GNSS Engineering Reference

GNSS & antenna engineering glossary

Plain-language definitions for the terms that come up when working with GNSS receivers, antennas, and post-processing software. Each entry links to the GNSource product line where it shows up and the companion tool you can use to explore it interactively.

31 terms across 20 letters

BCDEGLMNPRSTUWАМПСФЭ

BTerms starting with B

BeiDouBeiDou Navigation Satellite System (BDS)

Китайская GNSS, в полной эксплуатации с BDS-3 с 2020 года. Ведёт передачу глобальных гражданских сигналов на B1I/B1C (1561 / 1575,42 МГц), B2a/B2b (1176,45 / 1207,14 МГц) и B3I (1268,52 МГц), а также уникального сервиса коротких сообщений BDS RDSS.

CTerms starting with C

C/N₀Отношение мощности несущей к спектральной плотности шума

Отношение принятой мощности сигнала к спектральной плотности шума на приёмнике. Выражается в дБ-Гц (потому что отношение имеет размерность Гц). Чистый приёмник GPS L1 на крыше должен видеть 45–50 дБ-Гц на сильных спутниках; ниже 25 дБ-Гц приёмник теряет слежение.

Choke-ring антенна

Геодезическая антенна GNSS с концентрическими гофрированными канавками вокруг излучающего элемента, поглощающими низкоэлевационные отражения сигнала. Обеспечивает лучшую режекцию многолучёвости и самый стабильный фазовый центр среди коммерческих антенн GNSS ценой габаритов и массы (типичный диаметр 380 мм, 5–10 кг).

CORSContinuously Operating Reference Station

Стационарно установленный приёмник GNSS, потоково передающий сырые измерения круглосуточно. Сети CORS — основа сервисов RTK и сетевого RTK, геодезического мониторинга и постобработанного высокоточного позиционирования. Типичный шаг между станциями — 50–100 км для регионального RTK, 200–300 км для национальных геодезических сетей.

CRPAАнтенная решётка с управляемой диаграммой направленности

Адаптивная антенная решётка (обычно 4, 7, 11, 16 или 32 элемента), электронно формирующая нули в направлении источников помех и/или лучи в направлении спутников GNSS в реальном времени. Стандартное помехозащитное оборудование для военных и высокоценных гражданских приёмников GNSS.

DTerms starting with D

DOPГеометрический фактор снижения точности (Dilution of Precision)

Геометрическая метрика качества, выражающая, как пространственное распределение видимых спутников усиливает ошибки дальности в ошибки координат. Чем меньше, тем лучше: PDOP < 4 — хорошо, < 2 — отлично. PDOP зависит только от геометрии спутников, а не от качества сигнала.

ETerms starting with E

ECEFEarth-Centered Earth-Fixed

Трёхмерная декартова система координат с началом в центре масс Земли, осью X через начальный меридиан / экватор, осью Z по оси вращения Земли. Естественный каркас, в котором приёмники GNSS вычисляют координаты спутников и пользователя перед проекцией в lat/lon.

GTerms starting with G

Galileo

Европейская GNSS, в полной эксплуатации (FOC) с 2024 года. Гражданское управление, сигналы на E1 (1575,42 МГц, интероперабельный с GPS-L1), E5a/E5b (1176,45 / 1207,14 МГц) и E6 (1278,75 МГц, несёт бесплатный сервис HAS PPP).

GLONASSГлобальная навигационная спутниковая система

Российская GNSS, в эксплуатации с 1995 года (восстановлена в 2011 году после периода неполного покрытия). Использует FDMA-канализацию для унаследованных сигналов L1OF (1602 МГц) и L2OF (1246 МГц); современные CDMA-сигналы (L1OC / L2OC / L3OC) соответствуют остальным GNSS.

GNSSГлобальная навигационная спутниковая система

Общий термин для любой группировки спутников, обеспечивающей глобальное позиционирование, навигацию и синхронизацию времени. Четыре глобальные системы GNSS: GPS (США), ГЛОНАСС (Россия), Galileo (ЕС) и BeiDou (Китай); QZSS (Япония) и NavIC (Индия) являются региональными.

