Global Navigation Satellite System簡稱GNSS，是以人造衛(wèi)星作為導航臺的星級無線電導航系統(tǒng)，為全球陸、海、空、天的各類軍民載體提供全天候、高精度的位置、速度和時間信息，又稱為天基定位、導航和授時系統(tǒng)。

GNSS是對BDS（中國北斗）、GPS、GLONASS、Galileo系統(tǒng)等這些單個衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的統(tǒng)一稱謂，也可指代它們的增強型系統(tǒng)，又指代所有這些衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)及其增強型系統(tǒng)的相加混合體。也就是說，它是由多個衛(wèi)星導航定位及其增強型系統(tǒng)所拼湊組成的大系統(tǒng)。

在考古學中，GNSS也發(fā)揮著重要的作用。應用GNSS可以確定各個遺址的經(jīng)度、緯度、海拔高度等地理坐標。

GNSS的組成

GNSS主要由空間衛(wèi)星部分、地面監(jiān)控部分和用戶設備三部分組成。

01空間衛(wèi)星部分

??GPS

GPS起始于1958年美國軍方的一個項目，1964年投入使用。由24顆衛(wèi)星組成，其中有21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星。工作衛(wèi)星分布在6個近圓形軌道上，每個軌道上有4顆衛(wèi)星。

??GLONASS

GLONASS是前蘇聯(lián)80年代初建設的，現(xiàn)由俄羅斯空間局管理。由24顆衛(wèi)星組成，均勻分布在近圓形的軌道平面上，每個軌道面8顆衛(wèi)星。

??Galileo

Galileo是由歐盟研發(fā)的全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，該計劃1999年啟動，由歐洲委員會和歐空局共同負責。該系統(tǒng)一共由30顆衛(wèi)星組成，其中27顆工作星，3顆備份星。全部30顆衛(wèi)星（后調(diào)整為24顆工作衛(wèi)星，6顆備份衛(wèi)星）于2020年發(fā)射完畢。

??BDS

我國的BDS（北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)）由空間段35顆衛(wèi)星組成，包括5顆靜止軌道衛(wèi)星、27顆中地球軌道衛(wèi)星、3顆傾斜同步軌道衛(wèi)星。

GNSS衛(wèi)星的主要功能是接收并存儲由地面監(jiān)控站發(fā)來的導航信息；接收并執(zhí)行主控站發(fā)出的控制命令，如調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài)，啟用備用衛(wèi)星等；向用戶連續(xù)發(fā)送衛(wèi)星導航定位所需信息，如衛(wèi)星軌道參數(shù)、衛(wèi)星健康狀態(tài)及衛(wèi)星信號發(fā)射時間標準等。

02地面監(jiān)控部分

地面監(jiān)控部分一般由主控站、監(jiān)測站、注入站以及星間鏈路運行管理設施組成。以DBS（北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)）為例，介紹各部分情況及功能。

??主控站

主控站是地面控制部分的中心，也是整個北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的中心，具有監(jiān)控衛(wèi)星星座、維持時間基準、更新導航電文等功能。

??上行注入站

上行注入站的功能是把由主控站發(fā)布的信息和指令注入各個衛(wèi)星中去。這些信息和指令包含衛(wèi)星軌道位置、星上時鐘校正信息、廣域差分信息等重要內(nèi)容。

??監(jiān)測站

監(jiān)測站的功能是對衛(wèi)星進行監(jiān)測，保持連續(xù)跟蹤衛(wèi)星的軌道位置和系統(tǒng)時間，完成數(shù)據(jù)采集，并匯總衛(wèi)星、氣象等信息后傳給主控站處理。

??星間鏈路運行管理設施

星間鏈路運行管理設施，實現(xiàn)了基于星地和星間鏈路聯(lián)合觀測的衛(wèi)星軌道和鐘差測定業(yè)務處理。其中“星間鏈路”就是航天器與航天器之間具有數(shù)據(jù)傳輸和測距功能的無線鏈路。

03用戶終端部分

用戶終端主要由GNSS接收機、硬件和數(shù)據(jù)處理軟件、微處理機及終端設備組成。GNSS接收機由主機、天線和電源組成。其主要任務是捕獲衛(wèi)星信號，跟蹤并鎖定衛(wèi)星信號；對接收的衛(wèi)星信號進行處理，測量出GNSS信號從衛(wèi)星到接收機天線間傳播的時間；能譯出GNSS衛(wèi)星發(fā)射的導航電文，實時計算接收機天線的三維位置、速度和時間。

GNSS工作原理

GNSS衛(wèi)星在空中連續(xù)發(fā)送帶有時間和位置信息的無線電信號，供GNSS接收機接收。由于傳輸?shù)木嚯x因素，接收機接收到信號的時間要比衛(wèi)星發(fā)送信號的時間延遲，通常稱之為時延（時間差），利用時延可以確定距離，從而計算出用戶接收機的具體位置。

通常來說，一個接收機需要至少能夠和4顆GPS衛(wèi)星直接聯(lián)系，才能精確判斷自己所處的位置。

GNSS在考古中的應用

01遺址調(diào)查

GNSS作為新興技術應用在考古遺址調(diào)查中，對遺址的準確定位起到了重要作用。它不僅增加了調(diào)查的信息量，而且提高了調(diào)查的效率。例如河南省文物考古研究所和美國密蘇里州立大學人類學系，運用“GPS”確定河南穎河上游龍山文化—二里頭文化20多處遺址點的地理坐標。

02考古測繪

GNSS在考古測繪中的應用，主要靠RTK實現(xiàn)，提高了工作效率和資料收集的準確性、系統(tǒng)性、全面性。例如：鄭州市文物考古研究院按照國家文物局2009年新修訂的《田野考古工作規(guī)程》要求，把全站儀、GPS-RTK兩項測繪技術應用于望京樓遺址田野考古工作過程中，主要的測繪成果包括望京樓遺址地形圖、勘探分區(qū)圖和布孔圖、勘探遺跡分布圖、考古發(fā)掘布方圖和考古發(fā)掘遺跡分布圖。

GNSS用于田野考古的優(yōu)缺點

優(yōu)點：

◎高精度的三維定位，各點不存在累積誤差。

◎設計和布點方便靈活。GNSS的定位精度與GNSS點的幾何圖形基本無關，不受地面點間相互通視的限制。

缺點：

◎雷雨天氣不適宜使用。由于GNSS設備容易受到雷擊，雷雨天氣一般不使用，因而雷雨天氣多的地區(qū)或季節(jié)會受到一些影響。

◎路徑上的物體對系統(tǒng)測量產(chǎn)生不利影響。因為GNSS信號接收機和衛(wèi)星之間路徑上的任何物體(包括磁場)都會對系統(tǒng)的測量產(chǎn)生不利影響，所以在林區(qū)和高壓線區(qū)使用GNSS會帶來一些不便；同時也不能將其運用于石窟寺和洞穴遺址的工作中。

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