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GPS接收机的基本工作原理

发布时间:2018-07-14 09:17:13 浏览次数:1393 编辑 : 欧源通天线厂家

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



GPS接收机工作原理图

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:


GPS接收机工作原理



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。


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