衛(wèi)星定位接收機(jī)原理

目錄：4.1衛(wèi)星定位接收機(jī)組成與分類

4.2接收機(jī)的射頻部分組成及工作原理

4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

4.5定位導(dǎo)航解算方法

4.6衛(wèi)星導(dǎo)航軟件接收機(jī)原理和架構(gòu)

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院1第1頁/共127頁4.1衛(wèi)星定位接收機(jī)組成與分類

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院2分類第2頁/共127頁4.1衛(wèi)星定位接收機(jī)組成與分類

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院3(1)導(dǎo)航型接收機(jī)主要用于對運(yùn)動物體的定位與導(dǎo)航，可以實(shí)時給出用戶的位置和速度。通常用民碼(如GPS的C/A碼)進(jìn)行偽距測量，單點(diǎn)實(shí)時定位精度較低，一般為±10m。價格相對便宜，應(yīng)用廣泛。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，可進(jìn)一步分為：車載型接收機(jī)、航海型接收機(jī)、航空型接收機(jī)和星載型接收機(jī)。按工作場景來分，分為三類：第3頁/共127頁4.1衛(wèi)星定位接收機(jī)組成與分類2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院4主要用于定位精度要求較高的工程領(lǐng)域，如精密大地測量和精密工程測量。通常采用載波相位測量值進(jìn)行相對定位，定位精度很高，能達(dá)到厘米級。結(jié)構(gòu)和較為復(fù)雜，價格相對較貴。主要用于提供高精度的時間服務(wù)和頻率控制。通過利用導(dǎo)航衛(wèi)星提供的高精度時間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行授時，通常用于天文臺及無線通信中時間同步。例如：基于CDMA體制移動通信系統(tǒng)，就是通過GPS所提供的時間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全網(wǎng)授時的。(3)授時型接收機(jī)(2)測量型接收機(jī)第4頁/共127頁4.1衛(wèi)星定位接收機(jī)組成與分類

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院5只能接收單一頻點(diǎn)的GNSS導(dǎo)航信號，例如，GPSL1單頻定位接收機(jī)只能接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的L1頻點(diǎn)的導(dǎo)航信號，而不能接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的其它頻點(diǎn)上的導(dǎo)航信號。GNSS單頻接收機(jī)不能有效消除電離層延遲對導(dǎo)航信號傳輸?shù)挠绊?。單頻接收機(jī)通常適用于短基線(一般小于15km)的精密定位。能夠同時接收兩個頻點(diǎn)上的GNSS導(dǎo)航信號。例如，GPS雙頻接收機(jī)可以同時接收GPS衛(wèi)星的L1頻點(diǎn)和L2頻點(diǎn)。GNSS雙頻接收機(jī)能夠利用電離層對兩個頻點(diǎn)導(dǎo)航信號傳輸時延的不同，有效消除電離層延遲對定位結(jié)果造成的影響。GNSS雙頻接收機(jī)可用于基線長達(dá)幾千公里的精密定位。按工作頻率來分，分為兩類：單頻接收機(jī)(2)雙頻接收機(jī)第5頁/共127頁4.1衛(wèi)星定位接收機(jī)組成與分類

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院6導(dǎo)航定位接收機(jī)只能接收來自某一特定衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的導(dǎo)航信號，而不能接收其它衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的信號。例如：GPS單模接收機(jī)只能接收和處理來自GPS衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航信號，而不能接收和處理來自Galileo、GLONASS和BeiDou等衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的導(dǎo)航信號。衛(wèi)星導(dǎo)航定位發(fā)展初期，只有GPS一個衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，因而所有的接收機(jī)都是單模的，但是隨著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多樣化發(fā)展，單模接收機(jī)正逐漸被能夠接收多個衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)信號的多模接收機(jī)所取代。按接收機(jī)對不同衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的兼容性來分，可分為兩類：(1)單模接收機(jī)第6頁/共127頁4.1衛(wèi)星定位接收機(jī)組成與分類

