GPS接收机对比表
GPS接收机灵敏度解析
1 GPS接收机的灵敏度定义随着GPS应用范围的不断扩展，对GPS接收机的灵敏度要求也越来越高，高灵敏度的接收性能可以令接收机在室内或其它卫星信号较弱的场景下仍然能够实现定位和跟踪，大大拓展了GPS的使用范围。
作为GPS接收机最为重要的性能指标之一，高灵敏度一直是各个GPS接收模块孜孜以求的目标。
对于GPS接收系统而言，灵敏度指标包括多个场景下的指标，分别为：跟踪灵敏度、冷启动灵敏度、温启动灵敏度。
目前业界已经可以实现跟踪灵敏度在-160dBm以下，冷启动灵敏度和温启动灵敏度也分别可以达到-145dBm和-158dBm以下，其中冷启动灵敏度和温启动灵敏度分别表示的是在两种不同场景下的捕获灵敏度。
GPS接收机首先需要完成对卫星信号的捕捉，完成捕捉所需要的最低信号强度为捕捉灵敏度；在捕捉之后能够维持对卫星信号跟踪所需要的最低信号强度为跟踪灵敏度。
2 GPS接收模块的灵敏度性能分析从系统级的观点来看，GPS接收机的灵敏度主要由两个方面决定：一是接收机前端整个信号通路的增益及噪声性能，二是基带部分的算法性能。
其中，接收机前端决定了接收信号到达基带部分时的信噪比，而基带算法则决定了解调、捕捉、跟踪过程所能容忍的最小信噪比。
2.1接收机前端电路性能对灵敏度的影响GPS信号是从距地面20000km的LEO（Low Earth Orbit，低轨道卫星）卫星上发送到地面上来的，其L1频段（f L1=1575.42MHz）自由空间衰减为：（1）按照GPS系统设计指标，L1频段的C/A码信号的发射EIRP（Effective Isotropic Radiated Power，有效通量密度）为P=478.63W（26.8dBw）([1][2])，若大气层衰减为A=2.0dB，则GPS系统L1频段C/A码信号到达地面的强度为：（2）GPS ICD（Interface Control Document，接口控制文档）文件（[3]）中给出的GPS系统L1频段C/A码信号强度最小值为-160dBw，和上述结果一致。
GPS检定规程
0 1 0 1
(a) NN↑↑(b)NS↑↓
0 1 0 1
(c)SS↓↓(d)SN↓↑
图4 旋转180°基线上，把两个天线的朝向按北—北（NN↑↑）、北—南（NS↑↓）、南—南（SS↓↓）、南—北（SN↓↑）四个组合分别观测一个时段（60 min），得到基线测量值DXNN、DYNN、DXNS、DYNS、DXSS、DYSS、DXSN、DYSN，从它们与天线相位偏差的关系中可以解算出如下结果：
……………………………………（9）
………………………………………（10）
………………（11）
……………………（12）
……………………………………………（13）
………………………………………………（14）
式中：
e0——0号天线在X方向相位中心偏差分量，m；
f0——0号天线在Y方向的相位中心偏差分量，m；
e1——1号天线在X方向的相位中心偏差分量，m；
12.2
指边长在5m～24m的基线，也称微边基线。
12.3
指边长在24m～5000m的基线。
12.4
指边长在5km～30km的基线。
12.5
指边长在30km以上的基线。
12.6
接收机的内部噪声是由于接收机硬件不完善（如钟差、信号通道的时间延迟等），内部电路产生的测距和测相误差的综合反映。
12.7
天线相位中心是指接收机天线的电气中心，或者说是接收机对卫星信号进行接收的等效中心。天线的相位中心与天线的几何中心之间存在的偏差称为天线相位中心偏差。
短边基线网
-
-
-
11
测量环线闭合差
短边基线网
+
-
+
12
不同类型GPS接收机天线观测结果分析
而是 随所 接收 信号 的高 度角 、 方位 角 和信号 强度 等
变 化 而 变 化 ， 被 称 为 天 线 相 位 中 心 变 化 这 （ Ｃ ［］ Ｐ Ｖ）１ 。天 线相 位 中心 变 化通 常 为数 个 毫 米 ， 对 于某些 类型 的天 线 ， 能达 到数 厘米 。天 线相 位 可 中心 变化 对基 线解算 结 果所 产生 的影 响 ， 以采 用 可 模 型 改正 的方 法来 加 以消 除口 。 ｊ
Ｇ Ｓ天 线 ， 相 位 中心 改 正 模 型 不 同。 Ｉ Ｐ 其 ＧＳ给 出 了国外主 要 Ｇ Ｓ厂商 生产 的天 线相 位 中心改 正模 Ｐ 型 ， 国产天线 的相 位 中心改正 没有 经过专 门部 门 而 的检测 和 公 布 ， 以 ， 少 改 正模 型 。这导 致 了使 所 缺
用 国产天 线观 测结 果 与 国 外天 线 观测 结 果 在垂 直
文 章 编 号 ：１０ －２ ８ ２ １ ） ６０ ７ —４ ０ ８９ ６ （ ０ １ ０ —０ ３０
０ 引 言
随着 Ｇ Ｓ定 位 精 度 的 提 高 和 技 术 的 完 善 ， Ｐ
