第四章GPS信號接收機20111102

第4章GPS信號接收機4.1GPS信號接收機的類型與發(fā)展4.2GPS信號接收機的基本結(jié)構4.3GPS信號接收機的工作原理4.4GPS信號接收機的基本性能檢驗4.1GPS信號接收機的發(fā)展與類型GPS信號接收機，是GPS導航衛(wèi)星的用戶設備，是實現(xiàn)GPS衛(wèi)星導航定位的終端儀器。它是一種能夠接收、跟蹤、變換和測量GPS衛(wèi)星導航定位信號的無線電接收設備。1964.TRANSIT衛(wèi)星信號接收機；1980.第一臺商品GPS信號接收機；1994.GPS和GLONASS信號集成接收機。4.1.1GPS信號接收機的發(fā)展國內(nèi)測地型接收機的型號性能、用途

接收機概念一種能夠接收、跟蹤、變換和測量GPS衛(wèi)星導航定位信號的無線電接收設備，既具有無線電接收設備的共性，又具有捕獲、跟蹤和處理微弱的GPS衛(wèi)星信號的特性。GPS衛(wèi)星載波L1，L2偽噪聲碼C/A碼，P碼導航電文D碼GPS信號L1，C/A，DL1，P，DL2，P，DGPS信號接收機載波L1，L2偽噪聲碼C/A碼，P碼導航電文D碼GPS信號的處理流程GPS信號接收機的類型一、按用途分類：導航型接收機測地型接收機授時型接收機四、GPS接收機基本工作原理按接收機的用途分類:

（1）導航型接收機（附圖）

車載型——用于車輛導航定位；航海型——用于船舶導航定位；航空型——用于飛機的導航定位。

用途：運動載體的導航，可實時給出載體的位置和速度

原理：采用C/A碼偽距測量，單點實時定位精度較低，一般為±25m左右，GPS接收機的分類類四、GPS接收機基本工作原理導航型接收機的用途四、GPS接收機基本工作原理（2）測地型接收機原理：主要采用載波相位觀測值進行相對定位，相對定位精度高。但其儀器結(jié)構復雜，價格較貴用途：精密大地測量和精密工程測量

（3）授時型接收機原理：利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時間標準進行授時，常用于天文臺及無線電通訊中的時間同步。

GPS接收機基本工作原理按接收機的載波頻率分類:（1）單頻接收機只接收L1載波信號,測定載波相位觀測值進行定位。不能有效消除電離層延遲影響。只適用于短基線（＜15Km）的精密定位。（2）雙頻接收機可同時接收L1、L2載波信號?？上婋x層對電磁波信號延遲的影響?？捎糜陂L達幾千公里的精密定位。

單頻GPS信號接收機的基本性能生產(chǎn)廠家GARMINLeicaTrimble型號GPS35LPSR510AgGPS114首產(chǎn)年代199919992000體積2.2*3.8*1.05(in)205*165*72(mm)6*5*1(in)重量3.88oz1.1kg1.38lb波道數(shù)121212觀測量C/A偽距C/A偽距C/A偽距定時精度1000ns<100ns1000ns冷啟動時間45s<3min2.5min熱啟動時間5s<45s<30s作業(yè)溫度-30~85-20~55-30~65功耗/W1.15.33.1天線類型微帶微帶微帶定位精度5m10+1PPM<1m注：1in=2.54cm，1lb=0.453592kg，1oz=28.349523g。雙頻GPS信號接收機的基本性能生產(chǎn)廠家AshtechLeicaTrimble型號Z-XtremeSR5305700首產(chǎn)年代200020012001體積7.75*3*8.75(in)205*165*72(mm)4.7*2.6*8.2(in)重量3.5lb1.65kg1.2kg波道數(shù)242418定時精度335ns100ns100ns冷啟動時間150s<3min<90s熱啟動時間15s<45s<30s作業(yè)溫度-30~55-20~55-40~65功耗/W676天線類型微帶微帶微帶定位精度5mm+1PPM5mm+1PPM5mm+1PPMGPS接收機基本工作原理按接收機通道數(shù)分類：

