GPS信號(hào)與接收機(jī)課件

1、GPS信號(hào)與接收機(jī)GPS衛(wèi)星信號(hào)結(jié)構(gòu) GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文 GPS衛(wèi)星位置和速度計(jì)算 GPS接收機(jī) GPS衛(wèi)星信號(hào)構(gòu)成GPS衛(wèi)星信號(hào)測(cè)距碼數(shù)據(jù)碼(導(dǎo)航電文）載波P碼（Y碼）C/A碼L1載波L2載波偽隨機(jī)碼L波段L1載波L2載波GPS衛(wèi)星信號(hào)的組成部分載波（Carrier）L1L2測(cè)距碼（Ranging Code）C/A碼（目前只被調(diào)制在L1上）P(Y)碼（被分別調(diào)制在L1和L2上）衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文（Message）GPS衛(wèi)星信號(hào)的生成關(guān)鍵設(shè)備 原子鐘GPS衛(wèi)星的基準(zhǔn)頻率 f0由衛(wèi)星上的原子鐘直接產(chǎn)生頻率為10.23MHz衛(wèi)星信號(hào)的所有成分均是該基準(zhǔn)頻率的倍頻或分頻基本頻率10.23MHzL1載波

2、1575.42MHzL2載波1227.60MHzC/A碼1.023MHzP碼10.23MHzP碼10.23MHz數(shù)據(jù)碼50BPS數(shù)據(jù)碼50BPS15412010204600 GPS衛(wèi)星信號(hào)包含三種信號(hào)分量：載波、測(cè)距碼和數(shù)據(jù)碼。信號(hào)分量的產(chǎn)生都是在同一個(gè)基本頻率f0=10.23MHz的控制下產(chǎn)生，采用正交2PSK調(diào)制。GPS衛(wèi)星信號(hào)的載波和調(diào)制f0 x 120f0 x 154f0GPS載波信號(hào)基本頻率控制產(chǎn)生三種信號(hào)分量Two Carrier Frequencies（載波頻率）L1 is 154 x f0 = 1575.42 MHz, which has a wavelength of 0.1

3、9 mL2 is 120 x f0 = 1227.6 MHz, which has a wavelength of 0.24 mGPS信號(hào)時(shí)域表示 SiL1(t)APPi(t)Di(t)cos(1t1i) AcCi(t)Di(t)sin(1t1i) SiL2(t)BPPi(t)Di(t)cos(2t2i)L1 載波C/A碼P碼（Y碼）數(shù)據(jù)碼L2 載波P碼（Y碼）數(shù)據(jù)碼調(diào)制調(diào)制載波作用搭載其它調(diào)制信號(hào)測(cè)距測(cè)定多普勒頻移類(lèi)型目前L1 頻率： 154f0 = 1575.43MHz；波長(zhǎng)：19.03cmL2 頻率： 120f0 = 1227.60MHz；波長(zhǎng)：24.42cm現(xiàn)代化后增加L5 頻率：11

4、5f0 = 1176.45MHz；波長(zhǎng)：25.48cm載波特點(diǎn)所選擇的頻率有利于測(cè)定多普勒頻移所選擇的頻率有利于減弱信號(hào)所受的電離層折射影響選擇兩個(gè)頻率可以較好地消除信號(hào)的電離層折射延遲（電離層折射延遲于信號(hào)的頻率有關(guān)）測(cè)距碼作用測(cè)距編碼增益，抗干擾性質(zhì)偽隨機(jī)噪聲碼（PRN Pseudo Random Noise）不同的碼（包括未對(duì)齊的同一組碼）間的相關(guān)系數(shù)為0或1/n（n為碼元數(shù)）對(duì)齊的同一組碼間的相關(guān)系數(shù)為1測(cè)距碼類(lèi)型目前C/A碼（Coarse/Acquisition Code） 粗碼/捕獲碼；碼率：1.023MHz；周期：1ms；1周期含碼元數(shù)：1023；碼元寬度：293.05m；僅被調(diào)

