1.8 传感器之GNSS

概念

GNSS是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System）的缩写，它是一种利用卫星系统提供定位、导航和时钟同步服务的技术。

GNSS通过接收和测量多颗卫星发射的信号，并利用三角测量计算出接收器相对于卫星的距离，从而确定接收器的准确位置。这个过程需要至少四颗卫星的信号来进行定位计算，而更多的卫星信号可以提供更高的精度和可靠性。

作用

GNSS在机器人领域的作用是为机器人提供全球定位、导航能力，帮助机器人实现精确定位、路径规划、航行和避障等功能，进而推动自主驾驶、无人机和智能机器人等领域的发展。

特点

GNSS在机器人领域的应用具有以下优点和缺点。

（1）优点：

• 全球定位覆盖：GNSS是一种全球性的导航系统，通过多颗卫星提供全球范围内的定位服务，使机器人能够在任何地点获得准确的位置信息。

• 高精度的定位：GNSS可以提供相对较高的精度，通常在米级到厘米级的范围内，适用于多种机器人应用场景，如自动驾驶车辆或精确定位机器人操作等。

• 实时性强：GNSS接收器能够实时接收卫星信号并计算位置信息，提供实时、更新频率高的位置数据，帮助机器人实施实时的导航和路径规划。

• 强大的兼容性：GNSS系统具有较好的兼容性，可以与其他传感器和技术相结合，为机器人提供更全面、精确的定位和导航能力。

（2）缺点：

• 受限于环境因素：GNSS在复杂环境中可能受到遮挡物的影响，例如高楼、密集树林或峡谷等区域，信号质量可能下降或无法获得有效定位。

• 精度受限：尽管GNSS可以提供较高的精度，但在特定应用场景中，如室内或城市峡谷等复杂环境，其精度可能会下降，不足以满足对高精度定位要求的机器人任务。

• 能耗较大：GNSS接收器通常需要消耗较多的能量，在电池供电的机器人中使用可能导致电池寿命缩短或需增加电池容量。

• 多路径干扰：在某些情况下，建筑物或其他物体反射的多径信号可能引起GNSS测量误差，影响定位精度和稳定性。

综上所述，GNSS在机器人领域中作为一种重要的定位技术具有广泛应用，但需要注意其受环境因素限制和精度局限，可以通过与其他技术相结合来克服这些问题，实现更高精度、稳定的机器人定位和导航。

分类

不同国家和地区都有自己的GNSS系统，主流实现有如下几种：

• BDS（北斗导航系统）：由我国建立和运营的卫星导航系统。北斗系统提供全球覆盖的定位、导航和时间服务，并具备自主可控的能力。

• GPS（全球定位系统）：由美国建立和运营的卫星导航系统，是最早普及使用的GNSS系统。

• GLONASS（格洛纳斯）：由俄罗斯建立和运营的卫星导航系统，它与GPS一起提供全球范围内的定位和导航服务。

• Galileo（伽利略）：由欧洲空间局与欧盟共同建立和运营的卫星导航系统。它旨在为欧洲及其他地区提供独立的、高精度的定位和导航服务。

• QZSS（日本大气海洋研究所卫星导航系统）：由日本独立研发的卫星导航系统，用于增强GPS在日本地区的覆盖和精度。

这些卫星导航系统都通过在轨道上部署多颗卫星，向地面用户提供定位、导航和时钟同步等服务。用户可以使用相应的接收器设备，接收并处理卫星发射的信号，从而实现定位和导航功能。这些GNSS系统之间通常具有互操作性，用户可以同时接收多个系统的信号以提高定位精度和可靠性。