GPS接收机的基本工作原理

我国目前在生产中实际应用的GFS接收机品牌众多，各种类型的GFS接攸机又有单频和双频之分，每种GKS接收机的原始测量数据记录格式及数据处理方法各不相同，但大多数接收机都可提供观测值的 RINEX格式输出文本，RINEX是一种与接收机无关的GS数据标准交换格式，这样可使第三方接收机测量数据联合进行处理，为不同厂家、不同类型GFS接收机联合作业提供可能。GPS接收机主要是由GPS接收机天线单元，GPS接收机主机单元和电源单元三部分。GPS接收机作为用户测量系统，那么按gps接收机工作原理的性质和功能，可分为硬件部分和软件部分。

一、硬件部分

接收机主机由变频器、信号通道、微处理器、存储器及显示器组成，基本结构如下图

GPS接收机工作原理图一

1、变频器及中频放大器

经过GPS前置放大器的信号仍然很微弱，为了使接收机通道得到稳定的高增益，并且使L频段的射频信号变成低频信号，必须采用变频器。

2、信号通道

信号通道是GPS接收机的核心部分，GPS信号通道是硬软件结合的电路，不同类型的接收机其通道是不同的。 GPS信号通道的作用有三，(1)搜索卫星，牵引并跟踪卫星;(2)对广播电文数据信号实行解扩，解调出广播电文;(3)进行伪距测量、载波相位测量及多普勒频移测量。相关信号通道的电路原理图如下：

从卫星接收到的信号是扩频的调制信号，所以要经过解扩、解调才能得到导航电文，因此在相关通道电路中设有伪码相位跟踪环和载波相位跟踪环。

3、存储器

接收机内设有存储器或存储卡以存储卫星星历、卫星历书、接收机采集到的码相位伪距观测值、载波相位观测值及多普勒频移，目前GPS接收机都装有半导体存储器(简称内存)，接收机内存数据可以通过数据口传到微机上，以便进行数据处理和数据保存。

4、微处理

微处理是GPS接收机工作的灵魂，GPS接收机工作都是在微机指令统一协同下进行的，其主要工作步骤为：

①、接收机开机后，立即指令各个通道进行自检，适时地在视屏显示窗内展示各自的自检结果，并测定、校正和存储各个通道的时延值。

②、接收机对卫星进行捕捉跟踪后，根据跟踪环路所输出的数据码，解译出GPS卫星星历。当同时锁定4颗卫星时，将C/A码伪距观测值连同星历一起计算出测站的三维位置，并按照预置的位置数据更新率，不断更新(计算)点的坐标。

③、用已测得的点位坐标和GPS卫星历书，计算所有在轨卫星的升降时间、方位和高度角，并为作业人员提供在视卫星数量及其工作状况，以便选用“健康”的且分布适宜的定位卫星，达到提高点位精度的目的。

④、接收用户输入的信号，如测站名、测站号、天线高和气象参数等。