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院7利用兩個或者多個衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行定位，將兩個或者多個導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星當(dāng)作一個系統(tǒng)來使用。增加了衛(wèi)星的數(shù)量，大大提高了接收機(jī)的導(dǎo)航定位精度及可用性、連續(xù)性。這些優(yōu)點(diǎn)使雙模或多模接收機(jī)成為GNSS接收機(jī)研發(fā)的一個主要發(fā)展方向。目前，世界上已經(jīng)有很多接收機(jī)生產(chǎn)廠家設(shè)計并生產(chǎn)了這種能夠兼容多種衛(wèi)星定位系統(tǒng)的多模接收機(jī)，例如GPS/GLONASS雙模接收機(jī)、GPS/Galileo雙模接收機(jī)等。我國的東方聯(lián)星公司已經(jīng)推出了能夠同時兼容GPS、BeiDou和GLONASS三種衛(wèi)星定位系統(tǒng)的多模接收機(jī)產(chǎn)品CNS100-B1B3GG，該產(chǎn)品支持三系統(tǒng)聯(lián)合定位、雙系統(tǒng)聯(lián)合定位及單系統(tǒng)定位等多種模式，并同時接收四個頻點(diǎn)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號。(2)多模接收機(jī)第7頁/共127頁4.1衛(wèi)星定位接收機(jī)組成與分類

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院8按定位接收機(jī)的通道數(shù)來分類，可分為兩類：只包含有一個接收機(jī)通道，通過接收機(jī)內(nèi)部的定時控制機(jī)制，用一個接收機(jī)通道轉(zhuǎn)換完成捕獲、跟蹤和提取來自不同GNSS衛(wèi)星的導(dǎo)航信號，進(jìn)而完成定位，也稱為序貫跟蹤通道接收機(jī)。隨著用戶對導(dǎo)航定位實(shí)時性要求的越來越高，單通道接收機(jī)已經(jīng)不能滿足大多數(shù)應(yīng)用需求，因而，目前的接收機(jī)幾乎都是多通道接收機(jī)。(1)單通道接收機(jī)第8頁/共127頁4.1衛(wèi)星定位接收機(jī)組成與分類

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院9一般都包含至少4個以上的接收機(jī)通道，能夠同時捕獲、跟蹤和處理至少4顆以上衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航信號。目前大多數(shù)接收機(jī)都是多通道接收機(jī)，并且接收機(jī)通道數(shù)都在12個以上，能夠同時處理接收到的12顆衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航信號。具有較好的實(shí)時性，能夠滿足對導(dǎo)航定位的實(shí)時性要求較高的應(yīng)用需求。硬件結(jié)構(gòu)要比單通道接收機(jī)復(fù)雜，也被稱為平行跟蹤通道接收機(jī)。(2)多通道接收機(jī)第9頁/共127頁4.1衛(wèi)星定位接收機(jī)組成與分類

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院10相關(guān)型接收機(jī)——指的是偽碼相關(guān)型接收機(jī)，通過偽隨機(jī)碼的互相關(guān)處理實(shí)現(xiàn)對擴(kuò)頻碼的解擴(kuò)，并提取出導(dǎo)航信息，進(jìn)而得到偽距觀測值，完成位置的計算。(2)平方型接收機(jī)——利用對載波信號的平方處理去掉導(dǎo)航信號中的調(diào)制信號，恢復(fù)完整的載波信號，進(jìn)而通過載波相位計測定接收機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的載波信號與接收到的載波信號之間的相位差，得到偽距觀測值。(3)混合型接收機(jī)——混合型接收機(jī)是綜合了相關(guān)型接收機(jī)和平方型接收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，既可以通過碼相位的測量得到偽距，也可以通過載波相位測量得到偽距。按接收機(jī)工作原理來分，可分為三類：第10頁/共127頁4.1衛(wèi)星定位接收機(jī)組成與分類

