🛰️ 多重GNSS定位：可以使用不同衛星系統進行3D定位！
✅ 先說結論：可以
您的接收器絕對可以同時使用來自不同GNSS星座的訊號：
– 1顆GPS衛星 🇺🇸
– 1顆GLONASS衛星 🇷🇺
– 1顆北斗衛星 🇨🇳
– 1顆Galileo衛星 🇪🇺
這稱為多重GNSS或多星座定位，現代接收器經常這樣做！目前聯合國認可的四大全球衛星導航系統供應商，包含美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯系統（GLONASS）、歐盟的伽利略定位系統（GALILEO），以及大陸的北斗系統。
🧮 接收器如何處理不同系統？
挑戰：不同的時間基準
每個GNSS系統都有自己的時間基準：
| 系統 | 時間基準 | 起始時間 |
|---|---|---|
| GPS | GPS時間 | 1980年1月6日 |
| GLONASS | UTC(SU) | 1996年1月1日 |
| 北斗 | BDT時間 | 2006年1月1日 |
| Galileo | GST時間 | 1999年8月22日 |
問題：無法直接比較來自不同系統的到達時間！
解決方案：系統時間偏移
接收器將每個系統的時間偏差視為額外的未知參數：
標準4個未知數：X, Y, Z, 接收器時鐘偏差
多重GNSS增加：GLONASS時間偏移, 北斗時間偏移, Galileo時間偏移
總未知數：7個參數
最少需要衛星數：7顆衛星（但來自不同系統的4顆在約束條件下可行）
🔧 實際實現
現代接收器處理
📡 多重GNSS接收器管線
├── 🎛️ 射頻前端
│ ├── L1/E1頻段 (GPS, Galileo, 北斗)
│ ├── L1/G1頻段 (GLONASS)
│ └── 多頻率追蹤
│
├── 🧮 訊號處理
│ ├── 每個系統的獨立相關器
│ ├── 不同PRN碼 (GPS: C/A, GLONASS: FDMA等)
│ └── 個別載波追蹤迴路
│
├── 📊 導航處理
│ ├── 從每個系統解碼星曆
│ ├── 時間系統轉換
│ ├── 座標系統協調
│ └── 多星座位置解算
│
└── 📍 輸出：統一位置估計
關鍵技術考量
- 座標系統對齊
- GPS: WGS-84
- GLONASS: PZ-90
- 北斗: CGCS2000
- Galileo: GTRF
解決方案：轉換至共同參考框架（通常為WGS-84）
-
訊號特性
- 不同展頻碼
- 不同載波頻率（特別是GLONASS FDMA）
- 不同導航訊息格式
- 品質加權
- GPS: σ ≈ 1-3公尺
- GLONASS: σ ≈ 2-4公尺
- 北斗: σ ≈ 2-5公尺
- Galileo: σ ≈ 1-2公尺
🌟 多重GNSS的優勢
性能效益
| 指標 | 單一GPS | 多重GNSS (4系統) |
|---|---|---|
| 可見衛星 | 6-10顆 | 15-25顆 |
| HDOP | 1.5-3.0 | 0.8-1.5 |
| 位置精度 | 3-5公尺 | 1-3公尺 |
| 首次定位時間 | 30-60秒 | 15-30秒 |
| 都市峽谷性能 | 差 | 大幅改善 |
可靠性改善
- 冗餘性：如果一個系統故障，其他系統繼續工作
- 幾何性：更多衛星 = 更好的幾何精度稀釋
- 可用性：在挑戰性環境中更好的覆蓋
截至2024年底，國外在軌運行並提供導航服務的衛星91顆，其中，美國GPS系統31顆，俄羅斯”格洛納斯”（GLONASS）系統24顆，歐洲”伽利略”系統25顆。全球導航衛星系統（GNSS）持續升級，GPS（美國）、GLONASS（俄羅斯）、Galileo（歐盟）、北斗（中國）已完成最新衛星部署。
🔬 實際應用範例
典型多重GNSS解算
可見衛星：
├── GPS: PRN 02, 05, 12, 25 (4顆衛星)
├── GLONASS: R01, R02, R11 (3顆衛星)
├── 北斗: C01, C02, C06, C11 (4顆衛星)
└── Galileo: E01, E02, E08 (3顆衛星)
解算參數：
├── 位置: (X, Y, Z) = (1,234,567.89, -4,567,890.12, 3,456,789.01)公尺
├── GPS時間偏差: 123.456 微秒
├── GLONASS時間偏移: -18.234 微秒
├── 北斗時間偏移: +14.567 微秒
├── Galileo時間偏移: +19.123 微秒
└── 位置精度: 1.2公尺 (95%信心水準)
💡 總結
是的，使用4個不同星座衛星的多重GNSS定位完全可行！
接收器透過以下方式處理：
1. 將每個系統的時間偏差視為未知參數
2. 將所有測量值轉換至共同參考框架
3. 使用加權最小二乘法解決擴展方程組系統
4. 根據每個系統的特性應用適當的品質權重
北斗衛星導航系統（BDS）、美國全球定位系統（GPS）、俄羅斯全球導航衛星系統（GLONASS）和歐盟伽利略定位系統（Galileo）為聯合國衛星導航委員會認定的全球衛星導航系統四大核心。
這種方法相比單一星座定位提供更好的精度、可靠性和可用性。現代智慧型手機和專業接收器經常同時使用來自多個星座的15-25顆衛星！🎯