5、制在L1上P（Y）碼（Precise Code） 精碼；碼率：10.23MHz；周期：7天；1周期含碼元數(shù)：6187104000000；碼元寬度：29.30m；被調(diào)制在L1和L2上現(xiàn)代化后在L2上調(diào)制C/A碼在L1和L2增加調(diào)制M碼GPS現(xiàn)代化實(shí)施之前2003年以后L2增加C/A碼2005年以后增加L5,M碼衛(wèi)星信號(hào)的調(diào)制模二和邏輯上：異或運(yùn)算雙極性乘法運(yùn)算：“1”表示二進(jìn)制“0”， “-1”表示二進(jìn)制“1”衛(wèi)星信號(hào)的調(diào)制二進(jìn)制信號(hào)的相位調(diào)制2PSK SiL1(t)AC(Pi(t) Di(t)sin(L1t1)Ac(Ci(t) Di(t)cos(L1t1)SiL2(t)AP(Pi(t) Di(

6、t)sin(L2t2)AP、AC分別為載波L1(1575.42MHz)和載波L2(1227.6 MHz)的振幅；Pi(t) 、Ci(t)和Di(t)分別為第i顆GPS的P碼、C/A碼和D碼；L1、L2分別為載L1、L2的角頻率；1、2分別為第i顆GPS衛(wèi)星的載波L1、L2的初相。SiL1(t)、 SiL2(t) 共用天饋發(fā)射衛(wèi)星信號(hào)的調(diào)制衛(wèi)星信號(hào)的解調(diào)關(guān)鍵在于恢復(fù)相干載波（相位），可通過(guò)以下兩種解調(diào)技術(shù)來(lái)恢復(fù)載波（相位）：（1）復(fù)制碼與衛(wèi)星信號(hào)相乘：由于調(diào)制碼的碼值是用1的碼狀態(tài)來(lái)表示的，當(dāng)把接收的衛(wèi)星碼信號(hào)與用戶(hù)接收機(jī)產(chǎn)生的復(fù)制碼（結(jié)構(gòu)與衛(wèi)星測(cè)距碼信號(hào)完全相同的測(cè)距碼），在兩碼同步的條件下相

7、乘，即可去掉衛(wèi)星信號(hào)中的測(cè)距碼而恢復(fù)原來(lái)的載波。但此時(shí)恢復(fù)的載波尚含有數(shù)據(jù)碼即導(dǎo)航電文。這種解調(diào)技術(shù)的條件是必須掌握測(cè)距碼的結(jié)構(gòu)，以便產(chǎn)生復(fù)制碼。衛(wèi)星信號(hào)的解調(diào)（2）平方解調(diào)技術(shù)：將接收到的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行平方，由于處于+1、-1狀態(tài)的調(diào)制碼經(jīng)過(guò)平方后均為+1，而+1對(duì)載波相位不產(chǎn)生影響。故衛(wèi)星信號(hào)平方后，可達(dá)到解調(diào)目的。采用這種方法，可不必知道調(diào)制碼的結(jié)構(gòu)，但平方解調(diào)后，不僅去掉了衛(wèi)星信號(hào)中的測(cè)距碼，而且也同時(shí)去掉了導(dǎo)航電文。GPS偽隨機(jī)碼1偽隨機(jī)噪聲碼及其特點(diǎn)GPS信號(hào)都采用偽隨機(jī)碼序列編制或調(diào)制。采用偽隨機(jī)碼序列是因?yàn)閭坞S機(jī)碼具有良好自相關(guān)性。偽隨機(jī)碼序列是GPS系統(tǒng)中采用偽碼測(cè)距的基礎(chǔ)。G

8、PS系統(tǒng)中采用m序列偽隨機(jī)碼還可以截短和復(fù)合加長(zhǎng)。例如一個(gè)碼長(zhǎng)為L(zhǎng)Pa偽隨機(jī)序列碼，和一個(gè)碼長(zhǎng)為L(zhǎng)Pa偽隨機(jī)序列碼，復(fù)合碼后的復(fù)合碼長(zhǎng)便為： LPXLPaLPb復(fù)合碼可大為改善自相關(guān)特性，縮短尋找自相關(guān)的時(shí)間。所以GPS系統(tǒng)信號(hào)碼都采用復(fù)合形成的偽隨機(jī)序列編碼。GPS的測(cè)距碼GPS衛(wèi)星所采用的兩種測(cè)距碼，即C/A碼和P碼（或Y碼），均屬于偽隨機(jī)碼。 C/A碼： GOLD（哥爾德）碼，是由兩個(gè)10級(jí)反饋移位寄存器組合（模2和）而產(chǎn)生。P碼產(chǎn)生的原理與C/A碼相似，但更復(fù)雜。碼周期很長(zhǎng)，不易破譯，利于保密。每個(gè)衛(wèi)星獨(dú)用一個(gè)時(shí)區(qū)，可充分利用復(fù)合碼自相關(guān)特性。可進(jìn)行無(wú)模糊測(cè)距。缺點(diǎn)：碼很長(zhǎng)，不易捕獲，