有 的改正模 型 仅 考虑 了高 度 角 因素 。测 定 相位 中
心变 化 的方 法 是 ： 用 多项 式 对 Ｌ 采 １和 Ｌ ２的单 残
不 同类型 ＧＰ Ｓ接 收 机 天 线 观 测 结 果分 析
王 小 瑞 ， 传 录 程
（ 家测 绘 局 大地 测 量 数 据 处 理 中 心 ， 西 西 安 ７ ０ ５ ） 国 陕 １０ ４
摘 要 ：由 于 Ｇ Ｓ天 线 相 位 中心 不 一 致 性 ， 成 不 同 仪 器 定 位 结 果 的 差 异 。 针 对 不 同 类 Ｐ 造
・ ３ ７ ・
手持GPS接收机内部校准记录表1
表号：ZB-D-7.6-01编号：
接收机品牌
型号规格
测量范围
接收机编号
使用部门
精度要求（D）
校准依据
DX、DY、DZ、DA、DF参数值：
DX =、DY =、DZ =、DA =、DF =
基准点编号、名称及其数据：
校准环境条件（天气、温度、湿度等）：
常规检视、通电检验记录
1、接收机及天线外形情况：完好□破损□其他
格□校准不合格□
有效期：20年月日至20年月日
校准人：日期：
审核人：日期：
备注：
2、信号灯：正常工作□非正常工作□其他
3、按键及显示系统：正常工作□非正常工作□其他
4、自测试命令执行情况：正常□非正常□其他
5、锁定卫星时间：快□慢□
6、接收信号强弱：强□弱□
试测校验
点
已知数据
一次读数
二次读数
三次读数
三次平均
差值
X
Y
Z
X
Y
Z
X
Y
Z
X
Y
Z
X
Y
Z
校准结论及有效期：
符合率：/=%（要求：≥95%）
GPSGLONASSBD三模接收机的优缺点
GPSGLONASSBD三模接收机的优缺点
相对于其他类型的接收机
数据冗余特性好：尽管GLONASS/BD两个系统⽬前星数⽐较少，但三系统接收机可以⼤⼤拓展可见星数量，从⽽改善有遮蔽或者⼲扰情况下的收星效果；
系统备份特性好：在战争等特殊环境下，多系统成为改善重要基础设施和武器装备⽣存效能的⼒量倍增器；
抗⼲扰特性好：尤其GLONASS系统，由于采⽤频分多址⽅案，对于⽬前的抗⼲扰措施来说是最好的，另外鉴于GPSIII以及GLONASS改良计划，现有的反射功率也将提⾼500倍，并且调制⽅式改为BOC等更先进的调制⽅式，⼤⼤提⾼了抗⼲扰性能，BD⼀号虽然星在同步轨道，抗⼲扰性能差（星位置固定，由于轨道⾼导致信号到地⾯的等效EIRP值较低）；但随着BD ⼆代的实施，情况也会有很⼤改善；
完好性验证：可以通过系统对⽐来检验授时和定位精度，在⽬前通过GEO等⽅式播发完好性信息还没有完全实现以前，这也是最有效的⽅式；
成本优势：三合⼀接收机由于采⽤紧耦合⽅式设计，其硬件成本相对于单个的GPS、GLONASS、BD接收机实现组合⽽⾔，成本会⼤幅度降低；
缺点：由于具体使⽤主要针对重点基础设施以及国防应⽤，没有像民⽤消费电⼦⾥的GPS⼀样的扩张空间，所以不利于产品价格的⼤幅度下降。
同时由于全部采⽤通⽤器件实现，没有专⽤ASIC设计，导致功耗等成为壁垒。
GPS种类
GPS种类的介绍与分析GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。
4.2.1 按接收机的用途分类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±10m,有SA影响时为±100m。
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。
这类仪器主要采用载波相位观测值进行相对定位，定位精度高。
仪器结构复杂，价格较贵。
3. 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。
4.2.2 按接收机的载波频率分类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。
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。
4.2.3 按接收机通道数分类GPS接收机能同时接收多颗GPS卫星的信号，为了分离接收到的不同卫星的信号，以实现对卫星信号的跟踪、处理和量测，具有这样功能的器件称为天线信号通道。
根据接收机所具有的通道种类可分为：多通道接收机序贯通道接收机多路多用通道接收机4.2.4 按接收机工作原理分类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。
gps接收机实验报告
gps接收机实验报告
GPS接收机实验报告
一、实验目的
本次实验旨在通过对GPS接收机的实验，掌握GPS接收机的工作原理、使用方法和性能特点，以及了解GPS定位的基本原理和应用。
二、实验设备
1. GPS接收机
2. 笔记本电脑
3. GPS天线
