你有没有这样的经历？打开手机地图，蓝色圆点稳稳地落在你所在的街道上；坐上自动驾驶出租车，车辆精准地在路口前变道、转弯；在野外徒步时，手表的轨迹记录下你走过的每一条山路。
这些场景背后，藏着一个我们每天都在用、却很少真正理解的技术——GNSS定位。
我们知道它靠卫星工作，知道“卫星越多定位越准”，但当定位出现漂移时，我们只能归咎于“信号不好”。究竟什么是“信号好”？为什么同样在开阔地，有些设备定位快，有些慢？为什么同一地点，不同的地图软件显示的经纬度不一样？接收机输出的那一串以$开头的NMEA报文，到底在说什么？
为了系统解答这些问题，我们特别在《GNSS仿真技术全景赋能2026》系列直播中，设置了首场筑基篇深度技术专场。3月4日（周三）15:00，技术工程师何佳壕 & 侯运霖将带来主题为《从0到1搞懂定位导航：GNSS定位原理 + NMEA报文分析》的专题分享。届时将深入剖析GNSS定位的数学原理、四大全球系统的技术特点、常用坐标系的转换逻辑，并逐句拆解NMEA协议的核心字段。欢迎点击文末“阅读原文”或扫描下方图片二维码预约直播！
在此之前，德思特带您快速了解GNSS技术的技术知识，继续往下看看吧！
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GNSS定位的核心原理：
从“听雾号”到“测卫星”
GNSS定位的强大能力，根植于其简洁而精妙的数学内核。其核心思想可以追溯到最朴素的导航场景：已知多个信标的位置，测量自己到每个信标的距离，即可确定自己的位置。
在二维海面场景中，海员通过记录雾号鸣响到听见声音的时间差，乘以声速得到距离，从而判断自己位于以雾号为圆心的圆上。两个雾号给出两个交点，三个雾号即可唯一确定位置。
二维定位示意图
将这一原理扩展到三维空间，卫星取代了雾号，光速取代了声速。接收机测量信号从卫星到自己的传播时间，乘以光速得到距离，从而位于以卫星为球心的球面上。三颗卫星给出两个可能的交点（其中一个通常在地球之外），四颗卫星即可唯一确定位置。
两颗卫星测距
三颗卫星定位有两个可能的位置
这一纯数学过程带来了三个核心挑战与突破：
时间同步的精度要求：光速极快，1微秒的时间误差对应300米的距离误差。卫星搭载高精度原子钟，但接收机无法配备同等精度的时钟。因此，接收机钟差必须作为第四个未知数参与解算——这正是为什么至少需要4颗卫星才能定位的根本原因。
空间基准的统一性：卫星的位置是基于WGS-84坐标系发布的，接收机必须在这个相同的框架下解算自己的坐标。如果坐标系不统一，再精确的距离测量也会导致位置偏差。
误差源的建模与补偿：信号穿越电离层和对流层时速度会变化，近地面可能发生多径反射，卫星轨道和时钟本身也存在微小偏差。这些都需要通过数学模型和差分技术进行修正。
全球导航版图：
四大系统与坐标系的选择
理解GNSS定位，不能绕过对全球卫星系统本身的认知。目前，全球有四大成熟运行的GNSS系统，各有技术特点与优势场景：
四大系统覆盖特性对比图
除了系统本身，坐标系是另一个容易被忽视但至关重要的概念。地球是不规则的球体，GNSS使用的是WGS-84椭球模型定义的经纬度。而国内常用的地图（如高德、百度）出于国家安全考虑，对坐标进行了非线性偏移，形成了GCJ-02（火星坐标系）和BD-09（百度坐标系）。
理解这一差异，对于将GNSS接收机输出与地图显示、高精地图匹配、多传感器融合等应用至关重要。椭球高、正高、大地水准面——这三种“高度”的数学转换关系，也是高精度定位中必须处理的基础问题。
从原理到数据：
NMEA报文解析实战
GNSS接收机解算出位置后，如何将结果输出给自动驾驶域控制器、无人机飞控或测绘终端？NMEA协议是事实上的行业标准。
NMEA 0183协议以ASCII码形式传输，每帧报文以 $ 开头，后跟5位标识符（前2位为Talker ID，后3位为Message Type），数据字段用逗号分隔，以 * 加校验和结尾。
NMEA报文结构示意图
在实际应用中，最常见的几条语句包括：
通过解析这些语句，开发者可以获取定位的原始数据、评估当前的定位质量、判断卫星分布状况，甚至反推接收机的算法行为。例如，通过GSV语句中的信噪比分布，可以初步判断是否受到多径干扰；通过GSA语句中的DOP值，可以量化当前卫星几何构型对定位精度的影响。
从理论到测试：
构建GNSS技术的系统认知
理解原理是为了更好地指导实践。在后续的系列直播中，我们将基于本次的基础认知，逐步深入：
3月18日：GNSS仿真测试的原理、方法与测试体系构建——如何用模拟器复现真实场景？
4月1日：【付费】GNSS行业趋势解码：主流厂商技术路线与市场博弈
4月15日：精度之源：历书与电离层模型深度解读
4月29日：标准引领：深入解读关键国际标准中的GNSS测试要求
无论您是正在搭建智能驾驶HiL测试台架，还是致力于提升无人机/机器人的定位鲁棒性，亦或是刚刚进入GNSS领域希望建立系统认知，从0到1搞懂定位导航都将是您技术进阶的基石一步。
3月4日（周三）15:00，期待与您在云端相会，共同拆解GNSS定位的数学密码与NMEA报文的数据逻辑。
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关于德思特
广州德思特科技有限公司（简称“德思特”）正式成立于2023年，是原虹科测试测量事业部孵化出来的全新独立公司，作为卫星定位导航自动化测试国产替代领域的先进方案提供商，德思特科技致力于成为全球领先的AI+测试测量解决方案供应商，通过创新技术和智能高效的解决方案，推动自动驾驶、低空经济、量子通信、6G关键技术、AI半导体芯片等领域的发展，赋能未来智能世界。我们的使命是引领创新，通过深刻的洞察力，提供有价值的测试测量方案和技术服务，让测试轻而易举。
主要业务范围涵盖：
● 无人驾驶/智能网联汽车/低空经济领域的GNSS仿真及EMC测试
● AD/DAC/IGBT/NVM等半导体测试
● 6G关键技术，NTN等射频微波及无线通信测试
● 量子通信与量子计算，大物理及光电测试
2025年被评为广州市高新技术企业，迄今已申请知识产权10余项，包括基于GNSS模拟器的无人机编组测试发明专利；技术团队背靠世界500强PNT行业领导者Safran(赛峰)，我们获得了2024年广州市创业创新大赛三等奖、广州女性创客二等奖，香港全球科技项目top100等荣誉。作为汽车标准委员会SC29的工作组成员，参与了多项GNSS标准和EMC标准的制定。此外，我们还是中国无线电协会、中国通信企业协会、雷达行业协会、RIS智能超表面技术协会等行业协会的会员。
我们的客户包括广州赛宝、中汽研、广汽、大众、比亚迪、小鹏汇天、广汽高域、道通航空、大疆、华为、3M、微软、清华大学、北京航空航天大学、浙江大学、合肥国家实验室等。
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