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院11硬件接收機(jī)——衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)的天線、射頻前端、信號處理、信息提取和定位解算等所有功能模塊都是基于硬件來實(shí)現(xiàn)的，并且隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，這類硬件接收機(jī)模塊越來越小型化，并且定位實(shí)時性較高。傳統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)都是硬件接收機(jī)。按衛(wèi)星定位接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式，可分為兩類：(2)軟件接收機(jī)——衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)的天線和射頻前端部分用硬件實(shí)現(xiàn)，而后續(xù)的捕獲、跟蹤等信號處理部分以及后面的信息提取和導(dǎo)航定位解算部分都是通過軟件無線電技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。

便于高性能GNSS接收機(jī)的研發(fā)，可很方便地將所開發(fā)的高性能捕獲、跟蹤和位置解算算法移植到軟件接收機(jī)平臺上，進(jìn)行相關(guān)的測試。

通常軟件接收機(jī)的實(shí)時工作性能要比硬件接收機(jī)差。第11頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院124.1衛(wèi)星定位接收機(jī)組成與分類

第12頁/共127頁4.1衛(wèi)星定位接收機(jī)組成與分類

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院13模塊：天線和射頻（RF）前端處理；基帶數(shù)字信號處理；定位導(dǎo)航解算；功能：接收導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航信號，并經(jīng)過基于硬件或者軟件的信號處理和信息處理，給出用戶位置（P）、速度（V）和時間（T）信息。衛(wèi)星定位接收機(jī)第13頁/共127頁目錄：4.1衛(wèi)星定位接收機(jī)組成與分類

4.2接收機(jī)的射頻部分組成及工作原理

4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

4.5定位導(dǎo)航解算方法

4.6衛(wèi)星導(dǎo)航軟件接收機(jī)原理和架構(gòu)

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院14第14頁/共127頁天線(1/8)2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院15信號：為保證定位解算時能夠同時利用高仰角和低仰角衛(wèi)星信號，天線設(shè)計應(yīng)具有較寬的空間角，接收盡可能多的衛(wèi)星信號。考慮地物遮擋等因素，一般要求天線能夠接收仰角高于5°的所有衛(wèi)星信號。注意：仰角為90°的衛(wèi)星與仰角為0°的衛(wèi)星距離接收機(jī)的距離不同，這種距離差異，在不同地點(diǎn)對同一顆衛(wèi)星的觀測會有所不同，信號強(qiáng)度相差約2.1dB。系統(tǒng)設(shè)計需要在選擇接收衛(wèi)星數(shù)量和系統(tǒng)抗干擾性間進(jìn)行權(quán)衡。干擾：由于對衛(wèi)星定位接收機(jī)的干擾信號大多來自于地面，仰角較低，有時要采用較窄的空間角以避免干擾。第15頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院16遠(yuǎn)近效應(yīng)：作為CDMA系統(tǒng)的一種，希望接收到的所有衛(wèi)星的信號強(qiáng)度一致，以避免互相關(guān)干擾，因此定位衛(wèi)星的發(fā)射天線在設(shè)計時就適當(dāng)?shù)臏p小了中心方向上的增益，使其略小于周邊增益。系統(tǒng)設(shè)計需要在選擇接收衛(wèi)星數(shù)量和系統(tǒng)抗干擾性間進(jìn)行權(quán)衡。GPS系統(tǒng)：在地面仰角為5°，40°，90°方向上，衛(wèi)星發(fā)射天線的增益分別為12.1dB，12.9dB和10.2dB左右，綜合發(fā)射增益和傳播距離等因素后，當(dāng)?shù)孛嬗^測仰角為40°左右時接收到的信號強(qiáng)度最大。天線(2/8)

第16頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院17對于無線信道，多徑效應(yīng)是造成信號失真的重要原因，對于衛(wèi)星定位系統(tǒng)而言，多徑效應(yīng)主要來自于地面對于信號的反射。影響接收機(jī)環(huán)路特性。多徑效應(yīng)的影響：為了應(yīng)對多徑效應(yīng)影響，在天線設(shè)計方面有兩種手段：（1）利用衛(wèi)星定位信號的極化特性。以GPS系統(tǒng)為例，GPS信號采用的是右旋圓極化波，而右旋圓極化波反射后會成為左旋圓極化波。通過這一特性，衛(wèi)星定位接收機(jī)中采用右旋圓極化天線則會對多徑信號產(chǎn)生較好地抑制。（2）由于多徑信號是由地物反射而來，所以其入射仰角較低，系統(tǒng)可以通過減小的天線后瓣，比如加入接地板等方式，來減小多徑信號的影響。由于衛(wèi)星定位信號的傳播路徑比較簡單，可以通過極化和入射方向等方式抑制多徑干擾，可使衛(wèi)星定位系統(tǒng)較普通的無線通信系統(tǒng)受多徑干擾的影響更小。天線設(shè)計方面的手段：天線(3/8)