4. GPS信号发生器
三、实验步骤
1. 连接GPS接收机和笔记本电脑，并安装驱动程序。
2. 在开阔的室外环境下，设置GPS天线并打开GPS接收机。
3. 打开GPS信号发生器，发送GPS信号。
4. 在笔记本电脑上打开GPS接收软件，接收并分析GPS信号。
四、实验结果
经过实验，我们成功地接收到了GPS信号，并且在软件上可以清晰地看到我们的位置信息和轨迹。
通过分析数据，我们还可以得出GPS接收机的定位精度、灵敏度等性能参数。
五、实验总结
通过本次实验，我们对GPS接收机的工作原理有了更深入的了解，掌握了GPS 接收机的使用方法，并且了解了GPS定位的基本原理和应用。
同时，我们也发
现了GPS接收机在室内环境下信号接收较差的问题，为今后的实际应用提供了一定的参考和思路。
六、实验建议
在今后的实验中，可以对GPS接收机在不同环境下的性能进行更深入的研究，以便更好地应用于实际生活中的定位导航、车辆监控等方面。
同时，也可以对GPS接收机的信号接收和处理算法进行进一步的优化和改进，提高其定位精度和稳定性。
通过本次实验，我们对GPS接收机有了更深入的了解，也为今后的研究和应用提供了一定的基础和参考。
希望通过不断的实验和研究，能够进一步完善GPS 技术，为人们的生活和工作带来更多的便利和效益。
GPS卫星信号接收机
Trimble R8 GPS系统
系统包含有内置的WAAS和EGNOS功能，可以在无 基准站的情形下提供实时差分定位
Trimble R8 特点
带有内置无线电台的Trimble R8 GPS系统现可以在 基准站和流动站之间互换，大大提高了工作的灵活 性。内置无线电台发射范围3~5km
专利保护的四点式天线为系统内置的双频接收机提 供相位中心的最大精度可达亚毫米级的稳定性
●按照最严格的军用规格制造，GPS1200+ 可以经受极端的温度最，恶劣天气和最困难 的站点条件，坚固耐用，是各种测量工程的 理想选择。 ●集成一体化RTK系统和基于四星（GPS、 GLONASS、GALILEO和中国北斗）的测量 技术，可有效提高测量工作的效率。
Leica 1200+ 系列GPS接收机
Diagram
A title about content
Reality
Describe a vision of company or strategic contents. Describe a vision of company or strategic contents. Describe a vision of company or strategic contents.
Trimble R8 GPS系统
性能指标
码相位差分GPS定 位精准水平为 ±0.25m+1ppm、 垂直为 ±0.50m+1ppm、 WAAS差分定位精 度一般小于5m
静态和快速静态 GPS测量精度水平 为±5mm+0.5ppm 、垂直为 ±5mm+1ppm
动态测量定位精准 水平为 ±10mm+1ppm、 垂直为 ±20mm+1ppm
GNSS&GPS 接收机基本性能参数及其测试
2. 简介
在新老市场中，GNSS导航系统的使用量正在稳步增长。GNSS日益广泛的使用使人们对该技术的依赖逐渐增强。个 人、企业和机构正依靠该技术来满足从个人娱乐、安全，到实现特定商业便利等诸多领域的应用。在此背景下，这 些产品的设计人员、制造商和消费者就非常有必要了解GNSS系统的预期能力，以及该系统本身的各类限制及问题， 因为这些问题有可能导致技术或系统的脆弱、易错及失效。 本《应用说明》讨论了适用于GNSS系统接收机的一些基本参数。除此之外，它还展示了思博伦公司的全系列GNSS 测试解决方案如何帮助您创建和运行受控的、可重复的仿真场景，它确保您能针对特定的接收机或系统的性能参数 进行基准测试，并保证GNSS射频仿真器能够模拟这些测试所需的条件。本文并不会给出特定的或精确的测试方法及 步骤，读者需要根据其自身的研究要求来定义适当的pass/fail参数，这些参数由特定的应用所决定，而不同应用其 重点关注的参数之间可能存在显著的差异。 例如，对于汽车应用，TTFF的性能是一项关键性指标，但对于静态定位勘测却并不太重要。重新捕获 （Reacquisiton）在海洋应用中并不是主要的考虑因素，因为在海洋环境中，外部物理阻碍几乎没有，但对于车辆应 用却非常关键，因为车辆行驶环境中常会出现隧道和桥梁等阻隔信号的情况。
GPS接收机检验的实例分析
露天采矿技术 ２１年第 １ ０２ 期
１天 线相 位 中心偏 差统计 值 。 ）
：
・ １ ７・
表 ４ 使用 南方 ５ ８ Ｒ Ｋ测得 的控 制点 ２０ Ｔ
基线 长度最 大互 差 ：． Ｉ ８１Ｔ Ｉ
天线 相位 中心偏 心标 准差 ： ３５ ± ．。
２ 待检天线相位中心偏移值计算 。用随机静态 ）