9、從而需利用C/A碼進(jìn)行捕獲。C/A碼與P碼同步采用同一基準(zhǔn)時(shí)鐘，還在P碼的每個(gè)歷元時(shí)刻（初始時(shí)刻）使C/A碼的兩組移位寄存器全置1。采用統(tǒng)一時(shí)鐘的優(yōu)點(diǎn)還在于在捕獲C/A碼基礎(chǔ)上便于捕獲P碼。GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文，是用戶(hù)用來(lái)定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。導(dǎo)航電文包含有關(guān)衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時(shí)鐘改正、衛(wèi)星鐘運(yùn)行狀態(tài)、軌道攝動(dòng)改正、大氣折射改正和由C/A碼捕獲P碼等導(dǎo)航信息。導(dǎo)航電文又稱(chēng)為數(shù)據(jù)碼（或D碼）。導(dǎo)航電文也是二進(jìn)制碼，依規(guī)定格式組成，按幀向外播送。每幀電文含有1500比特，播送速度50bit/s，每幀播送時(shí)間30s。GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文 導(dǎo)航電文衛(wèi)星星歷衛(wèi)星工作狀態(tài)時(shí)間系統(tǒng)衛(wèi)星鐘偏差校正參數(shù)軌

10、道攝動(dòng)改正參數(shù)大氣折射改正參數(shù)子幀5子幀1子幀2子幀3子幀4子幀 I遙測(cè)字 +轉(zhuǎn)換字 + 數(shù)據(jù)塊 I導(dǎo)航電文二進(jìn)制碼Navigation Message每幀導(dǎo)航電文含5個(gè)子幀，每個(gè)子幀分別含有10個(gè)字，每個(gè)字30比特，故每個(gè)子幀共300比特，播發(fā)時(shí)間6s。為記載多達(dá)25顆衛(wèi)星，子幀4、5各含有25頁(yè)。子幀1、2、3和子幀4、5的每一頁(yè)構(gòu)成一個(gè)主幀。主幀中1、2、3的內(nèi)容每小時(shí)更新一次，4、5的內(nèi)容僅當(dāng)給衛(wèi)星注入新的導(dǎo)航電文后才得以更新。GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文導(dǎo)航電文的格式123451234567891030s6s0.02s0.6s25頁(yè)10個(gè)字30比特按幀向外播送。每一數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度為1500bit，

11、每幀又分為5個(gè)子幀，每個(gè)子幀長(zhǎng)300bit播送速度為50bits，每幀時(shí)長(zhǎng)30s完整的導(dǎo)航信息由25幀數(shù)據(jù)組成，全部播完要125min。其內(nèi)容僅在地面注入站注人新的導(dǎo)航數(shù)據(jù)才更新。一幀導(dǎo)航電文的內(nèi)容TLWHOW數(shù)據(jù)塊1時(shí)鐘修正參數(shù)TLWHOW數(shù)據(jù)塊2星歷表TLWHOW數(shù)據(jù)塊2星歷表繼續(xù)TLWHOW數(shù)據(jù)塊3衛(wèi)星歷書(shū)等TLWHOW數(shù)據(jù)塊3衛(wèi)星歷書(shū)等子幀 1一個(gè)子幀6s長(zhǎng)，10個(gè)字，每字30比特1幀30s1500比特子幀 3子幀 4子幀 5子幀 21、遙測(cè)碼（TLWTelemetry WORD）位于個(gè)子幀的開(kāi)頭，作為捕獲導(dǎo)航電文的前導(dǎo)。遙測(cè)碼的第18比特是同步碼，使用戶(hù)便于解釋導(dǎo)航電文；第922比特

