我國目前在生產中實際應用的GFS接收機品牌眾多,各種類型的GFS接攸機又有單頻和雙頻之分,每種GKS接收機的原始測量數據記錄格式及數據處理方法各不相同,但大多數接收機都可提供觀測值的 RINEX格式輸出文本,RINEX是一種與接收機無關的GS數據標準交換格式,這樣可使第三方接收機測量數據聯合進行處理,為不同廠家、不同類型GFS接收機聯合作業提供可能。GPS接收機主要是由GPS接收機天線單元,GPS接收機主機單元和電源單元三部分。GPS接收機作為用戶測量系統,那么按gps接收機工作原理的性質和功能,可分為硬件部分和軟件部分。
一、硬件部分
接收機主機由變頻器、信號通道、微處理器、存儲器及顯示器組成,基本結構如下圖
GPS接收機工作原理圖一
1、變頻器及中頻放大器
經過GPS前置放大器的信號仍然很微弱,為了使接收機通道得到穩定的高增益,并且使L頻段的射頻信號變成低頻信號,必須采用變頻器。
2、信號通道
信號通道是GPS接收機的核心部分,GPS信號通道是硬軟件結合的電路,不同類型的接收機其通道是不同的。 GPS信號通道的作用有三,(1)搜索衛星,牽引并跟蹤衛星;(2)對廣播電文數據信號實行解擴,解調出廣播電文;(3)進行偽距測量、載波相位測量及多普勒頻移測量。相關信號通道的電路原理圖如下:
從衛星接收到的信號是擴頻的調制信號,所以要經過解擴、解調才能得到導航電文,因此在相關通道電路中設有偽碼相位跟蹤環和載波相位跟蹤環。
3、存儲器
接收機內設有存儲器或存儲卡以存儲衛星星歷、衛星歷書、接收機采集到的碼相位偽距觀測值、載波相位觀測值及多普勒頻移,目前GPS接收機都裝有半導體存儲器(簡稱內存),接收機內存數據可以通過數據口傳到微機上,以便進行數據處理和數據保存。
4、微處理
微處理是GPS接收機工作的靈魂,GPS接收機工作都是在微機指令統一協同下進行的,其主要工作步驟為:
①、接收機開機后,立即指令各個通道進行自檢,適時地在視屏顯示窗內展示各自的自檢結果,并測定、校正和存儲各個通道的時延值。
②、接收機對衛星進行捕捉跟蹤后,根據跟蹤環路所輸出的數據碼,解譯出GPS衛星星歷。當同時鎖定4顆衛星時,將C/A碼偽距觀測值連同星歷一起計算出測站的三維位置,并按照預置的位置數據更新率,不斷更新(計算)點的坐標。
③、用已測得的點位坐標和GPS衛星歷書,計算所有在軌衛星的升降時間、方位和高度角,并為作業人員提供在視衛星數量及其工作狀況,以便選用“健康”的且分布適宜的定位衛星,達到提高點位精度的目的。
④、接收用戶輸入的信號,如測站名、測站號、天線高和氣象參數等。
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