第1章：GNSS基础回顾 — 四大系统与核心定位技术
各位同学，今天咱们聊聊GNSS的基础。说实话，做城市峡谷定位这么多年，我越来越觉得基础这东西，再怎么强调都不过分。你想想看，高楼大厦之间信号飘忽不定的时候，最后能救你的，往往就是那些最基础的概念。
1.1 四大卫星导航系统简介
目前全球有四大GNSS系统在运行。我习惯把它们分成两代：GPS和GLONASS是第一代，BDS和Galileo是第二代。为什么这么分？因为后两者在设计之初就考虑了更多民用需求。
| 系统 | 所属国家 | 卫星数量（约） | 轨道高度 | 特点 |
|---|---|---|---|---|
| GPS | 美国 | 31颗 | 20200 km | 最成熟，全球覆盖 |
| BDS | 中国 | 35颗（含5颗GEO） | 21500 km | 三频信号，亚太增强 |
| GLONASS | 俄罗斯 | 24颗 | 19100 km | 频分多址，高纬度好 |
| Galileo | 欧盟 | 24颗（满配） | 23222 km | 高精度，民用免费 |
我个人建议：在城市峡谷场景中，至少同时跟踪4颗以上卫星，且最好混合使用两个系统。单一系统在楼宇遮挡下，几何构型很容易崩掉。
我记得有一次在北京国贸附近做测试，GPS只看到6颗星，PDOP值飙到4.5。后来加上BDS，直接变成12颗星，PDOP降到1.8。这就是多系统融合的价值。
1.2 伪距定位原理
伪距定位，说白了就是测距交会。卫星告诉你「我在哪」，接收机测出「距离多远」，然后解方程组算出位置。
伪距观测方程长这样：
ρ = r + c·(dt_r - dt_s) + I + T + ε其中：
- ρ — 伪距观测值
- r — 卫星到接收机的几何距离
- c·(dt_r - dt_s) — 钟差项（接收机钟差 + 卫星钟差）
- I — 电离层延迟
- T — 对流层延迟
- ε — 其他误差（多路径、噪声等）
避坑指南：我曾经在深圳华强北测试时，伪距残差突然跳到15米。排查了半天，发现是附近大屏广告牌反射信号造成的多路径效应。所以做城市定位，多路径抑制是必修课。
解算位置至少需要4颗卫星。为什么是4颗？因为未知数有4个：x, y, z 和接收机钟差 dt_r。3颗星只能解三维位置，但钟差未知，所以必须4颗。
1.3 载波相位定位
伪距精度在米级，但载波相位可以做到厘米级。原理很简单：测量载波信号的相位变化，精度能达到波长的1%左右。GPS L1波长19 cm，所以理论精度是毫米级。
但有个大坑——整周模糊度。你只能测到小数部分，整数部分N是未知的。
Φ = λ^(-1)·r + N + (c·dt_r - c·dt_s)/λ + I/λ + T/λ + ε_Φ这里的N就是整周模糊度。怎么解？我常用的方法有：
- LAMBDA算法 — 最经典，效率高
- TCAR — 三频组合，适合BDS/Galileo
- 模糊度浮点解+固定 — 先浮点再搜索固定
注意：载波相位最怕周跳。一旦发生周跳，N就变了，必须重新初始化。我在上海陆家嘴测试时，因为高楼遮挡导致连续周跳，花了整整10分钟才重新固定。所以城市环境下，我建议用伪距+载波联合解算，互相兜底。
1.4 DGNSS与RTK技术
DGNSS（差分GNSS）和RTK（实时动态定位）的核心思想是一样的：利用基准站的已知位置，消除公共误差。
区别在于：
| 技术 | 观测量 | 精度 | 作用距离 |
|---|---|---|---|
| DGNSS | 伪距 | 亚米级 | 几百公里 |
| RTK | 载波相位 | 厘米级 | 10-20 km |
RTK的流程大致是：
- 基准站观测卫星，计算伪距/载波改正数
- 通过数据链（电台/4G/5G）发给流动站
- 流动站用改正数修正自己的观测值
- 解算整周模糊度，得到厘米级位置
我的经验：在城市峡谷中，RTK的难点不是算法，而是数据链。4G信号在楼宇间经常断，电台又受遮挡。我建议备选方案：先用DGNSS保底（亚米级），等数据链恢复再切回RTK。别死磕厘米级，稳定比精度更重要。
知识体系总览
下面这张图，是我梳理的本章核心逻辑。你看一眼，基本就明白GNSS定位的脉络了。
这张图把本章的核心逻辑串起来了。从四大系统出发，到两种观测手段，再到三种定位方法，最后落到城市峡谷的挑战和解决思路上。你多看几遍，后面章节的内容都是在这个框架上展开的。
最后说一句：GNSS基础这东西，我做了十年定位，每年回头看都有新体会。尤其是伪距和载波相位的联合使用，在城市峡谷里简直是救命稻草。别嫌基础，基础才是真正的护城河。
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