12、為遙測(cè)電文，其中包括地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)注入數(shù)據(jù)時(shí)的狀態(tài)信息、診斷信息和其它信息。第23和第24比特是連接碼；第2530比特為奇偶校驗(yàn)碼，它用于發(fā)現(xiàn)和糾正錯(cuò)誤。導(dǎo)航電文內(nèi)容導(dǎo)航電文內(nèi)容2、轉(zhuǎn)換碼（HOWHand Over Word） 緊接各子幀的遙測(cè)碼，主要向用戶(hù)提供用于捕獲P碼的Z記數(shù)。所謂Z記數(shù)是從星期日零時(shí)起，P碼子碼X1的周期（1.5秒）的重復(fù)數(shù)。因此，當(dāng)知道了Z計(jì)數(shù)，便能較快地捕獲到P碼。導(dǎo)航電文內(nèi)容3、第一數(shù)據(jù)塊 第一數(shù)據(jù)塊位于第1子幀的第310字碼，它的主要內(nèi)容包括： a、時(shí)延差改正Tgd就是載波L1、L2的電離層 時(shí)延差。 b 、數(shù)據(jù)齡期AODC是時(shí)鐘改正數(shù)的外推時(shí)間間隔，它指明衛(wèi)星時(shí)

13、鐘改正數(shù)的置信度。 C、 星期序號(hào)WN表示從1980年1月6日子夜零點(diǎn)（UTC）起算的星期數(shù)，即GPS星期數(shù)。 d 、衛(wèi)星時(shí)鐘改正GPS時(shí)間和UTC時(shí)間之間存在的差值。主要內(nèi)容包括：標(biāo)識(shí)碼，時(shí)延差改正；星期序號(hào)；衛(wèi)星健康狀況；數(shù)據(jù)齡期；衛(wèi)星時(shí)鐘改正系數(shù)等L2所調(diào)制測(cè)距碼標(biāo)識(shí)符 “10”表示C/A碼，“01”表示P(Y)碼星鐘數(shù)據(jù)齡期AODC：時(shí)鐘改正數(shù)的外推時(shí)間間隔，指明衛(wèi)星時(shí)鐘改正數(shù)的置信度。星鐘改正參數(shù)a0（鐘偏），a1（鐘速），a2（鐘漂）導(dǎo)航電文內(nèi)容4、第二數(shù)據(jù)塊 第二數(shù)據(jù)塊包括第2和第3子幀，其內(nèi)容表示GPS衛(wèi)星的星歷，描述衛(wèi)星的運(yùn)行及其軌道的參數(shù)，包括下列三類(lèi)： a、開(kāi)普勒六參數(shù)。

14、 b 、軌道攝動(dòng)九參數(shù)。 C、 時(shí)間二參數(shù)第二數(shù)據(jù)塊第2、3子幀的第310個(gè)字表示GPS衛(wèi)星的星歷，為用戶(hù)提供了和計(jì)算衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的信息，描述衛(wèi)星運(yùn)行及軌道的參數(shù)發(fā)送該信號(hào)衛(wèi)星的星歷 廣播星歷星歷參數(shù)：開(kāi)普勒六參數(shù) 軌道攝動(dòng)九參數(shù)時(shí)間二參數(shù)： AODE星歷表數(shù)據(jù)齡期，表示廣播星歷外推時(shí)間間隔，它是星歷參考時(shí)刻與最后一次觀測(cè)數(shù)據(jù)取得時(shí)間之差。衛(wèi)星星歷參考時(shí)刻，它是從星期日零時(shí)開(kāi)始度量。星歷參數(shù)詳解星歷參數(shù)詳解星歷參數(shù)詳解星歷參數(shù)詳解導(dǎo)航電文內(nèi)容5、第三數(shù)據(jù)塊 第三數(shù)據(jù)塊包括第4和第5子幀，其內(nèi)容包括了所有GPS衛(wèi)星的歷書(shū)數(shù)據(jù)。當(dāng)接收機(jī)捕獲到某顆GPS衛(wèi)星后，根據(jù)第三數(shù)據(jù)塊提供的其他衛(wèi)星的概略星歷、時(shí)