第17頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院18有源天線指的是在天線的后端直接連接一個低噪聲放大器（LNA），而無源天線則是單純的天線。由于LNA屬于有源器件，所以有源天線需要饋電線路，以保證天線工作。注意：天線有無單獨(dú)的饋電線路不能夠作為判斷其是否是有源天線的依據(jù)，因?yàn)楹芏嘤性刺炀€是通過信號傳輸?shù)耐S電纜進(jìn)行饋電的，而且在這種情況下，連接有源天線的射頻前端也必需具有饋電能力，若將這種射頻前端直接連接到信號源等試驗(yàn)設(shè)備上，則會造成設(shè)備損壞。有源天線和無源天線：天線(4/8)

第18頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院19系統(tǒng)總的噪聲溫度主要取決于第一級器件的噪聲溫度以及第一級放大器的增益。第一級器件的噪聲越低，放大增益越高，系統(tǒng)總的噪聲就越低。天線(5/8)

第19頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院20無源天線：天線與放大器分離，中間存在一段饋線，饋線的噪聲將會完全的加入到系統(tǒng)總噪聲中去，饋線越長，系統(tǒng)噪聲越大。有源天線：放大器直接連接天線，避免了饋線帶來的噪聲影響，而且放大器較大的增益可以有效抑制后面各級電路的噪聲對系統(tǒng)的影響，同時為減少有源天線本身噪聲對系統(tǒng)的影響，天線后端連接的放大器要求較高，不僅要有很大的增益，而且還要具有較低的噪聲系數(shù)。系統(tǒng)整體：雖然有源天線在本身的噪聲抑制上不占優(yōu)勢，但其對于改善系統(tǒng)的整體性能是有幫助的。對于無源天線，在應(yīng)用中為降低系統(tǒng)的噪聲，而且考慮到接收到的衛(wèi)星定位信號本身非常微弱，其饋線長度一般不超過1m。天線(6/8)

第20頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院21阻抗匹配問題：高頻電路阻抗匹配問題格外重要，若兩個器件間阻抗不匹配則會導(dǎo)致信號在兩個器件間往復(fù)反射，無法有效并可靠的傳遞。不過在實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計中，阻抗問題并不需要設(shè)計者刻意設(shè)計，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化的器件都服從各自的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，天線常用的阻抗多為50Ω。體積：天線設(shè)計中一條簡單而又重要的規(guī)則就是，體積越大，性能越好，可以簡單地表達(dá)成如下的公式增益x帶寬÷

體積=常數(shù)衛(wèi)星定位接收機(jī)天線的體積也必然是朝著小型化方向發(fā)展，但是為提高增益，提高抗多徑能力，天線的尺寸通常會變大，結(jié)構(gòu)變的更復(fù)雜。天線(7/8)

第21頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院22目前比較流行的衛(wèi)星定位接收天線為四螺旋天線和貼片天線。具有體積較小，易集成的特點(diǎn)。貼片天線：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，而且具有良好的抗多徑能力，但其對低仰角衛(wèi)星信號的接收能力不強(qiáng)。四螺旋天線：靈敏度更高，而且對低仰角衛(wèi)星的接收能力更強(qiáng)，從而改善可見星的空間分布，提高定位精度，不過對多徑效應(yīng)的影響更加敏感。扼流圈天線：在抗多徑能力和低仰角衛(wèi)星的接收能力上都很出眾，但其體積限制了其在個人定位領(lǐng)域的應(yīng)用。衛(wèi)星定位接收天線有很多不同的構(gòu)造，比如單極，偶極，螺旋，微帶和扼流圈天線等.天線(8/8)

