GPS接收器概況

　　L1和L2波段

　　如圖1所示，每個(gè)衛(wèi)星都在兩個(gè)載波上發(fā)送兩個(gè)直接序列擴(kuò)頻信號(hào)。之所以要使用擴(kuò)頻技術(shù)，是因?yàn)樗哂懈叨鹊目拐瓗Ц蓴_能力。

　　圖1 駐留在L1和L2 GPS信號(hào)波段上的P碼和C/A碼

　　兩個(gè)波段

　　第一個(gè)載波駐留在L1波段(中心頻率為1575.42MHz)，第二個(gè)駐留在L2波段(中心頻率為1227.6MHz)。L1波段主要是民用，包含了兩種代碼，一個(gè)叫做粗捕獲碼(C/A)碼，另一個(gè)叫做精測(cè)距碼(P碼)。L2波段只用于軍用場(chǎng)合，僅含有一個(gè)P碼。所有24個(gè)衛(wèi)星的L1信號(hào)均使用同樣的頻率，但相互不發(fā)生干擾，因?yàn)樗鼈兠恳粋€(gè)都經(jīng)由覆蓋了2.046MHz波段的一個(gè)PRN代碼進(jìn)行了擴(kuò)頻。經(jīng)過PRN代碼擴(kuò)頻后的GPS信號(hào)不僅能區(qū)別于其他信號(hào)，還具有抗干擾能力。

　　影響GPS接收器因素

　　解擴(kuò)頻GPS信號(hào)的質(zhì)量決定了GPS接收器的精度，它是由結(jié)果誤碼率(BER)來的判定。假定基帶處理器需要的BER為10-5，用于BPSK模塊的相關(guān)器的Eb/N0 將不小于9.5dB。Eb/N0定義為每bit上的能量對(duì)噪聲濃度的比。從9.5dB的相關(guān)器Eb/N0除去43dB的處理器增益，相關(guān)器的輸入信噪比是-33.5dB。

　　GPS接收器具體應(yīng)用

　　當(dāng)GPS器件成為手機(jī)或其他手持設(shè)備集成解決方案一部分時(shí)，它們對(duì)相鄰單元干擾的承受能力將成為關(guān)鍵。舉例來說，一個(gè)雙頻帶CDMA手機(jī)可同時(shí)進(jìn)行 GPS工作。此時(shí)，功率放大器上的典型CDMA傳送功率是25dBm。假設(shè)互擾消除器和GPS通帶過濾拓?fù)淇梢愿綦x-70dB的頻帶外信號(hào)，GPS接收器將承受-45dBm的帶外干擾級(jí)。

　　為了減少成本和尺寸，多數(shù)的制造商在設(shè)計(jì)多功能器件時(shí)會(huì)使用一個(gè)普通的參考頻率。傳統(tǒng)的GPS接收器只工作在16.36MHz的參考頻率下。如果 GPS接收器是一個(gè)單獨(dú)的單元，靈活的參考輸入將不再需要。然而，當(dāng)今的手持設(shè)備需要多種參考頻率，如10.0、13、14.4、19.2、20.0和 26.0MHz。因此，當(dāng)?shù)统杀尽⑿◇w積成為器件的發(fā)展趨勢(shì)時(shí)，一個(gè)具有靈活參考輸入的GPS接收器將非常有用。舉例來說，MAX2741 GPS接收器有一個(gè)集成合成器，通過接收2～26MHz的參考頻率，它將有助于建立靈活的頻率規(guī)劃。當(dāng)配有一個(gè)外加LNA時(shí)，該器件能獲得小于2dB的級(jí)聯(lián)噪聲。

　　過去，在GPS接收器中關(guān)聯(lián)接收到的PRN代碼和已知PRN代碼的工作是由專門的GPS基帶處理器來完成的。由于有了菲利普公司的突破性軟件GPS技術(shù)，關(guān)聯(lián)和計(jì)算功能將交由應(yīng)用處理器中的內(nèi)置軟件來完成。這樣做不僅降低了成本，還減小了GPS解決方案的尺寸

　　眾所周知，對(duì)干擾的抵抗主要依靠系統(tǒng)的處理增益。處理增益越高，GPS信號(hào)擴(kuò)展的越寬，如果將信號(hào)擴(kuò)展至整個(gè)波段，只會(huì)有一部分有用信號(hào)被窄帶干擾破壞。但信號(hào)在經(jīng)過解擴(kuò)頻過程后，窄帶干擾會(huì)被放大。對(duì)于GPS應(yīng)用而言，每一個(gè)PRN代碼序列的大小是 1.023 bit，擴(kuò)頻的速率是1.023M/s。這樣，處理增益被定義為：

　　處理增益=10log(芯片速率/數(shù)據(jù)速率)=43dB (1)

　　此式中，芯片速率=1.023M/s, 數(shù)據(jù)速率=50b/s。

　　假設(shè)GPS軟件的執(zhí)行損失為3.5dB，量化器輸入的信噪比為-30dB。在整個(gè)2.046M的采樣帶寬內(nèi)，集成噪聲功率為-111dBm。為了獲得-139dBm的目標(biāo)敏感度，所需的級(jí)聯(lián)接收噪聲將是 -28dB的天線中信號(hào)信噪比和-30dB的量化器輸入中的信號(hào)信噪比之差。