线 按 ０ 、０ 、８。２０ ‘ 别 观 测 到 第 １２ ３４共 。９ 。１０ 、７ 。分 ‘ 、、 、
４个 测 回 ， 测 回测 的 ６条 基 线 边 ， ２ 每 共 ４条 超 短 基
线 边 。经 数 据格 式转 换 ， 南 方 Ｇ Ｓ数据 处 理 软 件 用 Ｐ
图 ｌ 超短边 基线检 定场 的点位 示意 图
接 收机 。
静 态相对 定位标 称 精 度 平 面 ； （ ± ５ｍｍ＋１ ０６ ×１＿ｍ） 高 度 ； （ ０ｍｍ＋２×１＿ｍ） ± １ ０６ 超 短基线 试验 场 的基 线长 用游 标卡 尺量 取 。 超 短基线试验 场的量 测数据见 下表 １ 。
收 稿 日期 ：０ １ ｏ ＿ ｌ ２ １－ ７ ２ 作者简 介 ： 杨 锋 （９ ４ ， 业 于 河 南理 工 大 学 ， 理 工 １８ 一）毕 助
４． ９ ００ ． ０． ０
— ０ ５．
— Ｏ ５． — ０ ３． ０． ９
２． ９
１０ ． —２０ ． —３ １ ．
０９ ．
６． ０ ０． ９ — １ ４．
— Ｏ ２．
ＣＳ ＵＢ— ＵＣ ＣＳ — ． Ｏ６
ＣＳ ＵＢ－ ＵＤ ＣＳ
ＯＯ ．
５９ ．
— ． ３０
・ ０・ ７
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国际知名品牌GPS接收机比较
HiPer （含天线）: 1.65kg
天线（LegAnt）重量：1.0kg
电源
2节3.8Ah/7.2V内插充电锂电池,可连续为系统供电12~15个小时，两块电池自动切换，与徕卡1200全站仪电池通用，充电时间3-4小时，用徕卡统一充电器充电
可接汽车点烟器电源与任意外接DC电源
防水性能IP54级，通常封闭，不能水中浸泡
抗震性能可经受1.5m高度落于混凝土表面上
工作温度：-40℃～55℃
贮存温度：-40℃～75℃
防水性能：防雨水，不能浸泡
抗震性能：无数据
不能承受大于1米的坠落
后处理软件
-Leica Geomatics Office后处理（专业伯尔尼科研软件商业版，与往常使用的SKI-proV3.0在核心模块上是一致的）
- C/A码窄有关伪距比常规技术更有效地削减了多路径效应 - P码伪距或者AS条件下自动切换为徕卡专利的精码伪距信号强度比互有关伪距强20倍
- 12个并行L1/L2通道
- 全波长载波相位
-超跟踪技术在AS条件下L2载波相位靠较弱的差频信号得到因此与L1载波相位有关L1若有差错L2必将出错而且L2载波相位观测值的噪声会增加1.4倍以上该无码技术属于二十世纪八十年代技术 - C/A码常规宽带有关伪距
日本测量设备公司，成立于1932年，日本东芝集团下属企业
GPS背景
徕卡于1968年推出了第一台商业用导航GPS----Magnavox，于1984年推出了测量型GPS----WM101，并于1994年收购了美国的Mangnavox公司。徕卡全程参与了美国军方GPS进展计划，最早推出有用型测量GPS，是快速静态、动态RTK技术的先驱。徕卡关于2008年的欧洲伽例略系统已经与中标公司加拿大洛瓦泰合作生产下一代芯片
国际知名品牌GPS接收机比较
点位更新率20Hz
时延< 秒
点位更新率10Hz
时延5Hz时秒
1Hz时秒
点位更新率10Hz
时延：暂无数据
点位更新率20Hz
时延：暂无数据
卫星高度角
10度角
由于智能跟踪技术的L2信号较强对低高度角卫星的信号获取能力明显较强
13度角
由于互相关技术的L2信号较弱造成对低高度角卫星的信号获取能力较差
不可互换
- 基站天线Zephyr Geodetic和流动站天线Zephyr不同
-?基站接收机不带内置电台而流动站接收机带内置电台
-? 仪器部件的故障原因无法现场判断，必须整机送修，外业工作无法继续
模块化设计可互换
-?基站和流动站均用带内置电台的接收机，但必须插拔终端，重新设置接收机后，才能互换
-?? 设备高度集成，任何故障都必须整机送修。
10度角
通过跟踪地平线上可视的GPS卫星来尽可能多的获得观测冗余度。
15度。
UNAVCO在2000年1月的测试报告中证实其15度角以下的跟踪能力很差。
流动站重量
接收机/终端重量
天线重量
终端重量
全杆作业杆上设备总重量
全部设备总重量
接收机重总重量
全部设备总重量
接收模块：
美国着名导航GPS设备公司，成立于1980年，在美国上市
法国着名的高精度无线电定位设备公司，成立于1970年代。
日本测量设备公司，成立于1932年，日本东芝集团下属企业
GPS背景
徕卡于1968年推出了第一台商业用导航GPS----Magnavox，于1984年推出了测量型GPS----WM101，并于1994年收购了美国的Mangnavox公司。徕卡全程参与了美国军方GPS发展计划，最早推出实用型测量GPS，是快速静态、动态RTK技术的先驱。徕卡对于2008年的欧洲伽例略系统已经和中标公司加拿大洛瓦泰合作生产下一代芯片
