接收机主要由接收机天线单元、主机单元和电源三部分组成,接收天线的主要功能是射频信号的接收,把卫星播发的电磁波转换成便于处理的电信号;主机单元的主要功能是对经过处理的电信号的跟踪、处理和测量,测地型GNSS接收机主要利用载波相位值进行相对定位,在工作时首先对卫星发射的信号进行接收,然后通过内部信号处理,计算出伪距和多普勒频移,最终调解出卫星导航电文、获取用户的三维坐标,从而实现导航定位功能。

1.接收机是什么

接收机是一个具有如下组成的电路系统:天线,滤波器,放大器,A/D转换器。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,只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备,即GPS信号接收机,就可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。

接收机是什么

2.接收机结构

接收机有两种基本构成结构,一种是超外差(superhetrodyne)结构,另一种是直接转换结构。

所谓超外差接收机,就是将接收到的射频信号与某一频率的本振信号进行混频或下变频之后输出一个频率较低的中频调制信号,该中频信号的频率就是本振信号和被接收的信号的频率之间的固定频差。最终信号的解调是将中频信号滤波、放大后在中频上由解调器完成。

在直接转换接收机中,其基本原理同于外差接收机,不同之处在于参与混频的本振频率不是任意给定的,而是等于载波频率,这样中频频率就为0,所以再不存在镜像频率与镜频干扰,这种方案通常称为零中频方案。该方案的射频部分省去了镜频滤波器,而中频滤波器变成了低通滤波器,简化了系统的构成,降低了设计和实现的难度,节约了成本。但是直接转换接收机存在明显的缺点,如由于本振的频率和载波频率相同,故容易造成本振的泄漏;存在直流偏差,对随后的电路造成严重影响;只能用于调幅信号的解调,不能解调调频和调相信号;对本振的稳定性要求高,所以多数只在低频段使用。

接收机结构

3.接收机分类

1)用途分类

1、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。这类接收机一般采用C/A码伪距测量,单点实时定位精度较低,一般为±25mm,有SA影响时为±100mm。这类接收机价格便宜,应用广泛。根据应用领域的不同,此类接收机还可以进一步分为:车载型——用于车辆导航定位;航海型——用于船舶导航定位;航空型——用于飞机导航定位。由于飞机运行速度快,因此,在航空上用的接收机要求能适应高速运动。星载型——用于卫星的导航定位。由于卫星的速度高达7km/s以上,因此对接收机的要求更高。

2、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。

2)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。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。

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。

3)具有通道分类

1、多通道接收机

2、序贯通道接收机

3、多路多用通道接收机

4)工作原理分类

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。

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