高中地理知识点:GPS接收机
◎ GPS接收机的定义
定义:

GPS卫星信号接收机是用来接收、记录和处理GPS卫星信号的专门设备。
◎ GPS接收机的知识扩展
GPS卫星信号接收机是用来接收、记录和处理GPS卫星信号的专门设备。
GPS卫星信号接收机的分类:
随着GPS卫星定位技术发展和应用领域的拓宽,世界上GPS接收机生产厂家生产的种类繁。
根据GPS卫星信号接收机的工作原理、用途、接收机所接收卫星信号频率及接收信号通道数目可分成许多不同的类型。
按接收机的工作原理可分为:
码相关型接收机、平方型接收机、混合型接收机
码相关型接收机采用码相关技术获得伪距观测量。
平方型接收机是利用载波信号的平方技术去掉调制信号获取载波信号,并测定伪距。这类接收机无需知道测距码的结构,所以又称为无码接收机。
混合型接收机则综合以上两类接收机的优点,即可获取测码伪距观测量;又可测定载波相位观测量。
按接收机的用途可分为:导航型、测量型、授时型接收机。
导航型接收机主要用来确定船舶、车辆、飞机和导弹等运动载体的实时位置和速度,主要用于导航,即保障上述载体按预定的路线航行。这种接收机都是采用C/A码伪距单点实时定位,精度较低(5-10m)。
导航型接收机又可分为:低动态型、中动态型、高动态型。
低动态型主要是指车载和船载导航型接收机;中动态型是指用于飞行速度低于400km/小时的民用接收机;高动态型则是指用于飞机速度大于400km/小时的飞机、导弹的机载接收机。测量型接收机早期主要用于大地测量和工程测量,一般均采用载波相位观测量进行相对定位,通常定位精度可在厘米级甚至更高。近年来测量型接收机在技术上取得了重大进展,开发出实时相位差分动态定位(RTKGPS,RealTimeKinematic)技术。
授时型接收机主要用于天文台或地面监测站进行时间的同步测定。
按接收机接收的载波频率分类:
1、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。
2、双频接收机:双频接收机可以同时接收L1、L2载波信号。利用双频信号对电离层延迟的不同,可以消除电离层对电磁波信号延迟的影响,提高定位精度。
按接收机的通道数分:
GPS卫星接收机可同时接收多颗卫星信号,为了分离接收到的不同卫星的信号,从而实现对卫星信号的跟踪、处理和测量,具有这种功能的器件称为天线信号通道。
按其通道数目可分为:
多通道接收机、
序贯通道接收机、多路复用通道接收机多通道接收机:多通道接收机具有多个信号通道,且每个信号通道只连续跟踪一颗卫星信号。来自天空中不同卫星的信号,分别用于不同的通道中测量处理而获得不同卫星信号的观测量。序贯通道接收机:序贯通道接收机只有一个通道。为了跟踪多颗卫星的信号,需要相应软件的控制下,按时序顺次对各颗卫星的信号进行跟踪和测量。由于按顺序对各颗卫星测量,一个循环所需要时间较长(数秒钟),当对一颗卫星信号进行测量时,将丢失另外一些卫星信号的信息。所以,这类接收机对卫星信号的跟踪不是连续的。
多路复用通道接收机:多路复用通道接收机,也是相应软件控制下按顺序测量卫星信号。但它测量一个循环所需要的时间要短的多,通常不超过20ms。因此可保持对GPS卫星信号的连续跟踪。
◎ GPS接收机的特性

GPS卫星信号接收机的分类:

随着GPS卫星定位技术发展和应用领域的拓宽,世界上GPS接收机生产厂家生产的种类繁。
根据GPS卫星信号接收机的工作原理、用途、接收机所接收卫星信号频率及接收信号通道数目可分成许多不同的类型。

1、按接收机的工作原理分为:

码相关型接收机、平方型接收机、混合型接收机
码相关型接收机采用码相关技术获得伪距观测量。
平方型接收机是利用载波信号的平方技术去掉调制信号获取载波信号,并测定伪距。这类接收机无需知道测距码的结构,所以又称为无码接收机。
混合型接收机则综合以上两类接收机的优点,即可获取测码伪距观测量;又可测定载波相位观测量。

2、按接收机的用途分为:

导航型、测量型、授时型接收机。
导航型接收机主要用来确定船舶、车辆、飞机和导弹等运动载体的实时位置和速度,主要用于导航,即保障上述载体按预定的路线航行。这种接收机都是采用C/A码伪距单点实时定位,精度较低(5-10m)。
导航型接收机又可分为:低动态型、中动态型、高动态型。
低动态型主要是指车载和船载导航型接收机;中动态型是指用于飞行速度低于400km/小时的民用接收机;
高动态型则是指用于飞机速度大于400km/小时的飞机、导弹的机载接收机。测量型接收机早期主要用于大地测量和工程测量,一般均采用载波相位观测量进行相对定位,通常定位精度可在厘米级甚至更高。近年来测量型接收机在技术上取得了重大进展,开发出实时相位差分动态定位(RTKGPS,RealTimeKinematic)技术。
授时型接收机主要用于天文台或地面监测站进行时间的同步测定。

3、按接收机接收的载波频率分类:

1、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。
2、双频接收机:双频接收机可以同时接收L1、L2载波信号。利用双频信号对电离层延迟的不同,可以消除电离层对电磁波信号延迟的影响,提高定位精度。
按接收机的通道数分:
GPS卫星接收机可同时接收多颗卫星信号,为了分离接收到的不同卫星的信号,从而实现对卫星信号的跟踪、处理和测量,具有这种功能的器件称为天线信号通道。

4、按其通道数目分为:

多通道接收机、序贯通道接收机、多路复用通道接收机多通道接收机。
多通道接收机具有多个信号通道,且每个信号通道只连续跟踪一颗卫星信号。来自天空中不同卫星的信号,分别用于不同的通道中测量处理而获得不同卫星信号的观测量。
序贯通道接收机:序贯通道接收机只有一个通道。为了跟踪多颗卫星的信号,需要相应软件的控制下,按时序顺次对各颗卫星的信号进行跟踪和测量。由于按顺序对各颗卫星测量,一个循环所需要时间较长(数秒钟),当对一颗卫星信号进行测量时,将丢失另外一些卫星信号的信息。所以,这类接收机对卫星信号的跟踪不是连续的。
多路复用通道接收机:多路复用通道接收机,也是相应软件控制下按顺序测量卫星信号。但它测量一个循环所需要的时间要短的多,通常不超过20ms。因此可保持对GPS卫星信号的连续跟踪。

◎ GPS接收机的知识点拨

接收机工作原理:

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

◎ GPS接收机的知识拓展

GPS接收机是通过计量信号:

在卫星和接收机之间的往返时间来计算距离的。事实证明,这是一个相当精细的过程。

在某一时刻(假定是午夜),卫星开始发送一长串称为伪随机码的数字序列。 同样,接收机也在午夜开始发出相同的数字序列。 当卫星信号到达接收机时,数字序列的传送会比接收机发出信号的时间稍稍滞后。
时间延迟的长度就是信号传送的时间。接收机将这一时间乘以光速就可以计算出信号传送的距离。假设信号是以直线传送的,则这一结果即为接收机到卫星的距离。
为了使这一测量法准确有效,接收机和卫星都需要可以精确到纳秒的同步时钟。为了使卫星定位系统使用同步时钟,我们需要在所有卫星以及接收机上都安装原子钟。但原子钟的价格在5-10万美元之间,对于普通消费者而言有点太贵了。

◎ GPS接收机的考试要求
暂无
◎ GPS接收机的所有试题
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