第7章GPS接收机及其电路
可以计算三种不同的测量值： 伪距、Δ距离（有时称做Δ伪距）
和积分多普勒频移。所希望的测量值和解调后的导航消息数据
送至基带处理器。基带处理器对接收机信号的截获、跟踪和数
据采集进行控制，并处理接收机的测量值形成PVT解。在一些应
用中， 也可用专门的微处理器同时完成PVT的计算和相关联的
导航功能。
第7章 GPS接收机及其电路 7.1.3 数字GPS
μA
电池备用模式
峰到峰的纹波
100
mV
运行模式
信号捕获性能
水平方向精确性
9.7
m
2DRMX
速度精确性
0.06
m/s
1Sigma
差分 GPS 精确性
＜1
m
2DRMS
数据更新速率分辨率
1
s
时间标记
1
s
1s±100ns（1Sigma）
串行数据输出协议
二进制，NMEA-0183
置放大器组成。天线为右圆极化（RHCP）形式，典型的覆盖角 是160°，其增益变化在天顶约为2.5 dBic，在仰角为10°时接 近于1（RHCP天线的单位增益也可以用全向圆极天线表示为0 dBic=0 dB），在10°以下增益一般变为负的。由于卫星信号是 RHCP形式，适合于用圆锥螺旋天线或其变形（如定向天线、 偶极子天线、微带天线、螺旋天线等）进行接收。同时在L1和 L2波段上跟踪P（Y）码的GPS接收机需要同时在两个频率上具 有20.46 MHz的带宽。如果GPS接收机只跟踪L1波段上的C/A码， 天线（和接收机）在飞机上倾向于使用薄剖面、低空气阻力的 片状天线，而陆上运载体（如汽车）可使用较大外形的天线。
7.2.2第R7F章80G0P9的S接主收要机性及能其指电标路
第七章 GPS接收机选择与检验
第七章GPS接收机选择与检验GPS卫星信号接收机，是GPS导航卫星的用户关键设备，是实现GPS卫星导航定位的终端仪器。
它是一种能够接收、跟踪、变换和测量GPS卫星导航定位信号的无线电接收设备，既具有常用无线电接收设备的共性，又具有捕获、跟踪和处理卫星微弱信号的特性。
本章针对GPS信号接收机的特性，论述了GPS信号接收机的基本结构原理和GPS卫星接收机的选用与基本性能检验。
同时、简要介绍了依据当前国际上GPS接收机的发展现状和我国拥有GPS接收机的实际情况， GPS卫星信号接收机类型的测量型与GPS接收机选择。
第一节GPS接收机的结构原理1 GPS接收机的基本结构GPS接收机主要由GPS接收机天线单元、GPS接收机主机单元和电源三部组成。
天线单元的主要功能是将GPS卫星信号非常微弱的电磁波转化为电流，并对这种信号电流进行放大和变频处理。
而接收机单元的主要功能是对经过放大和变频处理的信号电源进行跟踪、处理和测量，图7—1描述了GPS 信号接收机的基本结构。
图7-1 GPS接收机的基本结构如果把GPS接收机作为用户测量系统，那么按其构成部分的性质和功能，可分为硬件部分和软件部分。
硬件部分，主要系指上述天线单元、接收单元的硬件设备。
而软件部分是支持接收机硬件实现其功能，并完成各种导航与定位任务的重要条件。
一般来说，软件包括内软件和外软件。
所谓内软件是指诸如控制接收机信号通道按时序对各卫星信号进行量测的软件以及内存或固化在中央处理器中的自动操作程序等。
这类软件已和接收机融为一体。
而外软件主要是指观测数据后处理的软件系统，这种软件一般以磁盘方式提供。
如果无特别说明，通常所说接收设备的软件均指后处理软件系统。
软件部分是构成现代GPS测量系统的重要组成部分之一。
一个功能齐全、品质良好的软件，不仅能方便用户使用，满足用户的各方面要求，而且对于改善定位精度，提高作业效率和开拓新的应用144领域都具有重要意义。
所以，软件的质量与功能已成为反映现代GPS测量系统先进水平的一个重要标志。
无人机环境下不同GPS接收机性能比较
测量 型板卡 和 ＪｖｄＧ 一０ ａａ Ｋ８ Ｒ型 高动 态 测 量 型 板 卡 封闭 的工程化接 收机作 为本 方案 的 比对接 收机 。为
了更好地 检测接 收机性 能 ， 采用 “ 基 线 ” 零 测试 方法
进行 测试 ＿ ， ｌ 即采 用“ Ｊ 功率 分配器 ” 简称 功分器 ） （ 将
接 收机 的性 能进行 了 比较 并 设计 了飞 行方 案 ， 获 对
得 的 Ｇ Ｓ数据 处理结 果进 行 了分 析 。 Ｐ
２ 方案设计
选取 Ｎ ｖ ｔ Ｅ ｒＰｋＶ １ 型 高精度 ｏＡｅ Ｏ ＭＶ Ｐｏａ．３Ｌ ｌ
收 稿 日期 ：０ ９０ ．３ ２０ －５１
数据进行处理， 包括 ３ 个原始测量数据的随机误差 统计 、 数据处理 软件处 理结 果 的比对分析 等 。
族。
图 １ 功分 器 连 接 示 意 图
Ｌ ｏＨａ ｉｇ＇ ａｄＬｕＧ ａ ｇ ｎ ｕ ｉ ｎ ｎ ｉ ｕ ｎｊ ｙ ｕ
