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贡献者：sdjntl 浏览：3370次 创建时间：2010-07-18
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GPS接收器 百科名片
GPS接收器GPS系统是由美国国防部设计和资助的精巧卫星导航系统，包含了24能持续发送地理位置海拔高度和时间信号的卫星，这些卫星平均分布运行在六个轨道上。一般来说，在地面上的GPS接收器能接收5～12个卫星信号，而为了获得地面上的定位坐标，至少需要4个卫星信号，三个用来确定GPS接收器的纬度、经度和海拔高度，第四个则提供同步校正时间。
L1和L2波段 如图1所示，每个卫星都在两个载波上发送两个直接序列扩频信号。之所以要使用扩频技术，是因为它具有高度的抗窄带干扰能力。 图1 驻留在L1和L2 GPS信号波段上的P码和C/A码 第一个载波驻留在L1波段（中心频率为1575.42MHz），第二个驻留在L2波段（中心频率为1227.6MHz）。L1波段主要是民用，包含了两种代码，一个叫做粗捕获码（C/A）码，另一个叫做精测距码（P码）。L2波段只用于军用场合，仅含有一个P码。所有24个卫星的L1信号均使用同样的频率，但相互不发生干扰，因为它们每一个都经由覆盖了2.046MHz波段的一个PRN代码进行了扩频。经过PRN代码扩频后的GPS信号不仅能区别于其他信号，还具有抗干扰能力。 众所周知，对干扰的抵抗主要依靠系统的处理增益。处理增益越高，GPS信号扩展的越宽，如果将信号扩展至整个波段，只会有一部分有用信号被窄带干扰破坏。但信号在经过解扩频过程后，窄带干扰会被放大。对于GPS应用而言，每一个PRN代码序列的大小是 1 023 bit，扩频的速率是1.023M/s。这样，处理增益被定义为： 处理增益＝10log(芯片速率/数据速率)＝43dB （1） 此式中，芯片速率＝1.023M/s, 数据速率＝50b/s。 解扩频GPS信号的质量决定了GPS接收器的精度，它是由结果误码率（BER）来的判定。假定基带处理器需要的BER为10-5，用于BPSK模块的相关器的Eb/N0 将不小于9.5dB。Eb/N0定义为每bit上的能量对噪声浓度的比。从9.5dB的相关器Eb/N0除去43dB的处理器增益，相关器的输入信噪比是-33.5dB。 假设GPS软件的执行损失为3.5dB，量化器输入的信噪比为-30dB。在整个2.046M的采样带宽内，集成噪声功率为-111dBm。为了获得-139dBm的目标敏感度，所需的级联接收噪声将是 -28dB的天线中信号信噪比和-30dB的量化器输入中的信号信噪比之差。 NF=SNRANTENNA/SNRQUANTIZER = -28dB-(-30dB) = 2dB (2) 具体应用 当GPS器件成为手机或其他手持设备集成解决方案一部分时，它们对相邻单元干扰的承受能力将成为关键。举例来说，一个双频带CDMA手机可同时进行 GPS工作。此时，功率放大器上的典型CDMA传送功率是25dBm。假设互扰消除器和GPS通带过滤拓扑可以隔离-70dB的频带外信号，GPS接收器将承受－45dBm的带外干扰级。 为了减少成本和尺寸，多数的制造商在设计多功能器件时会使用一个普通的参考频率。传统的GPS接收器只工作在16.36MHz的参考频率下。如果 GPS接收器是一个单独的单元，灵活的参考输入将不再需要。然而，当今的手持设备需要多种参考频率，如10.0、13、14.4、19.2、20.0和 26.0MHz。因此，当低成本、小体积成为器件的发展趋势时，一个具有灵活参考输入的GPS接收器将非常有用。举例来说，MAX2741 GPS接收器有一个集成合成器，通过接收2～26MHz的参考频率，它将有助于建立灵活的频率规划。