导航定位技术之接收机

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1、导航定位技术与计算机之GNSS接收机引言:GPS由三部分组成:空间星座部分,地面监控部分和用户设备部分组成。接收机是用户部分的核心，我国在卫星设计和航天测控领域均取得了长足的进步，但在导航接收机领域却尚处于起步阶段；同时开发新一代的全球导航系统，导航接收机的研究有着举足轻重的作用。一．GNSS接收机的发展现状与趋势1.接收机终端是卫星导航系统的重要组成部分,是卫星导航系统与广大应用的主体-----用户的唯一接口,是市场规模最大和产业化最核心的环节,卫星导航应用的价值最终需要通过接收机才能得以实现.目前,世界上使用最广泛的接收机是GPS接收机,产品也多达数百种.这些产品按其用途

2、可分为导航型接收机,测地型接收机,和授时型接收机等;按工作原理分可分为码相关型接收机,平方型接收机,混合型接收机和干涉型接收机等;按照接收机的通道来分则可分为多通道接收机,序贯通道接收机和多路复用通道接收机等;按动态范围可分为低动态,中动态,高动态等,不胜枚举【1】.。从1981年第一台民用GPS接收机问世以来，GPS接收机有了长足进步。从只供少数人使用的笨重昂贵到体积，质量，功耗，成本的不断降低，从单通道单频单系统单一功能到多通道多频多系统多功能，从模拟和分立器件到数字化芯片化和软件化。2.卫星导航技术是各航天大国竞相发展的热门领域,为了保持导航系统的先进性和有效性,世界各

3、国在卫星导航系统相关技术方面积极地推进和发展..。不仅有Galileo和QZSS等卫星导航系统正在研究设计中，GPS和GLONASS等现有的卫星导航系统也在不断地升级和改进..。GPS现代化计划包括发射第二种民用信号L2C，为救生服务设计的第三种民用信号L5以及新的军用码M码；GLONASS正在进行差分GLONASS的改进以及空间断的提高【2】.。伴随着全球卫星导航系统的全面升级和发展，卫星导航接收机也呈现出以下的新的发展特点【3】：(1)多系统兼容接收机是技术发展的大趋势。当前和今后的若干年内卫星导航系统的发展将经历从GPS时代到GNSS时代的转变,即由主要依赖GPS向GP

4、S+Galileo+其他系统的多系统并存的局面转化，尤其是Galileo系统的最终完成部署将预示着GNSS时代的正式开启。由于GNSS在可用性，连续性和完好性方面的保障远比单一GPS好，所以GNSS兼容接收机将是未来接收机技术发展的大趋势。一旦以民用为主的Galileo系统投入完全工作状态，实现与GPS的互操作，有可能形成Galileo/gps组合的GNSS兼容接收机批量市场，在性能价格比上将大大超过单一系统的接收机，从而可以形成大批量应用的GNSS兼容接收机市场，实现产业化。(2)与移动通信的融合及室内定位是应用市场的客观需求。卫星导航能与电子信息产业中的多个领域实现设备与

5、信息的互相渗透和融合，其中以无线通信尤其是蜂窝通信为最优先的融合对象。与蜂窝通信的融合使卫星导航显示出活力无限的发展态势，使一切静止和移动目标的实时监控成为可能。两种技术的融合，真正保证在任何地方任何时刻，实现定位和监控服务，AGPS（用网络辅助GPS）的应用就是一个鲜明的例子。卫星导航本来大多应用与户外空旷地区，随着与蜂窝通信的结合，室内定位被提上日程，于是有了高灵敏度接收机的应用要求，而且要比原先的灵敏度高出10db~30db。这是一个很大的难题，因为卫星导航接收机原先就已经是灵敏度很高的设备，而且室内环境在多径效应和干扰噪声等方面显得更为苛刻与复杂，所以干扰和多径效应缓

6、解技术方面的研究成为导航界十分重视的研究课题。(1)高精度是卫星导航接收机追求的目标，并且越来越重视环境对测量定位精度的影响。其突出表现是Galileo系统明确地在GPS的老三段（空间段，地面段，用户段）上加了新的一段，即环境段，直接把电离层，对流层，多径效应和电磁干扰等一系列问题摆到前台作为当务之急来解决。同时Galileo系统的信号采用BOC（BinaryOffsetCarrier）调制，在抗多径方面相比于BPSK调制，也有着独特的优势。所有这些，都是为了解决高精度测量的问题，使其导航定位精度将比当前GPS高一个量级。(2)软件无线电接收机越来越显示出其举足轻重的地位。软

7、件无线电是一种新的无线通信体制结构，将软件无线电引入到卫星导航接收机的研究中，可以实现接收机的软件化设计。软件无线电接收机，简称软件接收机，结构具有非常强的通用性，可用来实现多频段，多用户和多体制的通用接收机，使得接收机在性能，尺寸，重量和功耗方面具有巨大的优势。软件接收机既方便接收机的升级换代，也方便编程，灵活验证各种软件算法。在卫星导航接收机领域，软件化趋势日益明显，软件接收机研究开发平台成为为设计与仿真，实验测试与算法验证的重要手段。在接收机中像相关器这样关键硬件模块也在实现软件化；接收机的主要功