由美國國防部設計和資助的GPS系統(tǒng)是一個復雜的衛(wèi)星導航系統(tǒng),它包括24個衛(wèi)星,這些衛(wèi)星繼續(xù)發(fā)送地理上的高海拔和時間信號,平均運行六條軌道。一般來說,地面上的GPS接收器可以接收5~12個衛(wèi)星信號,并且為了獲得地面位置坐標,至少有4個衛(wèi)星信號,三確定GPS接收器的緯度、經(jīng)度和高度,第四提供同步校正時間。
GPS接收器綜述
L1和L2帶如圖1所示,每個衛(wèi)星在兩個載波上發(fā)送兩個直接序列擴頻信號。
擴頻技術(shù)是一種抗窄帶干擾的高性能技術(shù)。
圖1駐留在L1和L2 GPS信號帶上的P碼和C/A碼
第一個載波位于L1頻帶(中心頻率為1575.42MHz),第二個頻帶位于L2頻帶(中心頻率為1227.6MHz)。L1帶主要是民用的,包含兩種代碼,一種稱為粗捕獲碼(C/A)碼,另一種稱為精確測距碼(P碼)。L2波段僅用于軍事場合,只包含P碼。所有24顆衛(wèi)星的L1信號使用相同的頻率,但不相互干擾,因為它們中的每一個都通過覆蓋2.046MHz頻帶的PRN碼傳播。
PRN碼擴頻后的GPS信號不僅與其它信號不同,而且具有抗干擾能力。
GPS接收器的精度取決于擴頻GPS信號的質(zhì)量,這是由結(jié)果誤差率(BER)確定的。假設基帶處理器需要一個10-5的BER,BPSK模塊相關(guān)器的Eb/N0將不小于9.5dB。Eb/N0被定義為每個比特上的能量與噪聲濃度的比率。
相關(guān)器的輸入信噪比是9.5dB相關(guān)器EB/N0的-33.5dB,以消除43dB處理器增益。
GPS接收器的具體應用,當GPS設備成為手機或其他手持設備集成解決方案的一部分時,其抵御相鄰單元的干擾能力將變得至關(guān)重要。例如,雙頻CDMA移動電話可以同時使用GPS。此時,PA上典型的CDMA傳輸功率為25dBm。
假定互干擾抵消和GPS帶通濾波器拓撲可以隔離-70dB信號,并且GPS接收器將承受頻帶外的-45 dBm干擾電平。為了降低成本和尺寸,大多數(shù)制造商在設計多功能設備時使用共同的參考頻率。傳統(tǒng)的GPS接收機僅工作在16.36MHz基準頻率。如果GPS接收機是一個獨立的單元,則不再需要靈活的基準輸入。然而,今天的手持設備需要各種參考頻率,例如10、13、14.4、19.2、20和2600MHz。因此,當?shù)统杀?、小體積成為設備的發(fā)展趨勢時,GPS接收機的靈活參考輸入將是非常有用的。例如,MX2241 GPS接收機具有一個集成的合成器,通過接收2~26MHz的參考頻率,將有助于建立靈活的頻率規(guī)劃。
當配備額外的LNA時,該裝置可以獲得小于2dB的級聯(lián)噪聲。過去,GPS接收器中PRN碼和已知PRN碼的工作是由專用GPS基帶處理器來完成的。隨著飛利浦的突破性軟件GPS技術(shù),相關(guān)和計算能力將留給內(nèi)置的軟件在應用處理器。
這不僅降低了成本,而且還減小了GPS解決方案的尺寸。眾所周知,抗干擾性主要取決于系統(tǒng)的處理增益。處理增益越高,GPS信號越寬,如果信號擴展到整個頻帶,只有有用信號的一部分被窄帶干擾破壞。然而,窄帶干擾將在信號經(jīng)過擴頻處理之后放大。對于GPS應用,每個PRN碼序列的大小為1.023位,擴頻率為1.023毫秒/秒。
以這種方式,處理增益定義為:
處理增益=10LoC(芯片速率/數(shù)據(jù)速率)=43dB(1)
在該公式中,碼片速率為1.023μ/s,數(shù)據(jù)速率為50B/s。假定GPS軟件的執(zhí)行損耗為3.5dB,量化器輸入的信噪比為-30dB。在整個2.046M采樣帶寬中,集成噪聲功率為-111dBm。
為了獲得-139dBm的目標靈敏度,所需的級聯(lián)接收噪聲將是-28 dB天線和-30dB量化輸入中的信噪比的差異。
NF=SnRANTENA/SNR量化器=-28分貝-(-30dB)=2dB(2)