15、鐘改正、衛(wèi)星改正、衛(wèi)星工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)，用戶(hù)可以選擇工作正常和位置適當(dāng)?shù)男l(wèi)星，并且較快地捕獲到所選擇地衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星位置和速度計(jì)算位置計(jì)算衛(wèi)星位置的確定是定位的一個(gè)必須過(guò)程，位置的確定即星歷參數(shù)的計(jì)算。根據(jù)廣播星歷計(jì)算衛(wèi)星在WGS84坐標(biāo)坐標(biāo)。廣播星歷精度不高，此處衛(wèi)星位置計(jì)算采用簡(jiǎn)略方法。1）、首先按“二體問(wèn)題”公式計(jì)算軌道參數(shù)；2）、根據(jù)導(dǎo)航電文給出的軌道攝動(dòng)參數(shù)，進(jìn)行攝動(dòng)修正，計(jì)算修正后的軌道參數(shù)；3）、繼而計(jì)算衛(wèi)星在軌道坐標(biāo)坐標(biāo)；4）、最后，僅顧及地球自轉(zhuǎn)的影響，將軌道坐標(biāo)系轉(zhuǎn)為WGS84坐標(biāo)系。GPS衛(wèi)星位置的計(jì)算計(jì)算思路首先計(jì)算衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)然后將上述坐標(biāo)分別繞X軸旋

16、轉(zhuǎn)-i角、繞Z軸旋轉(zhuǎn)-k角，求出衛(wèi)星在地固系下的坐標(biāo)軌道平面坐標(biāo)系軌道參數(shù)根據(jù)廣播星歷計(jì)算衛(wèi)星位置根據(jù)廣播星歷計(jì)算衛(wèi)星位置計(jì)算過(guò)程計(jì)算衛(wèi)星運(yùn)行的平均角速度計(jì)算t時(shí)刻衛(wèi)星的平近點(diǎn)角計(jì)算偏近點(diǎn)角根據(jù)廣播星歷計(jì)算衛(wèi)星位置計(jì)算過(guò)程（續(xù)）計(jì)算真近點(diǎn)角計(jì)算升交距角（未經(jīng)改正的）計(jì)算衛(wèi)星向徑根據(jù)廣播星歷計(jì)算衛(wèi)星位置計(jì)算過(guò)程（續(xù)）計(jì)算攝動(dòng)改正項(xiàng)進(jìn)行攝動(dòng)改正計(jì)算衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系中的位置根據(jù)廣播星歷計(jì)算衛(wèi)星位置計(jì)算過(guò)程（續(xù)）計(jì)算升交點(diǎn)經(jīng)度計(jì)算衛(wèi)星在地固坐標(biāo)系下的坐標(biāo)精密星歷按一定時(shí)間間隔給出衛(wèi)星在地固坐標(biāo)系下的三維位置、三維速度和鐘差* 2004 1 15 0 0 0.00000000P 1 5945.509

17、635 15759.608404 20698.949374 324.533285P 2 1141.101111 22665.359989 14690.489309 -257.156064P 3 -10344.447068 24021.826531 -3968.233325 77.825932P 4 22798.349665 -6520.820872 12310.795279 -43.522805P 5 -12628.924903 -23445.674881 -1192.036791 13.422888P 6 -13958.380086 -7542.103497 21489.237683 -2.

18、952584P 7 18939.291158 -12511.028058 -13257.166627 635.667094P 8 26246.825668 -918.226411 -5165.342142 383.670428根據(jù)精密星歷計(jì)算衛(wèi)星位置任意時(shí)刻t衛(wèi)星位置的計(jì)算原理：插值法方法：拉格朗日插值法等根據(jù)精密星歷計(jì)算衛(wèi)星位置衛(wèi)星運(yùn)行速度計(jì)算根據(jù)導(dǎo)航電文所提供的GPS衛(wèi)星星歷，還可以計(jì)算出衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)速度的三個(gè)分量（Xk、Yk、Zk）。GPS接收機(jī)的基本概念GPS用戶(hù)設(shè)備主要包括GPS接收機(jī)及其天線(xiàn)、微處理機(jī)及其終端設(shè)備以及電源等。其中接收機(jī)和天線(xiàn)是核心部分，習(xí)慣上統(tǒng)稱(chēng)為GPS接收機(jī)。主要功能

19、是接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，并進(jìn)行處理，獲取導(dǎo)航電文和必要的觀測(cè)量。GPS接收機(jī)GPS用戶(hù)設(shè)備（接收機(jī)）的功能是：接收GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航信號(hào)；恢復(fù)載波信號(hào)頻率和衛(wèi)星鐘；解調(diào)出衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘校正參數(shù)等數(shù)據(jù)；通過(guò)測(cè)量本地時(shí)鐘與恢復(fù)的衛(wèi)星鐘之間的時(shí)延來(lái)測(cè)量接收天線(xiàn)至衛(wèi)星的距離（偽距）；通過(guò)測(cè)量恢復(fù)的載波頻率變化（多普勒頻率）來(lái)測(cè)量偽距變化率；根據(jù)獲得的這些數(shù)據(jù)，計(jì)算出用戶(hù)所在的地理經(jīng)度、緯度、高度、速度、準(zhǔn)確的時(shí)間等導(dǎo)航信息；將結(jié)果顯示在顯示屏幕上或通過(guò)輸出端口輸出。GPS接收機(jī)的結(jié)構(gòu)天線(xiàn)前置放大器信號(hào)處理器微處理器導(dǎo)航計(jì)算機(jī)震蕩器用戶(hù)信息傳輸數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外部傳輸電源GPS接收機(jī)的主要結(jié)構(gòu)組成：天

