确定位，确保船只能够安全地航行。
船只的导航和航向控制系统可以使用GNSS系统提供的精确位置信息，帮助船只避免障碍物和确定最佳航线。
3.3 交通导航交通导航是我们日常生活中最常见的GNSS应用之一。
现代交通导航系统使用GNSS技术为驾驶员提供准确的导航指引。
通过接收卫星信号，交通导航系统能够实时更新交通状况、提供最佳路径选择，并安全地引导驾驶员到达目的地。
3.4 测绘和地理信息系统GNSS技术在测绘和地理信息系统中也得到广泛应用。
通过GNSS系统，测绘人员可以准确测量和记录地理位置信息，创建高精度的地图和地理数据库。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
误差不积累 不仅可得位置信息、还可得到姿态信息
缺点
定位精度不够高（与敏感器精度有关） 输出信息不连续
28
天文导航的历史
从航海上发展而来，起源中国，明代郑和的过洋
千星图是当时最完整、最精确的天文航海原始记 录；
1731年，哈德利发明了反射象限仪，并很快发展
成了六分仪；
1735年 约翰〃哈里森 天文钟；
精确打击-现代战争的主要手段！
精确打击
必要 条件
精确制导
核心 技术
导航 技术
应用于 陆、海、空、天 武器系统
弹道导弹
远程空空导弹
舰空导弹
4
JDAM低成本制导武器
重大需求牵引导航技术与时俱进
对地观测
目标信息获取是 精确打击的前提
必要 条件
高分辨率 对地观测系统
技术 瓶颈
惯性稳定技术
国家中长期发展规划16个重大专项之一!
5、组合导航系统（续）
卫星组合导航的性能优势
由于多星座提高了卫星星座的几何结构，增强了可用性（availability）； GPS/GLONASS/COMPASS/Galileo全部建成后，卫星覆盖率将极大增强（星空璀 璨——100颗卫星以上），提高导航定位的连续性（continuity）； 多卫星信号组合可以很容易地探测和诊断某类卫星信号的故障和随机干扰， 并及时予以排除或及时给用户发送预警信息，提高导航系统的抗干扰能力， 从而提高系统的完好性（integrity）；
► 异常误差——周跳、变轨误差…。
5、组合导航系统（续）
卫星组合导航的缺点
1）存在信号遮挡。当接收机天线被建筑、隧道等遮挡时，卫星信号中断，无法 定位。 2）抗干扰能力差。当存在人为干扰时，接收机码环环路很容易失锁，导致接收 机无法定位。
3）多类卫星信号在同一载体上常形成互相干扰。 4）数据输出频率低。尽管目前一些新的GPS接收机可以提供10 Hz的无插值定位 输出，但大多数接收机的定位输出频率仍然为1 Hz。 5）GPS、GLONASS、GALILEO分别由各自研制国直接控制，使用权受制于人。
多卫星系统可提高相位模糊度搜索速度…。
5、组合导航系统（续）
卫星组合导航的误差补偿优势
利用多种导航卫星信号有利于误差补偿提高导航定位的精度和可靠性。 ► 系统误差——轨道系统误差、卫星钟差、多路径误差…； ► 随机误差——信号随机误差、轨道随机误差、钟差随机误差…; ► 有色噪声——太阳光压、随时间变化的钟差…;
姿态误差
（5）各种导航技术的特点？
惯性导航——特点
惯 性 导 航 技 术
优点 自主性强 短时间精度高 连续提供位置、速度、姿态 缺点 误差随时间积累 价格昂贵（精度越高，价格越贵）
18
惯性导航技术发展历史
傅科陀螺，验证了地球自转 安休兹制成陀螺方向仪——惯性导航的先导 舒拉摆理论，陀螺仪的设计开始完善
37
优势互补
余度功能
组合导航系统
背景
为了提高对动态载体运动目标（导弹、飞机、卫星、坦克、车辆、舰船等） 的跟踪精度或对动态系统的状态估计精度，需要多传感器的组合导航。
单一传感器提供的信息很难满足目标跟踪或状态估计的精度要求，采用多个 传感器进行组合导航，并将多类信息按某种最优融合准则进行最优融合，可 望提高目标跟踪或状态估计的精度。
15
（5）各种导航技术的特点？
高精度光纤陀螺
光纤陀螺特点： 精度高 响应速度快 动态范围大
法国IXSEA公司研制的高精 度光纤陀螺精度为0.001/h
主要研究内容和关键技术包括:
新型高稳定光纤光源技术 全数字信号检测技术
误差机理及建模补偿方法
光纤陀螺可靠性设计方法
何为导航？ 与制导什么区别？ 有哪些导航技术？ 为什么要组合？ 如何进行组合？
8
（1）何为导航？
引导载体从出发点到达目的地的技术和方法 提供载体的导航参数，位置、速度和姿态
（2）与制导什么区别？
制导是根据预先规划的航路，自动引导载体到
达目的地的技术和方法
9
航迹规划 导航 系统 运动 参数 飞行控制 控制 计算机 指令 执行 机构
100米
30米
各种导航技术的特点？
推算导航——基本原理
计程仪 或里程表