第22頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院23射頻前端：將天線采集到的射頻信號變換成為方便處理的數(shù)字中頻信號，結(jié)構(gòu)包括濾波器、放大器、混頻器、本地振蕩器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，射頻前端

第23頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院24為保證系統(tǒng)性能，系統(tǒng)需要射頻前端的噪聲小、功耗低、增益高，并且具有良好的線性特性。對于弱信號來講，噪聲對信號的影響更為顯著，而對于強(qiáng)信號來說，電路飽和以及系統(tǒng)的非線性問題對信號處理的影響較大。對于衛(wèi)星定位信號來說，信號強(qiáng)度很低，且信號強(qiáng)度變化范圍不大，這種信號特性，弱化了系統(tǒng)的非線性問題對信號處理的影響。能量消耗角度：由于射頻前端需要處理射頻信號，不可避免的要工作在較高的時鐘頻率之下，這使得射頻前端的耗電量高于接收機(jī)上其他任何部件。為降低射頻前端能耗，而不影響其在高頻區(qū)的工作性能，可通過降低芯片額定電壓或者采取合理的休眠策略等手段來減少耗電量。對射頻前端的要求：射頻前端

第24頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院25濾波器在射頻前端中，濾波過程是由分布在不同位置的多個濾波器綜合完成的。對于處在前端的濾波器而言，根據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)的噪聲計算公式，其噪聲越小，整個系統(tǒng)的噪聲越低。隨著信號處理的深入，信號的帶寬也會逐級變窄。減小信號的帶寬可以濾除更多的噪聲和干擾，而作為代價，衛(wèi)星定位信號中的高頻部分也將被濾除，這對后續(xù)的相關(guān)運(yùn)算會造成不利的影響。衛(wèi)星接收機(jī)中常用聲表面波（SAW）帶通濾波器（BPF），通帶響應(yīng)平穩(wěn)，通帶邊緣陡峭。對于處理微弱的衛(wèi)星定位信號而言，可以濾除各種干擾。缺點(diǎn)：不利于集成。射頻前端--濾波器

第25頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院26衛(wèi)星定位接收機(jī)天線后的首級器件可以選擇高增益的低噪聲放大器（LNA），或窄帶帶通濾波器。后者可使帶外的噪聲和干擾在放大之前濾除。前者可提供比后者低2~3dB的噪聲指數(shù)，但信號中可能存在的強(qiáng)干擾經(jīng)過放大后能使信號處理電路達(dá)到飽和，從而產(chǎn)生新的干擾。射頻前端的放大過程可能是由多級放大器共同完成的，對于各級放大器的增益，需要根據(jù)各器件的噪聲指數(shù)、功耗和飽和情況來綜合考慮。射頻前端--放大器(1/5)

第26頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院27對于LNA的增益，需要謹(jǐn)慎考慮：采用較高增益的LNA，可以更好的抑制混頻器的噪聲對系統(tǒng)的影響，但其功耗更大，并且存在使混頻器飽和的可能。采用較低增益的LNA，則需要使用低噪聲的混頻器，以減少系統(tǒng)噪聲，而低噪聲的混頻器一般需要使用幅值較大的本地振蕩器，這反而增加了混頻器的功耗，使得這種方案在功耗上不占有優(yōu)勢。射頻前端--放大器(2/5)

第27頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院28放大器總增益需要滿足的基本原則：使電壓信號充滿ADC的最大輸入電壓。GPS的

頻段信號到達(dá)地面的信號強(qiáng)度至少為-130dBm。接收機(jī)天線處的熱噪聲功率為：對于一般的衛(wèi)星定位接收機(jī)，噪聲基底一般在-110dBm~-120dBm之間，默認(rèn)值為=-111dBm（即290K=16.85℃下），噪聲強(qiáng)于GPS的

信號。射頻前端--放大器(3/5)

第28頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院29射頻前端--放大器(4/5)

