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GPS接收机（接收卫星信号定位系统的仪器）

115次浏览 | 更新时间：2023-07-14

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GPS接收机是用于接收全球定位系统卫星信号并确定地面空间位置的仪器。它是一种能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备，是广大用户共享GPS信息资源的必要工具。

GPS接收机

接收卫星信号定位系统的仪器

GPS接收机是接收全球定位系统卫星信号并确定地面空间位置的仪器。GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，其所拥有的能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备，即GPS信号接收机。

基本信息

中文名

GPS接收机

外文名

GPS receiver

别名

测绘仪器

类别

测绘学

背景介绍

在欧美等国家，GPS接收机的研究和开发已经相对成熟，只是在追求高性能、多样化接收机方面不断完善，在诸如微弱信号检测、信号快速搜索、缩短启动时间等方面进行不断改善。近年来，关于GPS的研究不断升温，在接收机研究方面，主要集中在GPS如何满足车辆、武器、航空、航海、个人手持式导航设备的要求。其中小型化、低功耗、高精度、连续性、完好性、可用性、安全性等问题仍然是研究的热点。

发展形势

在GPS接收机应用层面上，截至到2003年底，我国已经步入全球卫星导航设备使用大国行列。但在我国，GPS接收机的开发和研制尚处于起步阶段。因此，我国非常需要掌握这方面技术的专业人才。目前许多高等院校已经认识到掌握全球星基导航相关知识的重要性，相继开设了卫星导航方面的专业课程。

如何分类

可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。根据使用目的的不同，用户要求的GPS信号接收机也各有差异。现世界上已有几十家工厂生产GPS接收机，产品也有几百种。这些产品可以按照原理、用途、功能等来分类。

按接收机的用途分类

导航型接收机

此类型接收机主要用于运动载体的导航，它可以实时给出载体的位置和速度。

测地型接收机

测地型接收机主要用于精密大地测量和精密工程测量。定位精度高。仪器结构复杂，价格较贵。授时型接收机这类接收机主要利用GPS卫星提供的高精度时间标准进行授时，常用于天文台及无线电通讯中时间同步。

载波频率分类

单频接收机

单频接收机只能接收L1载波信号，测定载波相位观测值进行定位。由于不能有效消除电离层延迟影响，单频接收机只适用于短基线（<15km）的精密定位。

双频接收机

双频接收机可以同时接收L1，L2载波信号。利用双频对电离层延迟的不一样，可以消除电离层对电磁波信号的延迟的影响，因此双频接收机可用于长达几千公里的精密定位。

通道数分类

GPS接收机能同时接收多颗GPS卫星的信号，为了分离接收到的不同卫星的信号，以实现对卫星信号的跟踪、处理和量测，具有这样功能的器件称为天线信号通道。根据接收机所具有的通道种类可分为：多通道接收机序贯通道接收机多路多用通道接收机

接收机工作原理分类

码相关型接收机

码相关型接收机是利用码相关技术得到伪距观测值。

平方型接收机

平方型接收机是利用载波信号的平方技术去掉调制信号，来恢复完整的载波信号通过相位计测定接收机内产生的载波信号与接收到的载波信号之间的相位差，测定伪距观测值。

混合型接收机

这种仪器是综合上述两种接收机的优点，既可以得到码相位伪距，也可以得到载波相位观测值。

干涉型接收机

这种接收机是将GPS卫星作为射电源，采用干涉测量方法，测定两个测站间距离。

工作形式

根据接收机启动方式的不同，对GPS卫星信号的搜索范围也不尽相同。

在冷启动方式下，由于接收机无任何先验信息，所以需要复现天空中所有GPS卫星的码信号和载波信号，这也称为对卫星信号的盲捕。在这种条件下对GPS卫星信号进行搜索，所需时间最长。

在温启动方式下，接收机中存储了GPS卫星的历书数据和接收机的概略位置信息。卫星的历书可以看作是卫星星历参数的简化子集，其精密度比星历低，主要作用为预测卫星在某一时刻的概略位置，辅助对卫星信号的捕获。有了卫星的历书数据和接收机概略位置，就可计算出所有GPS卫星在任一时刻的概略位置和概略Doppler频移，减小了捕获卫星的难度。在这种条件下对GPS卫星信号进行搜索，地面接收机最多只需对11颗卫星进行搜索，大大减少了搜索时间。

在热启动方式下，GPS接收机中存储了GPS卫星最新的星历数据和接收机较精确的位置信息。此条件下对GPS卫星的搜索非常有针对性，能够很快捕获并跟踪当前各可视卫星信号，因此搜索卫星信号的时间最短。

GPS接收机位置解算

GPS接收机位置解算即通过某一时刻天空中各可视卫星瞬时位置及相应的消除各项误差后的伪距来求解该时刻接收机在地球坐标系下的三维位置。这一部分是GPS接收机导航解算的核心部分。

在利用单点GPS接收机进行定位解算后，要对解算出的位置/时间解的精度加以分析和监测，以确定输出数据的置信程度。

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