v
∫
S
记里鼓车 罗盘或 单轴陀螺
司南
31
指南车
各种导航技术的特点？
推算导航——特点
自主 结构简单，成本低
推 算 导 航 技 术
优点
缺点： 误差积累太大，限于要求不高的场合
32
33
一、 组合导航技术
采用两种或两种以上的非相似导航系统对同 一信息作量测量,从这些量测量中计算出各导 航系统的误差并校正之。
GNSS/INS组合导航原理
章红平
Email: hpzhang@
GNSS/INS组合的需求与意义 1.2 主要内容和范围
1.3 组合导航简介
2
意义：导航技术是人类生活、航空航天的共性关键基础技术！
飞机
导弹
舰船
卫星
空间站
3
月球车
重大需求牵引导航技术与时俱进
精确打击
INS
精度高 误差不积累 输出不连续
位置、速度、姿态
Z
GPS
KF
优势互补-组合导航系统的最佳方案！
36
三、 组合导航系统的功能
协合超越 组合导航 系统功能
充分利用各子系 统的导航信息，形 成单个子系统不具 备的功能和精度 综合利用各子系 统信息，取长补短， 扩大使用范围 各子系统感测同 一信息源，使测量 冗余，提高整个系 统的可靠性
6、组合导航系统（续）
GNSS与INS组合导航的优势
可发现并标校惯导系统误差，提高导航精度。 弥补卫星导航的信号缺损问题，提高导航能力。 提高卫星导航载波相位的模糊度搜索速度，提高信号周跳的检测能力，提 高组合导航的可靠性。 可以提高卫星导航接收机对卫星信号的捕获能力，提高整体导航效率。 增加观测冗余度，提高异常误差的监测能力，提高系统的容错功能。 提高导航系统的抗干扰能力，提高完好性。
5、组合导航系统（续）
5.3 卫星导航与惯性导航的组合 需求
尽管卫星定位系统具有较高精度和较低的成本，且具有长期稳定性。多类 导航卫星组合仍然不能完全摆脱卫星信号受遮挡而不能实施导航的风险。 当载体通过遂道或行驶在高耸的楼群间的街道时，这种信号盲区一般不能 通过多类卫星组合加以克服。 INS由于具有全天候、完全自主、不受外界干扰、可以提供全导航参数（位 置、速度、姿态）等优点，是目前最主要的导航系统之一。INS有一个致命 的缺点：导航定位误差随时间积累。
卫星导航技术——误差特性
卫 星 导 航 误 差
时钟误差 星历误差 大气层误差 电离层延时误差 多路径效应
随机性误差
24
（5）各种导航技术的特点？
卫星导航技术——特点
精度高，误差不积累 卫 星 导 航 技 术 优点 全球，全天时，全天候 接收机价格便宜 成本昂贵，不为我国所有 缺点
不能输出姿态信息
六分仪
1837年 美国船长沙姆那发现等高线，可同时测
经纬度；
1875年 法国人圣西勒尔发现高度差法则，为天
文导航重要基础；
二十世纪中叶，1950年后，随着载人航天技术的
发展，天文导航技术得到了极大的发展，尤其阿 29 波罗登月，前苏联空间站。
天文钟
天文导航发展现状
日期 19771981 19791985
输出不连续
25
（5）各种导航技术的特点？
天文导航——古老而又年轻的导航技术
天文导航是一种利用光学敏感器测得的天
体（月球、地球、太阳、其他行星和恒星）信息 进行载体位置计算的定位导航方法。
完全天文定位导航 基于航天器轨道动力学方程的定位导航
26
（5）各种导航技术的特点？
天文导航——基本原理
加速度计
a
矢 量
∫
V
∫
P
∫
Z 陀螺仪: 定轴性 , , 进动性 X
Y
13
（5）各种导航技术的特点？ 惯性仪表分类
惯性技术 核 心
传统机械陀螺仪
液浮陀螺仪 三浮陀螺仪 挠性陀螺仪 静电陀螺仪 半球谐振陀螺仪 压电陀螺仪 激光陀螺仪 光纤陀螺仪 MEMS惯性器件 MOEMS惯性器件
振动陀螺仪
多传感器组合导航（多星座卫星组合、卫星导航与惯性导航的组合等）成为 导航系统的发展趋势。
5、组合导航系统（续）
5.2 多星座卫星导航组合
需求
GPS、GLONASS、BD及GALILEO卫星导航系统，本身都存在着固有的缺陷或人 为施加的干扰，于是，使用单一的卫星导航系统存在着很大风险。 GPS系统受美国国家政策的影响，随时可能出现人为“故障”，使得非美国 的盟国不能利用卫星资源，或其卫星信号中存在显著的异常干扰。 GLONASS系统，虽然尚无明确的信号干扰政策，但它由俄罗斯空军控制，特 殊时期的应用难以保证，而且GLONASS卫星的稳定性较差，导航精度也成问 题。
舰船天文导航基本原理
即通过观测不同天体或不同时刻观测同一天体，以各天 体投影点为圆心，各观测天体高度为半径画天文位置圆， 并求其交点来确定舰船的位置。
获得高精度的天体高度和确定天体投影点是舰船天 文导航的关键。
27
（5）各种导航技术的特点？
天文导航的特点
完全自主
随机性误差
天 文 导 航 技 术