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PNT、GNSS與GPS:衛星定位導航技術的清晰區分

更新時間:2025-01-14      點擊次數:990

PNT、GNSS、GPS均是衛星定位和導航相關領域中的常見縮寫詞,他們經常會被用到,且在很多情況下會被等同使用或替換使用。我們會把定位導航功能測試叫做PNT性能測試,也會叫做GNSS性能測試。我們會把定位導航終端叫做GNSS模塊,也會叫做GPS模塊。

但是實際上他們之間是有一些重要的區別。伴隨著技術發展與越發深入,我們有必要對這三個詞匯做以清晰的區分。



一、什么是GPS?

GPS是Global Positioning System(全球定位系統)的縮寫,它是美國建立的全球衛星定位導航系統,是GNSS概念中的重要組成部分。因此在上世紀只有他一個GNSS系統時,GNSS=GPS,此時確實這兩個概念是等同的。后來其他的全球衛星定位導航系統也逐漸出現,此時GNSS就不止GPS了,但很多人還是會用GPS來替代GNSS這個說法。但隨著技術進步與信息傳遞,越來越多的人意識到GNSS不等于GPS,意識到GNSS才是正確的技術術語。




二、什么是GNSS?

GNSS是Global Navigation Satellite System(全球導航衛星系統)的縮寫,是特指使用衛星系統進行定位導航的技術體系,是該體系內的最高名詞。之前提到的GPS屬于GNSS體系中的一個。伴隨全球科技進步與發展,越來越多的GNSS系統出現:

●  20 世紀 70 年代:美國全球定位系統GPS作為GNSS系統開始提供服務

● 1995年,該星座最終達到了由24顆運行衛星組成的最佳狀態

● 2018年,中國北斗三號系統BDS完成基本建設,向全球提供服務

● 2018年,歐盟伽利略衛星導航系統GALILEO初步達成全面運行能力 (FOC)

● 此外日本QZSS系統,印度Navic系統也在逐步建設中


PNT、GNSS與GPS:衛星定位導航技術的清晰區分


伴隨著GNSS概念的擴大化,GNSS不在局限于GPS,因此在描述衛星定位導航系統時,GNSS才是正確的說法。




三、什么是PNT?

PNT是Positioning, Navigation and Timing(定位、導航和授時技術)的縮寫,該術語用于描述旨在在各種相關應用中實現定位、導航和授時功能的任何技術、服務或系統,這是一個相對比較寬泛的概念,任何用于實現上述三個目的的技術均屬于PNT體系,簡單來講PNT技術用于告訴我們:“在哪里",“什么時間",“怎么去"三個問題。


其中,利用衛星實現定位、導航、授時的GNSS技術便是其中應泛、覆蓋全面、場景全面的技術之一。因此在大多數場景與大多數描述中,將PNT(定位、導航、技術)就簡單認為是GNSS,但是PNT不等于GNSS!


在GNSS之外,依然有很多用于定位導航與授時的技術,例如:

IMU(慣性測量單元):利用三軸陀螺儀、三軸加速度計和高度計提供相對定位,其可以在極短的時間內提供精確的位置和姿態數據,對于自動駕駛、無人機導航、穩定性控制等應用至關重要。此外不受外環境影響,用于填補GNSS更新之間的空隙,確保在GNSS受到影響時進行安全導航。

LO(本地振蕩):目前可以使用銣原子鐘、銫原子鐘實現高精時間保持(ns/ps級),在結合GNSS授時技術的情況下,可以為高精領域與高安全領域提供很好的保障。

激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達、攝像頭:用于實現本地的相對位置與周邊信息采集,結合其他PNT系統實現車輛自主規劃與自主導航。



四、總結

在技術發展早期,技術路線相對單一,往往一類技術劃分下只有一個子項,因此當時可能會出現概念的混淆與混用,并因為歷史原因沿用至現在。但伴隨著技術發展與路線深入,之前的混淆概念現在可能已經有了很大的區別。以PNT、GNSS、GPS三者來講,PNT技術中,GNSS是代表性的技術體系,但不是全部。而在GNSS中,GPS是第一個,但現在也不止GPS一個。他們應該是依次包含的關系:






因此,在現在,我們需要準確的來進行技術概念的表達,正確的認識到不同技術詞的含義與范圍。


德思特提供的Safran GNSS模擬器支持進行GNSS和其他PNT系統測試和測量,用一臺設備實現PNT仿真與測試。


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高性能GNSS模擬器具有靈活的軟件定義平臺和API,且支持所有的GNSS星座與波形,具有超高的精度,分辨率,以及動態性能,模擬迭代率可達1000 Hz,強大的軟件定義實現通道數無限制。廣泛應用于汽車HIL測試,導航芯片、消費電子、終端測試,航空航天模擬,以及干擾抵抗測試等領域。




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