基于GPS模块的数据采集系统的设计+单片机源程序(4)
1.3 GPS接收机的基本工作原理
接收机的工作原则，主要是指其对所跟踪卫星信号的处理和量测方法。而接收机对卫星信号的处理、量测都是在其信号通道中实现的.所以，接收机构工作原理与信号通道的工作原理是一致的。下边我们通过码相关型通道、平方型通道和码相位型通道的不同工作方式，来说明一下接收机的基本工作原理。[6]
1.3.1 码相关型通道
以码相关技术为根据，处理和量测卫星信号的通道，称为码相关型通道。该通道主要由码跟踪回路和载波跟踪回路组成。其中码跟踪回路用于从 C／A 码或 P 码中提取伪距观测量，同时对卫星信号进行调解，以获取导航电文和载波。该回路中的伪随机噪声码(PRN)发生器，在接收机时钟的控制下，可产生一个与卫星发射的测距码结构完全相同的码，即复制码。在相关器中对接收到的卫星测距码和接收机的复制码进行相关分析，当两信号之间达到最大相关时，便可测定出两信号间的时间延迟，即卫星发射的码信号到达接收机天线的传播时间。
上述两信号达到最大相关时，一般叫做锁定信号。这时如果把卫星信号和复制码混频，并将混频后的信号，通过带通滤波器消去卫星信号小的伪随机噪声码，便可获得仅具有数据码(导航电文)和载波的信号。载波跟踪回路的主要作用是，当上述去掉伪随机噪声码的卫星信号进入该回路后，进行载波相位测量，并解调出卫星的导航电文。
载波跟踪回路，利用压控振荡器可使接收机振荡器所产生的参考载波相位与接收的载波相位保持一致，而当两信号的相位一致时，载波跟踪回路便锁住了载波信号，这时通过对载波信号的量测，便可进一步获得载波相位的观测量。
卫星载波信号波锁定后，再将其与参考载波信号混频，并通过低通滤波器去掉高频信号，就能获得导航电文。
码相关通道的主要优点是，既可进行伪距测量，又可进行载波相位测量，并能获得导航电文。除此还具有良好的信噪比。因此，目前GPS接收机都普遍采用这种通道。
码相关通道的主要缺点是，用户必须掌握伪随机码的结构，以便接收机能够加以复制产生所谓复制码。但出于美国政府对P码的保密性政策，所以一般用户无法采用码相关技术获得 L2 载波的观测值，因而不能通过双频技术来减弱电离层折射的影响。这时为了获得L2载波的相位观测量只有利用平方技术。[7]
1.3.2 平方型通道
以平方技术为根据，处理和量测卫星信号的通道，称为平方型通道。为了克服美国政府对GPS用户的限制政策，利用 GPS 进行精密的定位工作，英国学者康瑟曼(Counselman,1982)曾提出了处理卫星信号的平方技术，并在早期的Macrometer V-1000 接收机中获得了成功的应用。[7]
平方技木的基本思想，是将接收购卫星信号通过自乘，去掉载波上的调制码，得到一个载波的二次谐波，以用于载波相位测量。[7]
平方型通道的主要的优点是，无需掌握测距码(C/A 码、P 码)的结构便能获得载波信号。所以利用这种技术，用户能够在不了解 P 码结构的情况下获得 L2 载波信号。这样就可能通过双频技术，有效地减弱电离层折射的影响，提高定位的精度。[7]
但是，由于接收的卫星信号经平方后，完全消掉了其中内测距码和数据码，所以利用平方技术，无法获得卫星的导航电文和时间信息。这样一来，在作业中就需要通过其它方法获取卫星的星历，同时在作业开始前和结束后必须进行时间比对，以使接收机钟相互同步。[7]
另外，由于在卫星信号平方的同时，信号的噪声也被扩大了，所以这时信噪比将会降低。由于平方技术具有这些缺点，所以单纯采用平方型通道的接收机，只有早期生产的M9cro－meter V-1000和Macrometer H。目前，这类接收机已被以码相关技术和平方技术为根据的综合型接收机所代替。[7]