20、線(xiàn)（帶前置放大器）信號(hào)處理器：用于信號(hào)識(shí)別與處理微處理器：用于接收機(jī)的控制、數(shù)據(jù)采集和導(dǎo)航計(jì)算用戶(hù)信息傳輸：包括操作板、顯示板等精密震蕩器：產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)頻率電源GPS接收機(jī)類(lèi)型（1）按工作原理劃分：碼相關(guān)型接收機(jī)：能夠產(chǎn)生與所測(cè)衛(wèi)星測(cè)距碼結(jié)構(gòu)完全相同的復(fù)制碼。利用的是C/A碼或P碼，條件是掌握測(cè)距碼結(jié)構(gòu)，也稱(chēng)有碼接收機(jī)。平方型接收機(jī)：利用載波信號(hào)的平方技術(shù)去掉調(diào)制碼，獲得載波相位測(cè)量所必需的載波信號(hào)。該機(jī)只利用衛(wèi)星信號(hào)，無(wú)需解碼，不必掌握測(cè)距碼結(jié)構(gòu)，稱(chēng)無(wú)碼接收機(jī)?；旌闲徒邮諜C(jī)：綜合利用了碼相關(guān)技術(shù)和平方技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)獲得碼相位和精密載波相位觀測(cè)量。目前廣泛使用。（2）根據(jù)接收機(jī)信號(hào)通道類(lèi)型劃分：

21、多通道接收機(jī)：具有多個(gè)衛(wèi)星信號(hào)通道，每個(gè)通道只連續(xù)跟蹤一個(gè)衛(wèi)星信號(hào)。也稱(chēng)連續(xù)跟蹤型接收機(jī)。序貫通道接收機(jī)：只有1-2個(gè)信號(hào)通道，為了跟蹤多個(gè)衛(wèi)星，在相應(yīng)軟件控制下按時(shí)序依次對(duì)各衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行跟蹤量測(cè)。依次量測(cè)一個(gè)循環(huán)所需時(shí)間較長(zhǎng)（大于20ms），對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤是不連續(xù)的。多路復(fù)用通道接收機(jī)：與序貫通道接收機(jī)相似，也只有1-2個(gè)信號(hào)通道，在相應(yīng)軟件控制下按時(shí)序依次對(duì)各衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行跟蹤量測(cè)。依次量測(cè)一個(gè)循環(huán)所需時(shí)間較短（小于20ms），可保持對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的連續(xù)跟蹤。GPS接收機(jī)類(lèi)型（3）根據(jù)所接收的衛(wèi)星信號(hào)頻率劃分：?jiǎn)晤l接收機(jī)（L1）：只接收調(diào)制的L1信號(hào)，雖然可利用導(dǎo)航電文提供的參數(shù)，對(duì)觀測(cè)量進(jìn)行

22、電離層影響修正，但由于修正模型尚不完善，精度較差，主要用于小于20km的短基線(xiàn)精密定位。雙頻接收機(jī)（L1+L2）：同時(shí)接受L1、L2兩種信號(hào)，利用雙頻技術(shù)，可消除或減弱電離層折射對(duì)觀測(cè)量的影響，定位精度較高。GPS接收機(jī)類(lèi)型例： 按所接收的衛(wèi)星信號(hào)（L1、L2、C/A碼、P碼、Y碼）和觀測(cè)量（碼偽距、L1相位、L2相位）可分為如下幾種。 L1、C/A碼偽距接收機(jī)；L1 、載波相位、C/A碼接收機(jī)；L1/L2 、載波相位、C/A碼、P碼接收機(jī)；L1/L2 、載波相位、C/A碼、P/Y碼接收機(jī)；其中、兩類(lèi)用于標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)、兩類(lèi)用于精密定位服務(wù)，只有美國(guó)軍方和特許的非軍方用戶(hù)才能享受精密定位服務(wù)。而