　　NF=SNRANTENNA/SNRQUANTIZER = -28dB-(-30dB) = 2dB (2)

　　GPS接收器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　GPS/OEM接收機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，它主要包括天線部分、接收部分、數(shù)據(jù)處理部分。這種接收器是通過兩個(gè)串口與外部通訊的，串口 1為主串口，串口2為輔助串口(提供修正量)。其中，串口1為全雙工方式，串口2為半雙工方式。系統(tǒng)通過這兩個(gè)串口同其外部器件或設(shè)備連接，也可以用軟件編程或硬件設(shè)置來配置其串口特性。

　　GPS接收器存儲(chǔ)方式

　　接收數(shù)據(jù)的用戶可以選擇的存儲(chǔ)方式有三種：SRAM、ROM、EEPROM。

　　接收機(jī)內(nèi)部的一個(gè)10kHz的參考時(shí)鐘輸出和一個(gè)1pps(每秒一個(gè)脈沖)的時(shí)鐘標(biāo)輸出可用來進(jìn)行時(shí)鐘同步，也可用于進(jìn)行時(shí)鐘校準(zhǔn)。

　　系統(tǒng)可以通過RESET進(jìn)行復(fù)位。

　　“Jupiter”GPS/OEM接收機(jī)采用20腳DIP封裝，常用管腳的說明如表1所列。

　　GPS接收器常規(guī)問題

　　GPS基礎(chǔ)常識(shí)

　　我的GPS接收器為什么收不到星(定不到位)?

　　答：首先請(qǐng)確保是在室外使用您的GPS。

　　如果您是在車內(nèi)無法定位，那就先將GPS置于車頂，冷啟動(dòng)后，待正常后再放入車內(nèi)。

　　2.GPS怎么做冷啟動(dòng)?

　　答：如果是SIRF芯片的設(shè)備，可以使用GPS接收器 VIEWER軟件。如果是SONY芯片的設(shè)備，可使用PCTESTER或PDATESTER軟件。

　　3. 為何我的電腦找不到GPS設(shè)備?

　　答：請(qǐng)確認(rèn)您的電腦是否正確安裝驅(qū)動(dòng)程序。如果確認(rèn)安裝正常，請(qǐng)到設(shè)備管理器中找到GPS所在的端口，然后在GPS接收器中設(shè)定為此端口即可。

　　4. 一般GPS的波特率是多少?

　　答：4800。

　　5. 為什么我的GPS總是飄來飄去，就算站著不動(dòng)也在飄?

　　答：早先的GPS接收器由于收星能力比較弱，總是會(huì)發(fā)生斷訊，尤其在城市中用做導(dǎo)航的時(shí)候，給出行造成很多不便。后來開發(fā)的一些民用GPS芯片，將信號(hào)不夠強(qiáng)的GPS信號(hào)也收入，這樣就造成了漂移的現(xiàn)象。但是如果在同樣的情況下，較早的GPS產(chǎn)品即會(huì)完全斷訊，直到可以找到信號(hào)夠強(qiáng)的衛(wèi)星才開始接受。所以這是一個(gè)比較矛盾的選擇，但是隨著軟件和硬件的不斷開發(fā)升級(jí)，相信這種情況會(huì)越來越少。現(xiàn)在我國北斗衛(wèi)星應(yīng)用于民用大大提升了中國GPS的精確度，未來手機(jī)定位會(huì)越來越穩(wěn)定。

　　6. 能在飛機(jī)上面用GPS么?

　　答：不可以，會(huì)影響飛機(jī)導(dǎo)航。

　　7. 到國外能用GPS么?

　　答：可以，因?yàn)镚PS首先源至于美國，美國的GPS早于中國很多年了。

　　8. 昨天我還能定位，但是今天就無法定位了，為什么?

　　答：一般是上一次使用的時(shí)候沒有正常關(guān)閉GPS。請(qǐng)重新啟動(dòng)設(shè)備后再連接一下，如果還是不行就對(duì)GPS進(jìn)行冷啟動(dòng)處理。在今后的使用中，務(wù)必先在軟件中停用GPS后，方可關(guān)閉或拔出GPS接收器。

　　GPS接收器在公交車上的使用

　　針對(duì)公交系統(tǒng)出現(xiàn)的車輛延遲、堵塞等問題，神州數(shù)碼網(wǎng)絡(luò)利用公司無線通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和全球衛(wèi)星定位技術(shù)(GPS)，設(shè)計(jì)了一套綜合解決APTS的應(yīng)用方案：即全球定位系統(tǒng)(GPS)，利用GPRS/CDMA1x等移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，構(gòu)建一個(gè)集公交指揮調(diào)度、綜合業(yè)務(wù)通信、乘客信息服務(wù)為一體的現(xiàn)代化、全方位的智能車輛監(jiān)控調(diào)度管理服務(wù)系統(tǒng)。

　　公交車輛定位系統(tǒng)如上圖所示，共分四部分：GPS差分站、總調(diào)中心、區(qū)域監(jiān)控站、車載設(shè)備等，GPRS/CDMA1x移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、區(qū)調(diào)平臺(tái)均為與車輛定位系統(tǒng)相關(guān)、用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸以及其他輔助的功能的內(nèi)容。