／ ） ｅｉ ｎｔｕｅｏ ｒｃｉ ｎ ｏ ｕ ｉ ｔ ｎ ｅ ｎ ｌ ｙ Ｂ ｉｎ １０ ９ ＼ １ Ｂ ｉ ｇＩｓ ｔ Ｔａｋｎ ａ ｄＣ ｍｍ ｎｃ ｉ ｓＴｃ ｏ ｇ ， ｅｉ ｊ ｎ ｉｔ ｆ ｇ ａｏ ｈ ｏ ｊ ｇ ０ ０ ４
同一天线输出信号分成功率、 相位相同的两路信号 送 到接 收机 （ １ ； 图 ） 另外 ， 取 Ｈ－０型 无人 机作 为 选 ７
飞行 载体 ， 并在无 人 机 的航 路规 划 上 进行 了特别 设 计， 加入 了小半径 盘旋 、 迅速爬 升和迅 速下 降等高机 动 飞行 ， 样更利 于对 接 收 机 的性 能 进行 检 测与 比 这 对分 析 ， 无人 机原 形见 图 ２ 。飞 行结 束后 ， 获取 的 对
测地型GPS接收机校准规范 (JJF1118-2004)
抗干扰型； 按应用分类：手持型、车载型、测量型、机载型、弹载型。
GPS系统地面监控部分：
主控站，设在美国本土Falcon空军基地；
3个注入站，设在大西洋、印度洋、太平洋岛屿基地；
5个监控站，设在主控站、夏威夷、北太平洋、印度洋、大西 洋岛屿。
在检定场的基线点上设置参考站接收机，连通电台后，在距离参考站 500m-1000m处视野开阔的地点设置流动站接收机，遮蔽接收机天线，使其 接不到任何卫星信号，撤出遮蔽时记录时间t3，观察仪器屏幕，首次显示固 定解时记录时间t4,RTK锁星时间 T动=t4-t3
6.3内部噪声水平
定义：接收机内部电路引起的基线误差。性质：随机误差 零基线测量法(CH8016-1995) 主要设备：功分器 or 转发器 规程要求观测60min～90min，基线长≤1mm
实质是误差放大因子，或者精度稀释因子。
定位误差 ：Δ=DOP ·σ0
， σ0 —— 测距误差
水平定位误差： ΔH=HDOP ·σ0 垂直定位误差： ΔV=VDOP ·σ0 空间位置误差： ΔP=PDOP ·σ0 时间测定误差： ΔT=TDOP ·σ0 时空合成误差： ΔG=GDOP ·σ0
C/A码定位SPS标准定位服务: σ0 =30m ～100m P码定位服务： σ0 =5m～10m
5、校准条件——装置的组成和要求
（1）功分器，1入多出，功率、相位均匀； （2）超短基线，0.2m～24m，长度标准偏差s超≤1mm； （3）短基线，24m ～ 2000m，长度标准偏差s短≤1mm +1×10-6D （4）中长基线，2km ～ 30km,长度标准偏差s中≤3mm +0.01×10-6D
GPS接收机的灵敏度分析
1GPS接收机的灵敏度定义随着GPS应用范围的不断扩展，业界对GPS接收机的灵敏度要求也越来越高，高灵敏度的接收性能可以令接收机在室内或其它卫星信号较弱的场景下仍然能够实现定位和跟踪，大大拓展了GPS的使用范围。
作为GPS接收机最为重要的性能指标之一，高灵敏度一直是各个GPS接收模块孜孜以求的目标。
对于GPS接收系统而言，灵敏度指标包括多个场景下的指标，分别为：跟踪灵敏度、捕获灵敏度、初始启动灵敏度。
目前业界已经可以实现跟踪灵敏度在-160dBm以下的接收机，同时，初始启动的灵敏度和捕获灵敏度也分别可以到达-142dBm和-148dBm以下。
GPS接收机首先需要完成对卫星信号的捕获，完成捕获所需要的最低信号强度为捕获灵敏度；在捕获之后能够维持对卫星信号跟踪所需要的最低信号强度为跟踪灵敏度。
为了实现定位，GPS接收机还需要解调GPS卫星发送的导航电文，相应的，解调导航电文所需要的最低信号强度为初始启动灵敏度。
根据上述定义可知，跟踪灵敏度最高，捕获灵敏度次之，初始启动灵敏度最差。
2GPS接收模块的灵敏度性能分析从系统级的观点来看，GPS接收机的灵敏度主要由两个方面决定：一是接收机前端整个信号通路的增益及噪声性能，二是基带局部的算法性能。
其中，接收机前端决定了接收信号到达基带局部时的信噪比，而基带算法则决定了解调、捕获、跟踪过程所能容忍的最小信噪比。
2.1接收机前端电路性能对灵敏度的影响GPS信号是从距地面20000km的LEO〔Low Earth Orbit，低轨道卫星〕卫星上发送到地面上来的，其L1频段〔fL1=1575.42MHz〕自由空间衰减为：按照GPS系统设计指标，L1频段的C/A码信号的发射EIRP〔Effective Isotropic RadiatedPower，有效通量密度〕为P=478.63W〔26.8dBw〕([1][2])，假设大气层衰减为A=2.0dB，则 GPS系统L1频段C/A码信号到达地面的强度为：GPS ICD〔Interface Control Document，接口控制文档〕文件〔[3]〕中给出的GPS系L1频段C/A码信号强度最小值为-160dBw，和上述结果一致。
GPS原理与接收机设计
第3章GPS卫星轨道的理论和计算我们从第1章了解到，GPS接收机实现定位不但需要有足够数目的可见卫星，而且还要知道这些卫星在空间的准确位置。