GPSGlobal Positioning System

Глобальная навигационная система, эксплуатируемая Министерством обороны США, в полной эксплуатации с 1995 года. Ведёт передачу гражданских сигналов на L1 (1575,42 МГц), L2 (1227,6 МГц) и L5 (1176,45 МГц), а также служебных военных сигналов M-кода на L1 и L2.

LTerms starting with L

L-диапазон

Диапазон радиочастот 1–2 ГГц, в котором ведут передачу практически все гражданские сигналы GNSS. Большинство открытых сигналов GNSS группируются около 1176 МГц (L5/E5a/B2a), 1227 МГц (L2), 1561–1602 МГц (L1/E1/B1/ГЛОНАСС L1) и 1268–1278 МГц (B3I/E6).

MTerms starting with M

MGRSMilitary Grid Reference System

Компактная буквенно-цифровая система координатной сетки, построенная поверх UTM, используется НАТО, МО США, авиацией и поисково-спасательными службами. Типичная ссылка MGRS вида 33TUM1234567890 кодирует координату с точностью 1 м в 15 символах — надёжно переживает голосовую передачу и SMS.

NTerms starting with N

NMEANational Marine Electronics Association 0183 / 2000

ASCII-протокол по последовательной линии для морских и потребительских приёмников GNSS. Сообщения типа $GPGGA (фиксация), $GPRMC (минимально рекомендованное), $GPGSV (видимые спутники) передаются с частотой ~1 Гц. Доминирующий формат вывода для недорогих приёмников; геодезические приёмники также используют двоичные форматы вроде RTCM и собственные потоки.

PTerms starting with P

PPPТочное точечное позиционирование

Высокоточный метод позиционирования GNSS, использующий глобально передаваемые точные поправки орбит, часов и атмосферы для обеспечения дециметрово-сантиметровой точности с одним приёмником — без локальной базовой станции. Время сходимости 10–60 минут для сантиметрового уровня; мгновенно — для дециметрового через PPP-RTK.

RTerms starting with R

RDSSRadio Determination Satellite Service

Уникальный для BeiDou сервис двустороннего спутникового обмена сообщениями. Пользователи передают короткое сообщение и запрос координат по восходящей линии L-диапазона (1610–1626,5 МГц), а получают ответ и поправку по нисходящей линии S-диапазона (2483,5–2500 МГц). Единственная GNSS со встроенной глобальной связью уровня SMS.

RINEXReceiver Independent Exchange

Стандартный текстовый формат файлов для хранения сырых наблюдений GNSS (файлы .YYo), навигационных сообщений (.YYn) и метеоданных (.YYm). Все геодезические приёмники могут записывать RINEX, а всё ПО постобработки — читать. Наиболее распространены версии 2.11 и 3.05.

RTKКинематика в реальном времени

Дифференциальный метод GNSS, использующий измерения фазы несущей с базовой станции с известными координатами для обеспечения подвижному роверу горизонтальной точности на сантиметровом уровне (обычно 1–3 см) в реальном времени. Доминирующий высокоточный метод GNSS для кадастровой съёмки, управления техникой и точного земледелия.

STerms starting with S

SBASSatellite-Based Augmentation System

Региональные системы функционального дополнения, передающие поправки и данные целостности на частотах GNSS L1 / L5 для повышения точности и безопасности. Примеры: WAAS (США), EGNOS (Европа), MSAS (Япония), GAGAN (Индия), SDCM (Россия), KASS (Корея), BDSBAS (Китай).

TTerms starting with T

TTFFВремя до первой фиксации (Time to First Fix)

Время от включения приёмника (или горячего / холодного старта) до первой достоверной фиксации координат. Холодный старт (без альманаха, без недавних координат, без времени) — обычно 30–60 секунд; тёплый старт (с действующим альманахом и приблизительными координатами) — 5–15 секунд; горячий старт (с актуальным эфемеридом) — <1 секунды.