第29頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院30由于衛(wèi)星定位接收機(jī)接收到的信號電平較低，無法直接使用ADC進(jìn)行采集，所以射頻前端電路中需要加入放大器對信號進(jìn)行放大，以匹配ADC的測量能力。由于信號完全淹沒在噪聲之下，所以放大器需要將噪聲的電平放大到ADC的最大量程處，而非將信號的電平放大到最大量程處。射頻前端--放大器(5/5)

第30頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院31混頻器是實(shí)現(xiàn)下變頻的核心部件。據(jù)結(jié)構(gòu)不同，既可使頻率降低，也可用來使頻率升高，在衛(wèi)星定位接收機(jī)中由于在射頻區(qū)內(nèi)采樣和放大信號會帶來較大的功耗和較高成本，為便于系統(tǒng)進(jìn)行信號處理，需要對信號進(jìn)行下變頻處理，因此采用的是的下變頻混頻器。中頻頻率選擇：要能夠容納足夠帶寬的衛(wèi)星定位信號，對于GPSL1信號來說，信號主峰寬度約為2MHz，則中頻信號的中心頻率至少要大于L1信號的單邊帶寬。較低的中頻頻率，有益于降低后續(xù)電路的成本和功耗。較高的中頻頻率，更有利于抑制鏡像頻率的干擾。同時更高的中頻頻率也會使更多的信號高頻分量進(jìn)入后續(xù)電路。當(dāng)GPS系統(tǒng)中頻頻率為4.309MHz時，大概有90%C/A碼信號能量可通過混頻器。射頻前端--混頻器/本地振蕩器

第31頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院32功能：把模擬信號轉(zhuǎn)化為適合后端進(jìn)行處理的數(shù)字中頻信號；采樣率選擇：需滿足奈奎斯特采樣定理，即采樣率必須高于信號最高頻率分量的兩倍，以防發(fā)生頻譜的混疊。帶通采樣：由于衛(wèi)星定位信號屬于帶通信號，所以在采樣率的選擇上不必大于最高頻率的兩倍，而是按照帶通采樣定理，大于信號帶寬B的兩倍即可。4.2.2.4模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC射頻前端--模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC(1/7)

第32頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院33實(shí)際采樣方式：衛(wèi)星定位接收機(jī)射頻前端的設(shè)計中，設(shè)計者一般通過采用過采樣的方式來使信號頻譜更加疏散，以減少信號混疊，方便濾波器的設(shè)計，從而提高信噪比。過采樣代價：系統(tǒng)功耗增加，同時對后端處理的運(yùn)算量和運(yùn)算速度也提出了更高的要求。針對上述的弊端，設(shè)計者可以采用變采樣的方式降低信號的采樣率。變采樣過程中首先要對信號進(jìn)行低通抗混疊濾波。此時信號已經(jīng)經(jīng)過數(shù)字化，而相對于模擬環(huán)境，低通抗混疊濾波更容易在數(shù)字環(huán)境下實(shí)現(xiàn)。濾波完成后再通過降采樣將信號的采樣率降低。射頻前端--模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC(2/7)

4.2.2.4模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC第33頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院34衛(wèi)星定位接收機(jī)中ADC采樣率不可以和信號擴(kuò)頻碼速率成整數(shù)倍關(guān)系。當(dāng)信號采樣率和碼速率成整數(shù)倍關(guān)系時，衛(wèi)星定位接收機(jī)將對一定的時間偏移量不敏感，因?yàn)樵谠摃r間偏移內(nèi)的采樣結(jié)果完全一樣，這將會導(dǎo)致定位精度的損失。對于非整倍數(shù)采樣，則不存在這一問題。在考慮系統(tǒng)采樣率和擴(kuò)頻碼速率的關(guān)系時需要考慮碼多普勒的影響。以GPS的L1信號為例，C/A碼的碼多普勒在6.32Hz以內(nèi)，則采樣率要避免與任何（

±6.32）Hz范圍內(nèi)的整數(shù)倍重合。射頻前端--模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC(3/7)