（1）多通道接收機（2）序貫通道接收機（3）多路多用通道接收機

按接收機工作原理分類：

（1）碼相關型接收機

（2）平方型接收機

（3）混合型接收機

（4）干涉型接收機

三、按通道數(shù)分信號通道：不同衛(wèi)星的信號的經(jīng)由天線進入接收機的“路徑”，實現(xiàn)對衛(wèi)星信號的跟蹤、處理和測量。多通道接收機序貫通道接收機多路復用通道接收機（1）多通道接收機具有多個信號接收通道,每個通道只跟蹤測量一顆衛(wèi)星信號,所以可同時接收測量多顆衛(wèi)星信號。具有四個及以上信號通道，1個通道跟蹤1顆衛(wèi)星的信號優(yōu)點-能夠不間斷跟蹤每個衛(wèi)星信號，從而可連續(xù)地量測測距碼和載波-較高的信噪比缺點-各通道間存在信號延遲的偏差，須進行比對和改正-結(jié)構復雜（2）序貫通道接收機僅具有一個信號接收通道,無法同時對多顆衛(wèi)星信號進行跟蹤測量。只能按時序順次對各顆衛(wèi)星的信號進行跟蹤測量。但一個循環(huán)時間較長(數(shù)秒鐘),無法對衛(wèi)星的信號進行連續(xù)跟蹤測量。1個通道跟蹤多顆衛(wèi)星的信號1個跟蹤周期大于20ms優(yōu)點-結(jié)構簡單，利于減少接收機的體積和重量；-由于采用單通道，各衛(wèi)星信號在通道中的延遲相同，不存在信號間的路徑偏差缺點

-不能同時接收導航電文 -控制軟件較為復雜-難于保持載波信號的連續(xù)跟蹤-對L1、L2信號的測量不同步，會降低電離層折射改正的精度（3）多路復用通道接收機

只設一個或兩個信號接收通道,但在相應軟件控制下,依次對多顆衛(wèi)星信號進行跟蹤測量時其一個循環(huán)時間很短(一般不超過20ms),所以可對各顆衛(wèi)星信號進行連續(xù)跟蹤測量。但其信噪比低于多通道接收機。1個通道跟蹤多顆衛(wèi)星的信號1個跟蹤周期小于或等于20ms優(yōu)點-量測周期短；-能在不同的衛(wèi)星信號之間，以及L1和L2信號之間進行高速轉(zhuǎn)換，不僅能獲得導航電文，而且可以連續(xù)跟蹤載波信號缺點-控制軟件較為復雜-信噪比較多通道接收機為低四、按工作原理分碼相關型接收機平方型接收機混合型接收機干涉型接收機

（1）碼相關型接收機利用碼相關技術將載波上的測距碼去掉重新獲得載波信號,這類接收機必須知道測距碼的結(jié)構(P碼或C/A碼)。（2）平方型接收機將接收到的衛(wèi)星載波信號進行平方去掉測距碼和導航電文重新獲得載波信號,這類接收機不必知道測距碼的結(jié)構(P碼或C/A碼)。稱為無碼接收機。（3）混合型接收機這類接收機綜合了以上兩種接收機的優(yōu)點,目前常用的接收機均為此類。（4）干涉型接收機此類接收機用于衛(wèi)星射電干涉測量。4.1.3GPS/GLONASS集成接收機能同時接收和測量GPS和GLONASS兩種衛(wèi)星信號。已成為研制熱點-美國3S導航公司1994年推出了R-100GPS/GLONASS商品集成接收機；1995年推出了改進的GNSS-200GPS/GLONASS集成接收機。美國Ashetech等幾家公司正在積極研制。-中國航天工業(yè)總公司第704研究所于1995年研制成功樣機。GPS/GLONASS集成接收機的優(yōu)越性能夠?qū)崿F(xiàn)真正的全球連續(xù)的精確導航；能夠以較短的數(shù)據(jù)采集時間獲得較高的導航定位精度；能夠在繁雜的地形和地物環(huán)境下補償被中斷的衛(wèi)星信號；能夠在一個星座因故不能使用時，而采用另一個星座。單一GPS星座和GPS/GLONASS混合星座的位置測量精度比較單一GPS星座和GPS/GLONASS混合星座的二維位置差分測量精度的比較GPS接收機的主要任務當GPS衛(wèi)星在用戶視界升起時，捕獲到待測衛(wèi)星，并能夠跟蹤這些衛(wèi)星的運行；對所接收到的GPS信號，具有變換、放大和處理的功能，測量出信號從衛(wèi)星到接收天線的傳播時間；解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導航電文，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。4.2GPS接收機的基本結(jié)構GPS接收機基本工作原理天線前置放大器電源部分射電部分微處理器數(shù)據(jù)存器顯示控制器供電信號信息命令數(shù)據(jù)供電，控制供電數(shù)據(jù)控制GPS接收機基本工作原理GPS接收機的組成及工作原理GPS接收機天線單元主機單元電源變頻器信號通道微處理器存貯器顯示器GPS接收機基本工作原理顯示器存儲器頻率變換頻率綜合基準頻率信號解擴解調(diào)C/A碼發(fā)生器P碼發(fā)生器D（t）偽碼測量載波相位測量CPU控制信號變換器信號通道數(shù)據(jù)輸出前致放大器電源