UTerms starting with U

UTMUniversal Transverse Mercator

Всемирная проекционная система, делящая Землю на 60 долготных зон шириной 6°, каждая проектируется как поперечная Меркатора, центрированная по своему меридиану. Расстояния и площади внутри одной зоны — простые линейно-метрические вычисления; проекция действительна от 80° ю. ш. до 84° с. ш.

WTerms starting with W

WGS84Всемирная геодезическая система 1984 года

Опорный эллипсоид и датум, используемый GPS, де-факто стандарт GNSS. Большая полуось a = 6 378 137 м, сжатие f = 1/298,257223563. Разности координат с локальными датумами (NAD83, ETRS89, GDA2020, CGCS2000) — от десятков см до нескольких метров в зависимости от региона.

АTerms starting with А

Антиспуфинг

Обнаружение и отбраковка ложных сигналов GNSS — обычно передаваемых злоумышленником, желающим направить приёмник к ложным координатам или времени. Отличается от помехозащиты; спуфинговые атаки используют правдоподобно выглядящие сигналы, а не сырой шум, поэтому приёмник должен аутентифицировать, а не просто продавливать.

МTerms starting with М

Многолучёвость

Искажение сигнала GNSS из-за отражений от близлежащих поверхностей (зданий, земли, машин), приходящих на антенну с задержкой в наносекунды после прямого пути. Добавляет шум псевдодальности в несколько метров в неподавленной городской среде — доминирующий источник ошибок для многих высокоточных применений.

МШУМалошумящий усилитель (Low-Noise Amplifier)

Усилитель с очень малым собственным шумом (типичный коэффициент шума 1–2,5 дБ в L-диапазоне), размещаемый максимально близко к элементу антенны. Задаёт каскадный коэффициент шума всей приёмной цепочки и позволяет антенне работать на длинные кабельные линии без потерь C/N₀.

ПTerms starting with П

Патч-антенна

Плоская керамическая или PCB GNSS-антенна с одним диэлектрически нагруженным излучающим элементом на плоскости земли. Доминирующий тип антенн для компактных, недорогих, автомобильных и OEM-применений — от шайб 18 × 18 мм до геодезических дисков 100 мм.

Поляризация (RHCP / LHCP)

Направление вращения вектора электрического поля в сигнале GNSS. Все спутники GNSS передают сигналы правой круговой поляризации (RHCP). Наземные отражения переворачивают вращение в LHCP, поэтому антенна, режектирующая LHCP, автоматически режектирует однократно отражённую многолучёвость.

Помехозащита

Методы и оборудование, обеспечивающие приём GNSS при намеренных или случайных РЧ-помехах. Основной аппаратный подход — CRPA (антенная решётка с управляемой диаграммой направленности); программные подходы включают узкополосную фильтрацию, обнаружение компрессии АРУ и бланкирование импульсов.

СTerms starting with С

Спиральная антенна

Спирально-проводная антенна GNSS, обеспечивающая более широкую полосу, чем патч в схожем форм-факторе, естественно круговой поляризации. Распространена в применениях БПЛА / авиации, где форм-фактор (цилиндр диаметром 10–30 мм) подходит для лучей дрона или крыльевых разъёмов.

ФTerms starting with Ф

Фазовый центр

Кажущийся электрический центр антенны — точка, относительно которой приёмник GNSS фактически измеряет дальность сигнала. Стабильность фазового центра (вариация этой точки при изменении угла прихода сигнала) — самый важный параметр для съёмочных и геодезических антенн.

ЭTerms starting with Э

Эфемериды и альманах

Два связанных типа орбитальных данных, передаваемых спутниками GNSS. Эфемериды дают точные (сантиметровый класс) координаты спутника, срок действия — 4 часа. Альманах даёт грубые (километровый класс) координаты для всей группировки, срок действия — недели. Приёмникам нужны оба для холодного старта.