传感器-项目四-任务1 全球导航卫星系统（GNSS）安装与测试

项目四任务1

全球导航卫星系统（GNSS）安装与测试

CONTENTS目录01

02

项目概述03

全球导航定位系统(GNSS)的定义04

全球导航定位系统(GNSS)的工作原理全球导航卫星系统（GNSS）安装与测试05

任务考查06

名师讲堂01

项目概述项目概述

智能网联汽车的定位与导航类传感器是支撑其实现自主感知、路径规划与精准控制的核心组件，通过融合多源数据实现车辆在复杂环境中的高精度定位与动态导航。这类传感器不仅需满足厘米级定位精度要求，还需具备抗干扰、低时延、高冗余等特性，以应对城市峡谷、隧道、恶劣天气等场景的挑战。本章将系统介绍定位与导航类传感器的结构与组成、工作原理与应用、安装与测试。知识目标1、熟悉定位与导航类传感器的定义。2、了解定位与导航类传感器的组成和结构。3、掌握定位与导航类传感器的工作原理。4、掌握环境感知类传感器的安装步骤与测试方法。能力目标1、能够熟练使用定位与导航类传感器安装与测试时所需的工具。2、能够熟练使用仪器设备进行定位与导航类传感器的品质检测。3、能够独立完成定位与导航类传感器的安装与测试。4、能编制定位与导航类传感器装调与测试方案。素质目标1、养成严格遵守技术手册、操作流程及安全规范的职业习惯。2、树立“安全第一”理念，主动保护自身/他人安全，对设备可靠性负责。3、追求安装精度、调试细致性的工匠精神，培养精益求精的态度。4、在多传感器协同调试中，主动沟通、共享数据，提升系统集成意识。【问题引入】周末清晨，小李一家正为首次自驾游兴奋不已，小李在智能网联汽车的中控屏上输入目的地地址，车载导航系统迅速规划出一条避开早高峰的路线。10岁的儿子乐乐通过天窗盯着车顶上GNSS天线，好奇地问：“爸爸，这个‘小蘑菇’真的能带我们找到路吗？”母亲王女士笑着回应：“当然啦，它可比爸爸的手机导航准多了！”【相关知识】引导问题1目前市面上大部分智能车辆都具有全球导航卫星系统（GNSS），能根据汽车定位和地图信息，给汽车规划行驶方向和路径，全球导航卫星系统（GNSS）是什么呢？02

全球导航定位系统(GNSS)的定义

全球导航定位系统(GlobalNavigationSatelliteSystem),是能够在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息空基无线电导航定位系统。由北斗卫星导航系统（BDS：BeiDouNavigationSatelliteSystem）、GPS卫星导航系统（GlobalPositioningSystem）、伽利略卫星导航系统（Galileo：Galileosatellitenavigationsystem）和格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS：GlobalNavigationStlliteSystem）。1、北斗卫星导航系统（BDS）的组成

北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。

截止2025年3月，北斗导航系统在轨卫星数量为45颗，北斗卫星导航定位系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务，其建设与发展则遵循开放性、自主性、兼容性、渐进性这4项原则。

北斗卫星导航定位系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，如图所示。空间段

由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星等组成。地面段

包括主控站、注入站和监测站组成。还包括了地面通信网和卫星星座。用户段

由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的GALILEO等其他卫星导航系统兼容的终端组成。接收器需要捕捉和跟踪卫星的信号，并根据数据以一定的方式进行定位计算，最终获得用户的纬度、经度、海拔、速度、时间等信息。1、北斗卫星导航系统（BDS）的组成2、GPS定位系统的组成GPS系统主要由三大组成部分：空间部分、地面监控部分和用户设备部分。如图所示。空间部分