天線線GPS接收機基本工作原理1）GPS接收機天線接收機天線——作用：將衛(wèi)星信號的電磁波能轉(zhuǎn)化為相應的電流。

前置放大器——作用：將微弱的GPS信號電流予以放大。設計要求：天線與前置放大器應密封一體，以保障其正常工作，減少信號損失；能夠接收來自任何方向的衛(wèi)星信號，不產(chǎn)生死角；有防護與屏蔽多路徑效應的措施；相位中心保持高度穩(wěn)定，并與其幾何中心盡量一致。天線單元：天線和LNA接收單元◆變頻器和中頻放大器◆信號波道◆存儲器◆計算和顯示控制單元電源天線類型：

（1）單板天線（2）四臂螺旋形天線（3）微帶天線（4）錐形天線4.2.1天線單元天線種類◆單板天線（振子天線）安裝在一塊基板上，屬單頻天線。◆四臂螺旋形天線由四條金屬管線繞制而成，底部有一塊金屬抑制板。可捕捉低高度角衛(wèi)星；缺點是不能雙頻接收，常用于導航?！粑炀€介質(zhì)板兩邊貼以金屬片。結(jié)構簡單、堅固，易于制造?？捎糜趩晤l機和雙頻機。為今后的主要發(fā)展方向?！翦F形天線 利用印刷電路技術在介質(zhì)錐體上制成導電螺旋表面?？捎糜趩晤l機和雙頻機。相位中心于幾何中心不完全一致?？少N式GPS接收天線錐形天線微帶天線船用天線天線單元的作用◆接收天線，是無線電波進入接收設備的入口，是將電磁波還原為高頻電流的能量變換器。◆將到達GPS信號接收天線的功率較小的電磁波變換成微波

電信號，并將如此微弱的GPS電信號予以放大。天線基本概念：天線方向圖：是輻射能量在空間分布狀態(tài)的三維立體圖形。極化：是無線電波的電場矢量所指的最大輻射方向；圓極化：當電場的垂直分量和水平分量大小相等，而相位差90度（或270度）時，則其合成電場的矢端，將以該電波的角做圓周旋轉(zhuǎn)。對天線部分的要求天線與前置放大器應密封一體，以保障其正常工作，減少信號損失；能夠接收來自任何方向的衛(wèi)星信號，不產(chǎn)生死角；有防護與屏蔽多路徑效應的措施；天線的相位中心保持高度的穩(wěn)定，并與其幾何中心盡量一致。天線波束半帶寬大于70度的半球狀方向圖；電波右旋圓極化。目前大部分測量型接收機都用微帶天線。這是因為微帶天線體積小、重量輕、結(jié)構簡單、性能優(yōu)良,既適用于單頻接收機,亦適用于雙頻接收機。其缺點是增益較低,但這可利用低噪聲前置放大器（將信號電流放大）彌補。微帶天線：微帶貼片天線：介質(zhì)基片、輻射貼片和接地板組成微帶陣列天線：介質(zhì)基片、接地板和一連串輻射片組成微帶槽天線：微帶饋線和開設在接地板上狹縫（槽）組成（1）變頻器和中頻放大器前置放大器頻率變換器1~24信號波道存儲器顯控器微處理機數(shù)控接口電源PC機頻率合成器標頻器天線單元接收單元主要對衛(wèi)星的射頻信號進行變頻。經(jīng)過GPS前置放大器的信號仍很微弱，為了使接收機通道得到穩(wěn)定的高增益，并且使L頻段的信號變成低頻信號，必須采用變頻器。4.2.2接收單元（2）信號波道GPS衛(wèi)星接收機可同時接收多顆衛(wèi)星信號，為了分離接收到的不同衛(wèi)星的信號，從而實現(xiàn)對衛(wèi)星信號的跟蹤，處理和測量，具有這種功能的器件稱為信號波道。軟硬件結(jié)合的電路，是接收機的核心。不是一種簡單的信號通道，以“波道”名稱予以區(qū)別

