文档介绍：TurboRogue系列GPS接收机工作原理及特点
夏林元张松波
摘要分析了采用互相关跟踪技术的TurboRogue系列GPS接收机的基本工作原理,主机的自主式完善性监控措施及钟差的控制方法。同时为方便应用,对使用中易出现的问题进行了分析,最后介绍了该系列机设计中的一些特色。GPS这一高效空间定位系统已成为许多新型行业的生长点,目前被广泛应用于工程形变监测、导航、水域测量、电力调度等领域。随着计算机技术的进步,卫星接收机的定位性能也必随之得到提高。测绘信息网
主题词全球定位系统监控技术设计接收机
1 基本工作原理测绘信息网
GPS这一高效空间定位系统已被广泛应用于工程形变监测、导航、水域测量、电力调度等领域。但若要满足精密形变监测,大地定位的要求,通常需要双频双P码型接收机,而且其性能的优劣,直接影响到所采集数据的质量。目前各GPS生产厂家竞相采用各种技术改进其大地型GPS接收机的性能,如互相关技术、Z跟踪技术、相位平滑及超级C/A码等。测绘信息网
互相关跟踪技术测绘信息网
在GPS卫星实施AS技术的情况下,若仍想获得全波相位观测值,GPS接收机通常采用互相关跟踪技术或Z跟踪技术。
实施AS技术时,P码已和保密的W码相加形成保密的Y码。互相关跟踪技术利用了调制在L1和L2载波上的两个Y码(Y1码和Y2码)都有相同的结构这一特点,将Y1码和Y2码进行互相关处理,从而求得它们的延迟量RY1~RY2。由于该量精确地反映了电离层的影响,故可用来提高对伪距的观测精度。
TurboRogue系列GPS接收机在这种互相关跟踪方式中还提取相位观测值差分量L1~L2,从而对相位值进行改正。该机的29050系列VLSI高速处理芯片产生被跟踪卫星信号的复制码。 MHz,以此频率采样的信号经互相关求和处理后的结果,被跟踪环以50 Hz的速率接收。因此主机内部每秒可获取50次每颗卫星的观测值,其经过可概略表示为图1。测绘信息网网
图1 TurboRogue系列接收机跟踪信号流程
主机的29050系列微处理器为可选件,每个29050系列VLSI芯片可跟踪和处理4颗卫星的信号。因此,12通道的主机需要3个29050系列芯片。测绘信息网ttp://
与Z跟踪技术的比较
Z跟踪技术的基本思想是将保密的Y码分离为P码和W码。由于W码速率远低于P码,主机将接收到的L1和L2信号与接收机的复制信号相关处理后,与互相关技术不同之处在于Z技术将频带宽降低到保密码的带宽,再估计低速W码元是0还是1,从而得到W码的估值,然后用反向频率信号处理法将该估值从接收信号中减去,消除W码的大部分影响,得到信噪比较高的观测量。而在互相关技术中是将两个微弱的卫星信号互乘,故所得观测量信噪比较低。按TurboRogue系列接收机的观测结果,无AS时,P2码信噪比约为C/A码的一半,P1码信噪比在C/A码和P2码之间;而有AS时,P2码的信噪比降低许多。表1和表2列出了该系列机两个观测时刻观测量信噪比情况。
表1 实施AS时观测量的信噪比
项目
卫星通道
2
27
19
16
31
18
28
29
C/A
171
395
729
134
369
819
246
514
P1
AS
A