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GPS/GNSS 定位传感器:卫星定位入门

GPS 传感器(更准确常称 GNSS 模块)通过接收卫星信号计算接收机的位置、速度与时间。除美国 GPS 外,常见系统还包括北斗(BDS)、GLONASS、Galileo 等,多系统模块往往统称 GNSS。

工作原理(简化)

卫星广播带时间戳的信号,接收机测量信号传播时间,估计到多颗卫星的距离,再解算出三维位置。可见卫星数量、几何分布和信号质量决定定位好坏。

常见接口与数据

  • 串口输出 NMEA 语句(如 $GNGGA$GNRMC)很常见
  • 也有通过 I2C/SPI/USB 提供位置数据的模块
  • 关键字段:经纬度、海拔、速度、定位状态、卫星数、时间

影响精度的因素

  • 天空视野:室内、高楼峡谷、隧道会显著变差或失锁
  • 天线质量与放置:天线朝向天空,远离电磁干扰
  • 多路径反射:玻璃幕墙、水面会造成误差
  • 差分/RTK 等增强技术可提高精度,但系统更复杂

应用场景

车载导航、轨迹记录、共享出行、户外运动、农业机械、时间同步(部分场景)等。

小结

GNSS 适合室外开阔环境的绝对定位。嵌入式集成时重点抓:天线、供电噪声、冷热启动时间,以及 NMEA 解析与定位状态判断(没有 fix 就不要当有效坐标用)。