当配有一个外加LNA时，该器件能获得小于2dB的级联噪声。 过去，在GPS接收器中关联接收到的PRN代码和已知PRN代码的工作是由专门的GPS基带处理器来完成的。现在，由于有了菲利普公司的突破性软件GPS技术，关联和计算功能将交由应用处理器中的内置软件来完成。这样做不仅降低了成本，还减小了GPS解决方案的尺寸 第一个载波驻留在L1波段（中心频率为1575.42MHz），第二个驻留在L2波段（中心频率为1227.6MHz）。L1波段主要是民用，包含了两种代码，一个叫做粗捕获码（C/A）码，另一个叫做精测距码（P码）。L2波段只用于军用场合，仅含有一个P码。所有24个卫星的L1信号均使用同样的频率，但相互不发生干扰，因为它们每一个都经由覆盖了2.046MHz波段的一个PRN代码进行了扩频。经过PRN代码扩频后的GPS信号不仅能区别于其他信号，还具有抗干扰能力。 众所周知，对干扰的抵抗主要依靠系统的处理增益。处理增益越高，GPS信号扩展的越宽，如果将信号扩展至整个波段，只会有一部分有用信号被窄带干扰破坏。但信号在经过解扩频过程后，窄带干扰会被放大。对于GPS应用而言，每一个PRN代码序列的大小是 1 023 bit，扩频的速率是1.023M/s。这样，处理增益被定义为： 处理增益＝10log(芯片速率/数据速率)＝43dB （1） 此式中，芯片速率＝1.023M/s, 数据速率＝50b/s。 解扩频GPS信号的质量决定了GPS接收器的精度，它是由结果误码率（BER）来的判定。假定基带处理器需要的BER为10-5，用于BPSK模块的相关器的Eb/N0 将不小于9.5dB。Eb/N0定义为每bit上的能量对噪声浓度的比。从9.5dB的相关器Eb/N0除去43dB的处理器增益，相关器的输入信噪比是 -33.5dB。 假设GPS软件的执行损失为3.5dB，量化器输入的信噪比为-30dB。在整个2.046M的采样带宽内，集成噪声功率为-111dBm。为了获得-139dBm的目标敏感度，所需的级联接收噪声将是 -28dB的天线中信号信噪比和-30dB的量化器输入中的信号信噪比之差。 NF=SNRANTENNA/SNRQUANTIZER = -28dB-(-30dB) = 2dB (2)
GPS接收器的内部结构和引脚说明
GPS/OEM接收机的内部结构图，它主要包括天线部分、接收部分、数据处理部分。这种接收器是通过两个串口与外部通讯的，串口 1为主串口，串口2为辅助串口（提供修正量）。其中，串口1为全双工方式，串口2为半双工方式。系统通过这两个串口同其外部器件或设备连接，也可以用软件编程或硬件设置来配置其串口特性。 接收数据的用户可以选择的存储方式有三种：SRAM、ROM、EEPROM。 接收机内部的一个10kHz的参考时钟输出和一个1pps（每秒一个脉冲）的时钟标输出可用来进行时钟同步，也可用于进行时钟校准。 系统可以通过RESET进行复位。 “Jupiter”GPS/OEM接收机采用20脚DIP封装，常用管脚的说明如表1所列。
[编辑本段] GPS接收器的常规问题解答
1. 我的GPS接收器为什么收不到星（定不到位）？ 答：首先需要了解的是GPS受到建筑和金属的阻隔，所以请确保是在室外使用您的GPS。 如果您是在车内无法定位，那就先将GPS置于车顶，对GPS进行冷启动后再试看看，待正常后再放入车内。 请检查您的GPS接收器是否和您的设备建立连接，如果没有请参看问题3。 2. GPS怎么做冷启动？ 答：如果是SIRF芯片的设备，可以使用GPS接收器 VIEWER软件。如果是SONY芯片的设备，可使用PCTESTER或PDATESTER软件。 3. 为何我的电脑找不到GPS设备？ 答：请确认您的电脑是否正确安装驱动程序。如果确认安装正常，请到设备管理器中查询端口项，可以找到GPS所在的端口号，然后在GPS接收器中设定为此端口即可。 