不同的接收機其波道是不一樣的,其主要的功能為:搜索衛(wèi)星。解調(diào)導航電文。對信號進行偽距測量、載波相位測量和多普勒測量。第1波道：第2波道：第3波道：第4波道：4個波道各測1顆衛(wèi)星平行跟蹤式跟蹤模式序貫跟蹤式秒(s)1個波道測量4顆衛(wèi)星多重跟蹤式20ms1個波道測量4顆衛(wèi)星4.2.3存儲器將所獲得的導航電文、各種觀測值等信息進行存儲,以便進行數(shù)據(jù)處理或數(shù)據(jù)保存。存儲器能夠存儲導航定位現(xiàn)場所采集的偽距、載波相位測量和人工測量的數(shù)據(jù)，所解譯的GPS衛(wèi)星星歷等。存儲器的容量隨著數(shù)據(jù)率和被測衛(wèi)星數(shù)的不同而不同。4.2.4計算和顯控顯控單元包括視屏顯示窗和控制鍵盤。計算由微處理機完成。其中的處理軟件，是實現(xiàn)GPS導航定位數(shù)據(jù)采集和波道自校檢測自動化的重要部分，主要作用是信號捕獲，環(huán)路跟蹤和點位計算。對整個GPS接收機進行控制和管理。用于顯示與導航或測量定位相關的信息。一體化雙頻接收機藍牙GPS接收機4.2.5頻率合成器

頻率合成器：用一個獨立的基準頻率源（如晶體振蕩器），在壓控振蕩器的支撐下，運用信號的分頻和倍頻功能，獲得一系列與基準頻率穩(wěn)定度相同的信號輸出。頻率合成器的基本結(jié)構4.2.6電源GPS信號接收機一般以蓄電池作電源?？煞譃闄C內(nèi)和機外兩種電源。一種為內(nèi)電源,主要用于為RAM存儲器供電,以防止關機后數(shù)據(jù)丟失。另一種為外接電源,用于供接收機正常工作。通常為可充電的12V直流鎘鎳電池,也可用普通汽車電瓶。4.4GPS信號接收機的工作原理

GPS接收機主要工作程序：校驗接收機的自身性能；捕獲和跟蹤在視待測衛(wèi)星；校正接收機時鐘；采集和記錄導航定位數(shù)據(jù)；不斷選用適宜的定位星座；實時計算用戶位置和速度。接收機信號處理過程接收機主要工作程序：

接收機主要的兩個過程：捕獲和跟蹤。

捕獲過程完成對信號載波頻率及PRN碼碼相位的粗略估計，為跟蹤過程提供初始值，跟蹤算法則完成對兩者的精確估計。GPS接收機必須捕獲和跟蹤多個導航衛(wèi)星信號中的偽隨機碼和載波，才能完成定位、測速和授時的功能。

