基于GPS模块的数据采集系统的设计+单片机源程序(5)
1.3.3 码相位型通道
与平方型通道相似，码相位通道也无需掌握测距码的结构而能进行码相位量测。
平方通道可以获得载波相位的量测值，而码相位通道则可获得测距码相位的量测值。测距码相位的量测，使用了在数字化通讯系统中，提供符号同步或比特同步的自相关技术或互相关技术。这时接收到的卫星信号与接收机产生的参考载波信号，混频后可产生一个频率较低的信号，将该信号延迟半个码元宽度(C／A码为487ns，P码为49ns)，再将延迟前后的信号送入乘法器，并经带通滤波后便获得一个频率与码频率相同的正弦波信号(频率为1.023MHz或10.23MHz)。
码相位量测是根据时间间隔计数器来实现的。而该计数器是由接收机钟的秒脉冲来启动，并通过上述正弦波的正向零通过来中止的。利用这种方法，可测定所述正弦波相位中不足整周的小数部分。而码相位的整周数尚是未知的(C／A 码的波长为 293m，P 码约为29.3m)，还需利用其它方法解算。码相位型通道的优点与平方型通道一样.无需了解测距码的结构，而可以利用码相位观测量进行定位工作。其缺点也是无法获得卫星的导航电文和时间信息。另外，由于码相位通道，测量的是测距码相位，所以其观测量的精度较平方型通道为低。利用码相位通道的接收机，可以美国的ISTAC-2002为代表。[8]
1.4 GPS 接收机与提取定位数据
GPS接收机只要处于工作状态就会源源不断地把接收并计算出的GPS导航定位信息通过串口传送到计算机中。前面的代码只负责从串口接收数据并将其放置于缓存，在没有进一步处理之前缓存中是一长串字节流，这些信息在没有经过分类提取之前是无法加以利用的。因此，必须通过程序将各个字段的信息从缓存字节流中提取出来，将其转化成有实际意义的，可供高层决策使用的定位信息数据。同其他通讯协议类似，对GPS进行信息提取必须首先明确其帧结构，然后才能根据其结构完成对各定位信息的提取。对于本文所使用的GARMIN GPS天线板，其发送到计算机的数据主要由帧头、帧尾和帧内数据组成，根据数据帧的不同，帧头也不相同，主要有“$GPGGA”、“$GPGSA”、“$GPGSV”以及“$GPRMC”等。这些帧头标识了后续帧内数据的组成结构，各帧均以回车符和换行符作为帧尾标识一帧的结束。对于通常的情况，我们所关心的定位数据如经纬度、速度、时间等均可以从“$GPRMC”帧中获取得到，该帧的结构及各字段释义如下：
$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>*hh
<1> 当前位置的格林尼治时间，格式为hhmmss
<2> 状态，A为有效，V为非有效接收警告，即当前天线视野上方的卫星个数少于3颗
<3> 纬度，格式为ddmm.mmmm
<4> 标明南北半球,N为北半球、S为南半球
<5> 经度，格式为dddmm.mmmm
<6> 标明东西半球，E为东半球、W为西半球
<7> 地面上的速度，范围为0.0到999.9
<8> 方位角，范围为000.0到359.9 度
<9> 日期，格式为ddmmyy
<10> 地磁变化，从000.0到180.0度
<11> 地磁变化方向，为E或W
至于其他几种帧格式，除了特殊用途外，平时并不常用，虽然接收机也在源源不断地向主机发送各种数据帧，但在处理时一般先通过对帧头的判断而只对“$GPRMC”帧进行数据的提取处理。如果情况特殊，需要从其他帧获取数据，处理方法与之也是完全类似的。由于帧内各数据段由逗号分割，因此在处理缓存数据时一般是通过搜寻ASCII码“$”来判断是否是帧头，在对帧头的类别进行识别后再通过对所经历逗号个数的计数来判断出当前正在处理的是哪一种定位导航参数，并做出相应的处理。[9]