23、我國(guó)應(yīng)用的主要是前兩類(lèi)GPS標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)接收機(jī)。（4）按接收機(jī)用途劃分：導(dǎo)航型：用于確定船舶、車(chē)輛、飛機(jī)等運(yùn)載體的實(shí)時(shí)位置和速度，保障按預(yù)定路線(xiàn)航行或選擇最佳路線(xiàn)。采用測(cè)碼偽距為觀測(cè)量的單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位或差分GPS定位，精度低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛。測(cè)量型接收機(jī)：采用載波相位觀測(cè)量進(jìn)行相對(duì)定位，精度高。觀測(cè)數(shù)據(jù)可測(cè)后處理或?qū)崟r(shí)處理（RTK），需配備功能完善的數(shù)據(jù)處理軟件。與導(dǎo)航型相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。授時(shí)型接收機(jī)：主要用于天文臺(tái)或地面監(jiān)控站，進(jìn)行時(shí)頻同步測(cè)定。GPS接收機(jī)類(lèi)型RTK系統(tǒng)導(dǎo)航型接收機(jī)大地型接收機(jī)GPS接收機(jī)的基本類(lèi)型：大地型、導(dǎo)航型和授時(shí)型三種。大地型接收機(jī)按接收載波信號(hào)

24、的差異分為單頻（L1）型和雙頻（L1，L2）型。GPS接收機(jī)工作原理當(dāng)GPS衛(wèi)星在用戶(hù)視界升起時(shí)，接收機(jī)能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星，并能夠跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行；對(duì)所接收到的GPS信號(hào)，具有變換、放大和處理的功能，以便測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接收天線(xiàn)的傳播時(shí)間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)地計(jì)算出測(cè)站的三維位置，甚至三維速度和時(shí)間。GPS信號(hào)接收機(jī)不僅需要功能較強(qiáng)的機(jī)內(nèi)軟件，而且需要一個(gè)多功能的GPS數(shù)據(jù)測(cè)后處理軟件包。接收機(jī)加處理軟件包，才是完整的GPS信號(hào)用戶(hù)設(shè)備。GPS接收機(jī)的組成及工作原理GPS接收機(jī)-方框圖LNAGPS接收機(jī)-原理框圖原理框圖GPS接收機(jī)天線(xiàn)

25、天線(xiàn)的基本作用是把來(lái)自于衛(wèi)星信號(hào)的能量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電流，并經(jīng)前置放大器進(jìn)行頻率變換，以便對(duì)信號(hào)進(jìn)行跟蹤、處理和量測(cè)。GPS接收機(jī)天線(xiàn)天線(xiàn)的基本要求：天線(xiàn)與前置放大器應(yīng)密封為一體，保障在惡劣氣象環(huán)境下正常工作。天線(xiàn)應(yīng)呈全圓極化：要求天線(xiàn)的作用范圍為整個(gè)上半球，天頂處不產(chǎn)生死角，保障能接收來(lái)自天空任何方向的衛(wèi)星信號(hào)。天線(xiàn)必須采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)與屏蔽措施：例如加一塊基板，盡可能地減弱信號(hào)的多路徑效應(yīng)，防止信號(hào)干擾。天線(xiàn)的相位中心與其幾何中心的偏差應(yīng)盡量小，且保持穩(wěn)定。GPS接收機(jī)天線(xiàn)基本類(lèi)型天線(xiàn)單元特點(diǎn)單極天線(xiàn)單頻或雙頻（雙極結(jié)構(gòu)）、需要較大的底板、相位中心穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單微帶天線(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單頻或雙頻、側(cè)視角低（適合于機(jī)載應(yīng)用）、低增益、應(yīng)用最為廣泛錐形（螺旋）天線(xiàn) 四絲螺旋天線(xiàn) 單頻、難以調(diào)整相位和極化方式、非方位對(duì)稱(chēng)、增益特性好、不需要底板空間螺旋天線(xiàn) 雙頻、增益特性好、側(cè)視角高、非方位對(duì)稱(chēng)前置放大器由于GPS衛(wèi)星高，GPS天線(xiàn)接收來(lái)的20000km高空的信號(hào)很弱，信號(hào)電平只有-50-180dB；輸入功率信噪比為-30dB，即信號(hào)