全球定位系统
全球定位系统(GPS)是一个基于卫星的导航系统。它彻底改变了导航和位置定位。主要用于定位、导航、监控和测量应用。
卫星导航的主要优势是实时定位和时间同步。这就是为什么卫星导航系统已成为大多数应用中不可或缺的一部分，其中移动性是关键参数。
一个完整的GPS空间段包含24颗中地球轨道(MEO)卫星。这些卫星被分成六组，每组包含四颗卫星。四颗卫星一组被称为一个星座。任何两个相邻星座在经度上相隔60度。
每颗卫星的轨道周期大约为十二小时。因此，所有卫星每天绕地球旋转两次。任何时候，GPS接收机都能接收到至少四颗卫星的信号。
GPS代码和服务
每个GPS卫星传输两个信号，L1和L2具有不同的频率。三边测量法是查找GPS接收机位置（纬度、经度、海拔）的一种简单方法。使用此方法，可以根据三个已知点测量未知点的位置。
GPS代码
以下是两种类型的GPS代码。
- 粗码或C/A码
- 精密码或P码
L1信号用1.023 Mbps伪随机比特序列调制。此代码称为粗码或C/A码，供公众使用。
L2信号用10.23 Mbps伪随机比特序列调制。此代码称为精密码或P码，用于军事定位系统。通常，此P码以加密格式传输，称为Y码。
与C/A码相比，P码的测量精度更高，因为P码的比特率高于C/A码的比特率。
GPS服务
以下是GPS提供的两种服务。
- 精密定位服务 (PPS)
- 标准定位服务 (SPS)
PPS接收机跟踪两个信号L1和L2上的C/A码和P码。Y码在接收机处被解密以获得P码。
SPS接收机仅跟踪L1信号上的C/A码。
GPS接收机
在GPS系统中，卫星到用户的传输仅为单向传输。因此，单个用户不需要发射机，只需要一个GPS接收机。它主要用于查找物体的精确位置。它通过使用从卫星接收到的信号来执行此任务。
下图显示了GPS接收机的框图。
下面提到了GPS接收机中每个模块的功能。
接收天线接收卫星信号。它主要是一个圆极化天线。
低噪声放大器 (LNA) 放大微弱的接收信号。
下变频器将接收信号的频率转换为中频 (IF) 信号。
中频放大器放大中频 (IF) 信号。
ADC (模数转换器) 将从中频放大器获得的模拟信号转换为数字信号。假设采样和量化模块也存在于ADC中。
DSP (数字信号处理器) 生成C/A码。
微处理器计算位置并提供定时信号以控制其他数字模块的操作。它将有用的信息发送到显示单元以便在屏幕上显示。