GPS信號的捕獲和跟蹤處理是GPS接收機的關鍵部分。假設跟蹤和測量來自第a顆衛(wèi)星的GPS信號，則必須抑制和排斥來自其他各顆衛(wèi)星的GPS信號。其方法是，依據(jù)不同的GPS衛(wèi)星具有不同的偽噪聲碼，通過捕獲和跟蹤到第a顆衛(wèi)星的偽噪聲碼，而實現(xiàn)GPS信號的識別。P碼是一個具有個碼元的長碼，即使截短成了周期為7d的截短P碼，其碼元共有如果以每秒50個碼元（50bit/s）的速率搜索P碼，需要1432200d才能完成一個周期內(nèi)的截短P碼的搜索，這個無法實現(xiàn)的。而在C/A碼1ms的時間周期共有1023個碼片，若以50bit/s的速率搜索C/A碼，只需20.46s就能夠完成一個周期C/A碼的搜索。因此，GPS信號接收機均采用先捕獲和跟蹤C/A碼，利用C/A的信息輔助P碼的捕獲和跟蹤。1.捕獲C/A碼

捕獲的目的就是確定可見衛(wèi)星及衛(wèi)星信號的載波頻率、碼相位的粗略值。

GPS衛(wèi)星信號采用碼分多址（CDMA）技術，采用不同的偽隨機碼對不同衛(wèi)星的導航數(shù)據(jù)進行擴頻調(diào)制。為接收某一衛(wèi)星的導航數(shù)據(jù)，就必須復現(xiàn)調(diào)制該導航數(shù)據(jù)的偽隨機碼，將復現(xiàn)的偽碼同輸入偽碼在不同相位誤差上做相關運算，使二者同步，從而完成解擴；由于GPS衛(wèi)星在高速運動，其與接收機之間存在徑向移動，會產(chǎn)生多普勒頻移，因此為完成對某一顆衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)的解調(diào)，必須搜索到相應衛(wèi)星所產(chǎn)生的多普勒頻移的數(shù)值。因此，GPS衛(wèi)星信號的捕獲是一個二維捕獲過程。對準C/A碼的搜索區(qū)間（1）串行捕獲方法：串行搜索算法要完成兩維掃描：以500Hz的步長對IF所有載波頻率進行頻率掃描，對所有的1023不同的碼相位進行相位掃描?？偟膾呙璐螖?shù)為：串行捕獲方法原理圖（2）并行碼相位搜索捕獲方法：并行碼捕獲方法（3）捕獲結(jié)果捕獲的三維圖捕獲的二維圖2.跟蹤前面的偽噪聲碼搜索，只能解決本地碼和本地載波基本上分別對準接收碼和接收載波的問題。兩者的一一精確對齊，還需依靠偽噪聲碼跟蹤環(huán)路和載波跟蹤環(huán)路（Costas環(huán)）。DLL和PLL組合跟蹤環(huán)結(jié)構圖2.1偽噪聲碼跟蹤環(huán)路碼跟蹤環(huán)的目標是保持對信號中特定碼相位的跟蹤，其輸出是對信號中碼的精確幅值。GPS接收機中的碼跟蹤環(huán)是稱為超前-滯后跟蹤環(huán)的延遲鎖定環(huán)（DLL）。三路本地碼：對準碼（P）、超前碼（E）、滯后碼（L）。接收碼G(t)分別送到P、E、L路乘法器，對應的本地碼分別為則E、L兩路的互相關系數(shù)分別為對于時元tk的離散采樣的互相關系數(shù)分別為通過碼環(huán)路鑒別器來調(diào)整本地的PRN碼發(fā)生器，直到本地碼和接收碼同步為止。此時，P路的輸出為因此，P路所輸出的信號是較純凈的數(shù)據(jù)碼和中頻載波，亦即解擴信號至此，偽噪聲碼跟蹤環(huán)路便達到了跟蹤偽噪聲碼的目的。其跟蹤精度可達到十分之一碼元寬度或更高。圖6－10

