GNSS用户设备的组成及原理

    GNSS用户设备的基础部件是GNSS接收机,它用于接收GNSS卫星发射的无线电信号,获取必要的导航定位信息和观测信息,并经数据处理以完成各种导航、定位以及授时任务。
    以GPS为例,GPS用户设备主要包括:GPS接收机及其天线、微处理器及其终端设备、处理软件以及电源等。其中接收机和天线是用户设备的核心,习惯上统称为GPS接收机。

    接收机结构上可分为天线单元和接收单元两大部分。一般将两个单元分别装配成两个独立的部件。天线单元置于信号通畅处,接收单元置于适当的地方。两者之间用电缆线连成一个整机。也有将天线单元和接收单元制成一个整体的。
    
    天线单元由接收天线和前置放大器两部分组成。接收天线大多采用全向天线,可接收来自任何方向的GPS信号,并将电磁波能量转化为变化规律相同的电流。前置放大器将极微弱的GPS信号电流放大。
    
    接收单元的核心部件由信号波道和微处理机构成。从目前的测地型接收机来看,主要有平方型和相关型两种信号波道,所具有的波道数目从l至24个不等。利用多个波道同时对多个卫星进行观测,可以实现快速定位。微处理机具有各种数据处理软件,能选择合适的卫星进行测量,以获得最佳的几何图形;能根据观测值及卫星星历进行平差计算,求得所需的定位信息。数据记录器用来记录接收机所采集的定位数据,以供测后数据处理之用,目前多用固态存储器代替以前的磁带记录器。
    
    接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后,机内电池为RAM存储器供电,以防数据丢失。
    
    目前各种类型的接受机体积越来越小,重量越来越轻,便于携带使用。市面上的接收机现有单频与双频两种,但由于价格因素,一般使用者所购买的多为单频接收器。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。目前世界上各种型号的GPS接收机产品多达几千种。
    
    只要拥有一台能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收机,就可在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。
    
    
    其定位的具体方法是,接收机按一定卫星仰角要求捕获到待测卫星,并跟踪这些卫星的运行。接收机通过捕获到的卫星信号,测量出接收天线至卫星的距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据,接收机中的微处理计算机按定位解算方法进行计算,计算出用户所在位置的地理经纬度、高度、速度、时间等信息。