4. GPS能直接连PDA么，怎么连？ 答：这个问题比较模糊，大体来说GPS可以通过串口（就是您用来做同步的那个端口）、CF口、SD口、篮牙等方式和您的PDA连接。 5. 有必要买篮牙GPS么？ 答：由于篮牙GPS是无线连接，使用方便，连接设备较广，所以使用的人越来越多。当前的篮牙GPS售价也是越来越低，应该算是比较有延展性的选择。 6. 是不是PC上面配个篮牙适配器就能用篮牙GPS了？ 答：是的。如果是已经内置篮牙功能的笔记本，那就不需要再购买此类产品。 7. 篮牙适配器那种好，应该买哪种？ 答：现在的篮牙适配器整体质量都趋于稳定，如果经济能力够的话，建议购买品牌的产品，也不会贵太多的。 8. USB的GMOUSE可以直接连在有USB口的PDA上么？ 答：基本上不可以。PDA上的USB插槽一般提供给键盘、鼠标、优盘等通用类设备，所以没有含GPS的驱动在里面。 9. GMOUSE上的PS2口可不可以接在PC机的鼠标、键盘口上用？ 答：不可以，规格不同。 10. 一般GPS的波特率是多少？ 答：4800。现在有越来越多的GPS标示可以提供更高的速率，但是对于GPS应用来说没有太大的必要，有的还会造成系统不稳定。 11. 为什么我的GPS总是飘来飘去，就算站着不动也在飘？ 答：早先的GPS接收器由于收星能力比较弱，总是会发生断讯，尤其在城市中用做导航的时候，给出行造成很多不便。后来开发的一些民用GPS芯片，将信号不够强的GPS信号也收入，这样就造成了漂移的现象。但是如果在同样的情况下，较早的GPS产品即会完全断讯，直到可以找到信号够强的卫星才开始接受。所以这是一个比较矛盾的选择，但是随着软件和硬件的不断开发升级，相信这种情况会越来越少。 12. 能在飞机上面用GPS么？ 答：GPS是可以收到信号的，只要乘务员不禁止就可以使用。 13. 到国外能用GPS么？ 答：可以。 14. 刚买的GPS有没有必要配延长天线？ 答：建议不用一开始就购买，待您使用一段时间后就会知道是不是有必要购买了。GMOUSE是不需要这类延长天线的，因为GMOUSE本身就可以到处移动，并且可以吸附与车顶，所以一般也没有这样的设计。 15. GMOUSE、CF GPS、SD GPS、篮牙GPS，我应该配哪个？ 答：GMOUSE是有线GPS，一般通过USB或专用的适配线连接设备，自身会带有吸铁石，可以直接吸附与车顶。CF GPS是通过CF口或CF转换器连接相应设备。SD GPS是通过SD口连接相应设备。篮牙GPS可以连接各类有篮牙功能的信息设备。一般的设备拥有一种或几种这类的介面，所以选择的余地较大，如果只做车用，还是建议购买GMOUSE，因为这类产品性能稳定，价格便宜，但是一般只能在车上使有。CF GPS是早先篮牙GPS价格过高的时候推出的一种选择，由于有的设备只有CF接口，所以CF就成了唯一的选择，接下来会有些内含SD插槽的CF GPS上市，对于只有CF接口的朋友来说，这是最好的解决办法。SD GPS由于体积小，所以工艺的要求更高，当然价格也贵，比大多篮牙GPS还要贵很多，所以并不是主流的选择，如果价格还是据高不下，相信慢慢会被市场淘汰，但对于只有SD接口的朋友来讲这个也是唯一的选择。篮牙GPS由于优点明显，时下已是GPS的主流选择。 16. 昨天我还能定位，但是今天就无法定位了，为什么？ 答：一般是上一次使用的时候没有正常关闭GPS。请重新启动设备后再连接一下，如果还是不行就对GPS进行冷启动处理。在今后的使用中，务必先在软件中停用GPS后，方可关闭或拔出GPS接收器。 17. 一个GPS接收器可不可以同时给多个GPS软件提供信号？ 答：一般不可以。但是可以通过一些虚拟端口的软件实现，正常使用下没有太大必要。
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