C/A碼的相關輸出

2.2載波跟蹤環(huán)路GPS接收機采用Costas環(huán)衛(wèi)載波跟蹤環(huán)的原因：Costas環(huán)對180°相位不敏感，即對導航數(shù)據(jù)引起的相位翻轉(zhuǎn)不敏感。正交支路Q路的相乘結(jié)果為：相乘后的結(jié)果在經(jīng)過低通濾波器，那么信號中頻率為2倍中頻的分項將被濾除，信號變?yōu)椋喝绻麍D中的本地碼相位精確對齊，則I路的相乘結(jié)果為：為得到反饋給載波相位振蕩器的表達式，本地載波的相位誤差可由下式得到：如果正交支路的相關結(jié)果為零，而同相支路的相關值對大，那么此時的相位誤差最小，即這稱為載波跟蹤環(huán)路的相位鎖定，達到了跟蹤載波的目的。只有在這種情況下，同相乘法器經(jīng)過低通濾波器輸出的信號，才是一個純凈的數(shù)據(jù)碼D(t)，進而解譯得第a顆GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導航電文。鑒別器對輸出的描述各種類型的Costas鎖相環(huán)鑒別器表中列出了不同鑒別器的算法和特點。當實際相位誤差為0或±180°時，鑒別器輸出均為0。這就是Costas環(huán)對由導航數(shù)據(jù)符號變化引起的180°相移不敏感的原因。衛(wèi)星跟蹤結(jié)果4.5GPS觀測量及其測量1GPS觀測量如果忽略某些附加滯后相位，GPS信號接收機所接收到的GPS信號可表述為（4.5.1a）（4.5.1b）——分別為1575042MHz載波L1和1227.60MHz載波L2的振幅；——GPS信號從第j顆GPS衛(wèi)星到達GPS接收天線的傳播時間，它正比于站星瞬時距離；——第j顆GPS衛(wèi)星的P碼；——第j顆GPS衛(wèi)星的C/A碼；——第j顆GPS衛(wèi)星的D碼,亦即衛(wèi)星導航電文；——第一載波L1的角頻率；——第二載波L2的角頻率；——第j顆GPS衛(wèi)星載波L1的初相；——第j顆GPS衛(wèi)星載波L2的初相；——第j顆GPS衛(wèi)星載波L1的多普勒角頻率；——第j顆GPS衛(wèi)星載波L2的多普勒角頻率；

從式（4.5.1）可見，第j顆GPS衛(wèi)星發(fā)送的導航定位信號，能夠提供下列觀測量而測定同一站星距離：（1）C/A碼、調(diào)制于載波L1的P碼（簡稱為L1-P碼）、調(diào)制于載波L2的P碼（簡稱為L2-P碼）的偽距測量；（2）被C/A碼調(diào)制的載波L1[即式（4.5.1a）的第二項，C/A-L1]，被P碼調(diào)制的載波L1[即式（4.5.1a）的第一項，P-L1]，被P碼調(diào)制的載波L2（亦即P-L2載波）的載波相位測量；

（3）L1-P碼和L2-P碼的群時延差動測量；（4）P-L1載波和P-L2載波的相位差動測量。上述觀測量隨著GPS信號接收機的類型不同而異。GPS信號接收機，是在C/A碼步入跟蹤區(qū)間后，依靠延時鎖定環(huán)路（DLL）實現(xiàn)對C/A碼的同步和跟蹤。若要求DLL環(huán)路步入穩(wěn)定的跟蹤調(diào)節(jié)狀態(tài)，必須有（4.5.2）——C/A碼自GPS信號接收天線的延遲時間；——時延的估計值；——DLL環(huán)路的穩(wěn)定調(diào)節(jié)區(qū)間，或簡稱為相關區(qū)間；現(xiàn)行的GPS信號接收機，所采用的相關區(qū)間絕大多數(shù)是一個C/A碼碼元（0.9775μs）。早晚差冪相關式最小的相關區(qū)間可達0.05個C/A碼碼元。早晚差冪相關器的C/A碼測距誤差為——C/A碼碼元寬度的相應長度（293.025m）；（4.5.3）——DLL環(huán)路的噪聲頻帶寬度；

d

——相應于相關區(qū)間△T的C/A碼碼元數(shù)目（常用0.05≤d≤

1）；——DLL環(huán)路的信號噪聲比；——預探測頻帶寬度（常用50Hz）的相應時間（以秒計）；從式（4.5.3）可見，在用同一個相關器的條件下，若采用寬相關區(qū)間（如d=1），C/A碼的測距誤差大，若采用窄相關區(qū)間（如d=0.1），C/A碼的測距誤差小。衛(wèi)星編號