GPS接收器的內(nèi)部結(jié)構(gòu),GPS/OEM接收器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖主要包括天線部分、接收部分和數(shù)據(jù)處理部分。這種接收機是通過兩個串口和外部通信,串行1個主串口,串口2為輔助串口(提供校正量)。其中,串口1為全雙工模式,串口2為半雙工模式。
該系統(tǒng)通過兩個串行端口與外部設備或設備連接,或者可以通過軟件編程或硬件設置來配置其串行端口特性。
GPS接收器的存儲方式
接收數(shù)據(jù)的用戶可以選擇三種存儲模式:SRAM、ROM、EEPROM。
接收器內(nèi)的10kHz參考時鐘輸出和1PPS(一個脈沖/秒)時鐘輸出可用于時鐘同步,但也用于時鐘校準。
該系統(tǒng)可以通過復位來復位。
“木星”GPS/OEM接收器被封裝成20英尺的傾角,并且通常的引腳在表1中描述。
GPS接收器日常問題
為什么我的GPS接收器不能得到恒星(不在原地)?
首先請確定你在室外使用GPS。
如果你在車里不能定位,那么第一個GPS放在車頂上,冷啟動后,正常后再進入車內(nèi)。
2. GPS如何進行冷啟動?答:如果它是一個SIRF芯片設備,你可以使用GPS接收器查看器軟件。
如果是索尼芯片設備,可以使用PCTealStor或PdEtter軟件。
三。為什么我不能在我的電腦上找到一個GPS設備?請確保您的計算機正確安裝驅(qū)動程序。
如果您確信安裝是可行的,請轉(zhuǎn)到設備管理器并定位GPS所在的端口,然后在GPS接收器中設置此端口。
4。一般GPS的波特率是多少?
答:4800。
5。為什么我的GPS總是漂浮在水面上,即使靜止不動?答:以前的GPS接收器由于收集能力較弱的星星,總會發(fā)生,尤其是在城市作為導游,給出行造成了諸多不便。后來開發(fā)了多個民用GPS芯片,將信號不強的GPS信號也收入,這就造成了漂移現(xiàn)象。但在相同的情況下,舊的GPS產(chǎn)品將完全斷開,直到衛(wèi)星能夠找到足夠強的信號開始接受它。所以這是一個相對矛盾的選擇,但是隨著軟件和硬件升級的不斷發(fā)展,相信這種情況會越來越少。
目前北斗衛(wèi)星在中國的應用已經(jīng)大大提高了GPS的定位精度,未來手機定位將變得越來越穩(wěn)定。
6。我可以在飛機上使用GPS嗎?
答:不,它會影響飛機的導航。
7。我們能用GPS去國外嗎?
答:是的,因為GPS第一個來源是美國,美國的GPS在中國已經(jīng)很多年了。
8。昨天我能找到,但今天我找不到,為什么?答:通常在最后一次使用GPS時正常關(guān)機。請重新啟動設備,然后再連接,如果還沒有到GPS進行冷啟動處理。
在將來使用時,你必須先在軟件中禁用GPS,然后才能關(guān)閉或拔出GPS接收器。
利用GPS接收器在公交車上考慮到公交延誤、擁堵等問題,數(shù)字中國網(wǎng)絡采用公司的無線通信技術(shù)和全球定位技術(shù)(GPS),設計了一種綜合解決APTS應用:全球定位系統(tǒng)(GPS),利用GPRS/CDMA1X等移動通信網(wǎng)絡相結(jié)合,
構(gòu)建集公交指揮調(diào)度、綜合業(yè)務通信、客運信息服務于一體的現(xiàn)代全方位智能車輛監(jiān)控調(diào)度管理服務系統(tǒng)??偩€定位系統(tǒng),如上圖所示,分為四個部分:GPS差分站、通用平差中心、區(qū)域監(jiān)控站、車輛設備等,GPRS/CDMA1X移動通信網(wǎng)絡,區(qū)域調(diào)整平臺與車輛定位有關(guān)。系統(tǒng),用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)容o助功能的內(nèi)容。
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