为了确定卫星在某一时刻的空间位置，我们必须首先介绍GPS领域经常涉及的空间坐标系。
3.1节将介绍各种空间坐标系及其坐标变换，其重点是WGS-84地心地固坐标系；3.2节将讲解GPS时间系统和与之有关的协调时间时和相对论效应，再简单描述GPS接收机上的晶体振荡器的工作原理及其特性；3.3节将探讨GPS卫星在无摄状态下和开普勒轨道参数，然后介绍GPS卫星播发的星历参数；3.4节将通过一个具体例子详细讲解如何依据卫星星历参数来计算卫星的空间位置；3.5节将继续3.4节中的例子，详细讲解如何利用卫星星历参数来计算卫星的运行速度；最后，3.6节将指出可用来减少计算量的文献轨道插值算法，并给出卫星运动的加速度计算公式。
3.1 空间坐标系我们通常用一个物体在某个空间坐标系中的坐标来描述该物体在空间的位置。
GPS领域经常涉及的空间坐标系统，通常可以分为惯性坐标系和地球坐标系两大类，不同的坐标系对于描述GPS卫星和用户的空间位置有着不同的特点。
为了便于描述空间坐标系统，我们首先介绍几个地理术语。
在如图3.1所示的地球自转示意图中，地球自转轴与地球表面的两个交点称为南极和北极，两者统称为地级。
通过地球质心O（及地心）并与地球自转轴垂直的平面称为赤道面，赤道面与地球表面相交的大圆叫赤道。
包含地球自转轴的任何一个平面都叫子午面，子午面与地球表面相交的大圆叫子午圈，而时圈是以南极和北极为端点的半个子午圈。
图3.1 地心直角惯性坐标系地球不仅自转，而且围绕太阳公转。
地球饶太阳公转的轨道平面与地球表面相交的大圆称为黄道。
在地球上的观测者看来，黄道是太阳相当于地球做的运动轨道在地球表面上的投影。
黄道面与赤道面之间约23.5°的夹角称为黄赤交角，而通过地心且与黄道面垂直的直线跟地球表面的两个交点分别称为南黄极和北黄极。
GPS接收机技术规格
质量保证与售后服务
1
质量保证：投标人应保证所提供的设备达到本技术需求中所提出的各项要求，并且是最新生产且未被使用过的全新产品，同时具有在中国境内的合法使用权。
2
售后服务：24小时响应，接到用户通知后12小时内能够达到现场并解决相关问题，供应商投标时提供类似案例，熟悉产品的技术特点，提供完善的售后服务与培训。
2
通道数：550通道以上
3
同时跟踪卫星数量：240颗以上
4
置信度：RTK解状态持续检核，99.99%
5
倾斜测量：惯性测量系统（IMU）与GNSS天线技术完全融合，倾斜功能不受电磁干扰，无需校准，无需整平，自动补偿，开机即可使用倾斜测量
6
智能天线技术：天线能够自动适应测量作业环境的变化，根据天线在作业环境中跟踪到的GNSS卫星信号(跟踪卫星/信号质量)的变化和RTK改正数自动选择最好的卫星组合、自动切换最佳的差分改正数据，可全地形、全天候、全领域作业,以最快的速度获取最精确和最可靠的测量定位结果
6
按键和LED指示灯：开关键和功能键, 8个LED状态指示灯
7
网页服务器：丰富的状态信息和配置选项
8
存储：可插拔SD卡, 8 GB
9
静态数据记录：MDB原始数据，最大速率20 Hz
10
防水防尘：IP68
五
控制手薄
1
操作系统：Windows EC7
2
处理器：TI OMAP4430 1GHz Dual-core ARM®Cortex™-A9 MPCore™
2
售后服务：24小时响应，接到用户通知后12小时内能够达到现场并解决相关问题，供应商投标时提供类似案例，熟悉产品的技术特点，提供完善的售后服务与培训。
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内部电池 5.5小时，时间随温度变化
接收
接收
<10s（一般情况下）
单/多基站最短时间10s+0.5×基线长 度，以km为单位，最长30km
CMR+、RTCM2.1 、RTCM2.3、 CMRⅡ、CMR+、RTCM2.1 、RTCM2.3、 RTCM3.0、RTCM3.1输入和输出； RTCM3.0、输入和输出；14NMEA输出， 16NMEA输出，GSOF和RT17输出 GSOF和RT17输出
厂商
接收机类型
接收机
单/双频 一体机/分体机 通道数 使用的芯片 支持的卫星及可接收的信号 内存大小 内置电池工作时间 内置电台
初始化时间 差分数据格式 通讯接口 蓝牙有无 重量 尺寸 防水/防尘 撞击 标配（使用的控制器） 与控制器相对应的软件及软 件版本要求
控制器
精度
再注：红色字符表示部分为 付费选项。
Trimble GPS
5700Ⅱ
5800Ⅱ
双频 分体
24通道
双频 分体
24通道
GPS: L1单频C/A码，L1/L2全周载 GPS: L1 C/A码，L1/L2全周载波。支持 波。支持SBAS WAAS/EGNOS。 WAAS/EGNOS。
256MB CF存储卡（最高可升级到 2G）
2MB