窄區(qū)相關

寬區(qū)相關

max/m

min/m

RMS/m

max/m

min/m

RMS/m

17

2.2

-2.4

0.7

5.2

-5.2

1.623

0.9

-1.4

0.4

2.9

-2.5

0.8

26

1.7

-2.7

0.6

7.1

-5.2

1.6

28

1.7

-2.0

0.7

4.1

-5.3

1.5

平均值

0.6

平均值

1.4衛(wèi)星編號

窄區(qū)相關

寬區(qū)相關

max/m

min/m

RMS/m

max/m

min/m

RMS/m

17

0.7

-0.6

0.2

2.8

-2.1

0.823

0.5

-0.7

0.1

1.2

-1.7

0.4

26

0.9

-1.5

0.3

3.5

-4.0

1.0

28

0.8

-0.7

0.2

3.2

-2.7

0.9

平均值

0.2

平均值0.8

C/A碼偽距測量誤差的實測數(shù)據(jù)分析（天線不用抑徑圈）

C/A碼偽距測量誤差的實測數(shù)據(jù)分析（天線使用抑徑圈）測量偽距

偽距，是帶有距離偏差的測點和衛(wèi)星之間的距離，它是解算用戶點位坐標的基礎數(shù)據(jù)。從GPS衛(wèi)星偽距是采用下述“分布”測量的方法：（1）用導航電文6s子幀的同步碼（遙測碼的第1~8bit——10001001）測量1.8×106km以內(nèi)的站星距離，稱之為同步粗測值；或者，用P碼子碼X1的1.5s時間周期測量4.5×105km以內(nèi)的站星距離，稱之為P碼粗測值；（2）用C/A碼的1ms時間周期測量300km以內(nèi)的站星距離分量稱之為C/A碼粗測值；（3）用C/A碼的碼元相位測量300m以內(nèi)的站星距離分量，稱之為C/A碼精測值；（4）用P碼的碼元相位測量30m以內(nèi)的站星距離分量，稱之為P碼精測值。上述測量方法，都是用于測量同一時元的同一個站星距離，它們也像用尺長分別為1.8×106km、4.5×105km、300km、300m和30m的5把“電尺”，同時分別去量測同一站星距離，只不過同步粗測值和P碼粗測值，是為了解決所測站星距離（其最大值約為26500km）的多值性（模糊度），因此，兩種粗測值只需采用其中之一。但是，無論采用P碼粗測值還是同步粗測值，其測量誤差必須小于150km（0.5ms），以確保300km整倍數(shù)值的正確性。

電尺名稱

尺長

被要求的測距誤差

同步粗測尺1.8×106km

<±150km

P碼粗測尺

4.5×105km

<±150km

C/A碼粗測尺

300km

<±150m

C/A碼精測尺

300m

<±15m

P碼精測尺

30m

<±0.43m

偽距測量電尺及其要求的測距精度4.4GPS接收機的基本性能檢驗1.觀測量大GPS基本觀測量C/A碼、L1-P碼和L2-P碼的偽距測量值C/A-L1載波、P-L1載波P-L2載波的相位測量值多普勒頻移測量值（載波相位變化率的瞬時觀測值）4.4.1GPS接收機的理想性能2.具有同時跟蹤和測量4顆以上GPS衛(wèi)星的能力GPS信號接收機能否跟蹤和測量多顆GPS衛(wèi)星，取決于其具有的通道數(shù)通道數(shù)最小不能低于8個，最佳者為24個，甚至48個3.具有雙頻甚至三頻（對于GPSⅡF衛(wèi)星而言）的接收能力單頻接收機不適宜用于過長距離和厘米級精度的DGPS測量4.內(nèi)存容量大現(xiàn)有的接收機內(nèi)存容量一般為0.5~80MB；存儲時間長短，既取決于定位數(shù)據(jù)的更新率，又取決于被測衛(wèi)星的多少

-例：當被測衛(wèi)星為5顆，數(shù)據(jù)更新率為15s，內(nèi)存為1MB時，可存儲14h的GPS數(shù)據(jù)5.無故障時間長平均無故障時間（MTBF，meantimebetweenwithoutfailure）表征接收機的耐用性

-美國軍用標準為MTBF≥13000h?，F(xiàn)有接收機為5000~60000h。6.測量精度高