GPS/GNSS原理与应用(第3版)
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1.8 增强系统

增强系统用于提高单独的GNSS的性能。这些系统可以是空基的,如使用地球同步卫星传播提供卫星信号以提高准确性、可用性和完整性;也可以是地基的,如在蜂窝电话中帮助嵌入式GNSS接收机计算快速定位的网络。在GNSS接收机的天线被遮挡或接收机受到干扰期间提供持续导航服务的需要,是将GNSS与各种额外传感器集成的动力。与GNSS集成的常用传感器是惯性传感器,但也包括多普勒计量仪(多普勒速度/高度计)、高度计、测速仪和里程表。广泛用于这种集成的方法是卡尔曼滤波。

除了与其他传感器集成,在通信网络中集成GNSS传感器也是非常有益的。例如,许多手机现在包含嵌入式GNSS引擎,以便在紧急情况下定位用户,或支持各种位置服务(LBS)。这些手机通常在GNSS信号被强烈衰减的室内或其他地方使用,导致解调GNSS导航数据需要很长的时间,甚至无法完成解调。但是,通过网络辅助,可以跟踪弱GNSS信号并快速确定手机的位置。该网络可从其他具有清晰天空视图或其他来源的GNSS接收机处获得必要的GNSS导航数据。此外,该网络还可通过其他方式帮助手机,如提供授时和粗略的位置估计。这种辅助可以极大地提高手机中嵌入的GNSS传感器的灵敏度,使其能够在GNSS信号高度衰减的室内或其他环境下进一步确定位置。第13章中将详细介绍GNSS与其他传感器的集成以及网络辅助GNSS。

有些应用(如精准农业、飞机精密进近和港口导航)需要的精度要比GNSS单独提供的精度高,它们还可能需要完整性警告通知和其他数据。这些应用利用一种称为差分GNSS(DGNSS)的技术,可以显著提高各个系统的性能。DGNSS是一种通过在已知位置使用一个或多个参考站来提高GNSS的定位或授时性能的方法,每个参考站都至少配备一台GNSS接收机,通过一个数据链路为用户接收机提供准确的精度增强、完整性或其他数据服务。

依赖于具体的应用,可以使用几种类型的DGNSS技术获得从毫米到分米的准确位置信息。有些DGNSS系统使用一个参考站为直径为10~100千米的特定区域提供服务,另一些DGNSS系统则服务于整个大陆。欧洲地球同步导航覆盖服务(EGNOS)和印度GAGAN系统是广域DGNSS服务的例子。第12章中将给出DGNSS的基本概念,并详细介绍一些已经建成和计划中的DGNSS系统。