10小时后处理；6-8小时RTK（用 两个2.4Ah电池）
1.31kg（带内部电池、内部无线电、标 准甚高频天线）。3.57kg（整个RTK流动 站，包括电池、测杆、ACU控制器和托 座）
13.5cm×8.5cm×24cm
19cm宽×10cm高（包括接头）
IP67防尘，短时浸入水下1m不损 坏
IP67防尘，短时浸入水下1m不损坏
可经受1m高度跌落在混凝土表面 非工作时，可经受2m高测杆处跌落
TCM3.0、RTCM3.1输入和输出；16NMEA RTCM3.0、RTCM3.1输入和输出；16NMEA输
输出，GSOF、RT17和RT27输出
出，GSOF、RT17输出
一个串口（7针Lemo），一个RS-232串 口(Dsub9针)
2个外接电源端口，2个内接电源端口，3 个串行端口；支持GSM/GPRS/CDPD调制解 调器进行RTK和VRSR操作
一个外接电源端口、RS232串行端 口、USB和外接的SMB型GPS天线连 接器 无 0.62kg（含内置电池）
9.5cm×4.4cm×24.2cm IP6×防沙尘，IP7×防水 可经受1m高度跌落在水泥表面 Recon Trimble Digital Fieldbook
Recon：
R4
R5
双频双星 分体 72通道
有
无
1.34kg（带内置电池、内置无线调制 解调器、标准UHF天线）。3.70kg（整 个RTK流动站，包括电池、标杆、控制 器和托架）
1.5kg（带内置电池、内置电台、标准UHF 天线）。3.70kg（整个RTK流动站，包括 电池、测杆、控制器和托架）
R3
分体 72通道
双频
单频 分体 12通道
Maxwell GPS芯片
GPS：GPS: L1 C/A码，L1/L2全周载波。 GPS: L1 C/A码，L1全波长载波。
支持WAAS/EGNOS。
支持WAAS/EGNOS。
64MB 充满电时，可工作8小时
无
ppm 竖直20mm+1ppm
仅有快速静态与PPK测量模式
Maxwell5 GNSS芯片
双频双星 分体 72通道
Maxwell GNSS芯片
GPS（L1C/A码、L2E-追踪L2P的一种方 GPS（L1C/A码、L2C、L1/L2全周载波）、 法）、GLONASS（L1C/A、L1P、L2C/A- GLONASS（L1C/A、L1P、L2P、L1/L2全周 仅GLONASS M、L2P）、SBAS（L1C/A） 载波）、SBAS WAAS/EGNOS。
TSC2
Trimble Survey Controller V12.20或以上
TSC2
Trimble Survey Controller V12.20或 以上
TSC2：
TSC2
静态——水平5mm+0.5ppm 竖直5mm+1ppm ；动态——水平10mm+1ppm 竖直20mm+1ppm
5800 Model 3=R4
2个外接电源端口，2个内接电源 端口，3个串行端口；支持 GSM/GPRS/CDPD调制解调器进行 RTK和VRSR操作
无
一个串口（7针Lemo），一个RS-232串口 (Dsub9针)
有
1.5kg（带内置电池、内置电台、 内置充电器和标准UHF天线）。 4kg以下（整个RTK流动站，包括 使用7小时的电池、测杆、控制器 和支架）
KANQ GNSS
eFix R2
双频，多星多模 一体机 72通道
Novtel双频芯片
L1 C/A、L2 P(Y)、L2C、L1 和 L2 载波相位，WAAS、EGNOS 、MSAS，同步跟踪 L1 C/A、L1 P、L2 C/A（仅限于 GLONASS M）和 L2P， 1 Hz、2 Hz、5 Hz、10 Hz、20Hz 定位输出 （默认 5Hz）
无
静态、快速静态精度（外置天线）平面：±(2.5＋1×10-6 D) mm 高程：±(5＋1×10-6 D) mm
RTK 定位精度（外置天线）：平面：±(10＋1×10-6 D) mm高 程：±(20＋1×10-6 D) mm
RTK 定位精度（内置天线）：平面：±(20＋1×10-6 D) mm高 程：±(30＋1×10-6 D) mm
11MB
256MB CF存储卡（最高可升级到2G）
450M接收选件：5.8小时；450M收发选 件：3.710小时后处理；6-8小时RTK（用两个 2.4Ah电池）
接收/发射选项
接收
<25s
<10s
CMRx、CMR+、RTCM2.1 、RTCM2.3、 CMRx、CMR+、RTCM2.1 、RTCM2.3、
机身内存512M，标配（2G）支持TF卡无限扩展
电池充满点后，能连续工作12小时
无
<15S CMR+，RTCM2.1,RTCM2.3,RTCM3.0,RTCM3.1 <15S 无 1300g 22*9*5cm 工业级三防产品，等级IP67 可经受1.5m混凝土地面摔落 无 eFix R2 GeoPac