GPS卫星主体呈圆柱形，每颗卫星配备多台原子钟以提供高精度时间标准，带有燃料和喷管，可在地面控制系统控制下调整运行轨道。地面监控部分

由分布在世界各地的五个地面站组成，按功能分为监测站、主控站和注入站三种。用户设备部分

主要由GPS接收机、硬件和数据处理软件、微处理机及终端设备组成，其中GPS接收机由主机、天线和电源组成。a)导航型接收机

b)授时型接收机

c)测地型接收机2、GPS定位系统的组成2、GPS定位系统的组成GPS接收机相当于传感器，只是接收机有复杂的硬件、软件系统构成，已经超出了传感器定义的一般范畴。一个完整的全球卫星导航系统由空间星座、地面控制和用户终端三大部分组成。在依托于地球轨道的卫星以外，为了保证卫星导航系统的定位精度和完好性，导航系统还包括地基增强系统（GBAS），通过若干建设在地面的基准站增强定位精度、扩大服务覆盖范围。用户终端主要包括天线和接收单元，也就是安装在汽车上的内置或外置卫星天线和组合导航主机。03

全球导航定位系统(GNSS)的工作原理1、北斗卫星导航系统（BDS）的定位原理

北斗定位卫星到用户间的距离测量是基于卫星信号的发射时间与到达接收机的时间之差，称为伪距。伪距测量需要接收来自不少于4颗卫星的信号，才能准确计算用户的三维位置和接收机时钟偏差。卫星定位是通过“到达时间差”（时延）的概念，利用每一颗卫星的精确位置和连续发送的星上原子钟生成的导航信息获得从卫星至接收机的到达时间差。我们可以得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X,Y,Z）。

伪距测量就是测定卫星到接收机的距离，每个卫星以每1毫秒一次的频率播发伪随机测距码信号，若信号到达GPS接收机的传播时间为dT，乘以光速就能示得距离，通过4颗以上GPS卫星的伪距，及从卫星导航电文中获得的卫星瞬时坐标，采用距离交会法就能求出接收机的三维坐标。如图所示。2、GPS定位系统的定位原理-伪距测量及伪距单点定位

载波相位测量是测定GPS卫星载波信号到接收机天线之间的相位延迟，GPS卫星载波上调制了测距码和导航电文，接收机接收到卫星信号后，先将载波上的测距码和卫星电文去掉，重新获得载波，称为重建载波。GPS接收机将卫星重建载波与接收机内由振荡器产生的本振信号通过相位计比相，即可得到相位差。如图所示。2、GPS定位系统的定位原理-载波相位测量及载波相位定位

GPS实时差分定位的原理是在已有的精确地心坐标点上安放GPS接收机(称为基准站)。利用已知的地心坐标和星历计算GPS观测值的校正值，并通过无线电通信设备(称为数据链)将校正值发送给运动中的GPS接收机(称为流动站)，流动站利用校正值对自己的GPS观测值进行修正，以消除上述误差，从而提高实时定位精度。GPS动态差分方法有多种，主要有位置差分、伪距差分(RTD)、载波相位实时差分(RTK)和广域差分等。如图所示。2、GPS定位系统的定位原理-实时差分定位04

全球导航卫星系统（GNSS）安装与测试全球导航卫星系统（GNSS）安装与测试任务步骤设备工具备注实操视频步骤1GNSS天线的品质检测GNSS天线、GNSS天线安装支架、直流电源、用户手册、无纺布、绝缘垫、工作手套等1、GNSS天线用于品质检测2、直流电源用于GNSS天线启动供电（0～36V可调）3、用户手册用于查阅相关技术参数4、无纺布、绝缘垫、工作手套用于设备及人身安全防护

步骤2GNSS天线的装配智能网联教学车、GNSS天线套件、电钻、3MVHB胶带、游标卡尺、扭力扳手、固定螺栓、卷尺、数字万用表、连接线束、无纺布、安全帽、绝缘垫和工作手套等

1、智能网联教学车用于GNSS天线部件的装配2、GNSS天线套件用于实物安装3、3MVHB胶带用于GNSS天线固定4、数字万用测量车载电源电压和区分电源正负极性5、扭力扳手、固定螺栓用于测量、安装固定GNSS天线6、安全帽、绝缘垫和工作手套用于人身安全

步骤3GNSS天线的调试智能网联教学车、计算平台1、智能网联教学车用于GNSS天线联机调试2、计算平台用于GNSS天线功能测试05

任务考查GNSS天线