4.2.2.4模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC第34頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院35對ADC量化位數(shù)要求：ADC的量化位數(shù)與其分辨率相關(guān)。n位的ADC的分辨率為2n。量化位數(shù)增加，ADC分辨率增加，量化噪聲也會隨之降低。衛(wèi)星定位接收機(jī)ADC位數(shù)一般在1~4位之間。因?yàn)槔^續(xù)增加量化位數(shù)并不能帶來信噪比顯著的增加。以GPS的信號為例，在有限帶寬的情況下，一位ADC的量化誤差損耗約為3.5dB，兩位ADC的量化誤差損耗約為1.2dB，三位ADC的量化誤差損耗約為0.6dB。由于過多的量化位數(shù)會導(dǎo)致后續(xù)處理運(yùn)算量的增加，所以衛(wèi)星定位接收機(jī)的量化位數(shù)一般較低。射頻前端--模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC(4/7)

4.2.2.4模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC第35頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院36為有效利用有限的量化位數(shù)，必須讓信號時刻充滿ADC的最大量程。由于接收信號強(qiáng)度會隨著溫度和環(huán)境變化，所以在ADC前需加入自動增益控制（AGC）電路。衛(wèi)星定位接收機(jī)射頻前端的最后一級放大器件，AGC需要根據(jù)信號強(qiáng)度來調(diào)整增益。有些低端衛(wèi)星定位接收機(jī)采用一位量化的ADC，這種設(shè)計中并不需要。AGC問題：增加量化位數(shù)雖然不能在信噪比上有更顯著提高，但對提高信號的抗干擾能力有幫助。對于對抗干擾能力有特殊要求的衛(wèi)星定位接收機(jī)，可以考慮采用較多的量化位數(shù)。一般來說，干擾信號會比衛(wèi)星發(fā)出的衛(wèi)星定位信號強(qiáng)度大很多，如果量化位數(shù)較少，真正的衛(wèi)星定位信號可能會被淹沒在量化誤差中，無法恢復(fù)。如果采用較多量化位數(shù)，即便干擾信號充滿了ADC量程，真實(shí)信號也依然保留在采樣點(diǎn)中，后續(xù)電路中可以通過特殊的算法將真實(shí)信號恢復(fù)出來。抗干擾能力與量化位數(shù)的關(guān)系：射頻前端--模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC(5/7)

4.2.2.4模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC第36頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院374.2.2.4模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC射頻前端--模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC(6/7)

ADC主要參數(shù)：1）分辯率(Resolution)：指數(shù)字量變化一個最小量時模擬信號的變化量，定義為滿刻度與2n的比值。分辯率又稱精度，通常以數(shù)字信號的位數(shù)來表示。

2）轉(zhuǎn)換速率(ConversionRate)：指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需的時間的倒數(shù)。積分型AD的轉(zhuǎn)換時間是毫秒級屬低速AD，逐次比較型AD是微秒級屬中速AD，全并行/串并行型AD可達(dá)到納秒級。注意：采樣時間是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。為保證轉(zhuǎn)換的正確完成，采樣速率(SampleRate)必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。常用單位：ksps和Msps，表示每秒采樣千/百萬次（kilo/MillionSamplesperSecond）。

3）量化誤差(QuantizingError)：由于AD的有限分辯率而引起的誤差，即有限分辯率AD的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線與無限分辯率AD（理想AD）的轉(zhuǎn)移特性曲線（直線）之間的最大偏差。通常是1個或半個最小數(shù)字量的模擬變化量，表示為1LSB、1/2LSB。第37頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院384.2.2.4模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC射頻前端--模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC(7/7)

ADC主要參數(shù)：4）偏移誤差(OffsetError)：輸入信號為零時輸出信號不為零的值，可外接電位器調(diào)至最小。5）滿刻度誤差(FullScaleError)：滿度輸出時對應(yīng)的輸入信號與理想輸入信號值之差。6）線性度(Linearity)：實(shí)際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移。第38頁/共127頁目錄：4.1衛(wèi)星定位接收機(jī)組成與分類

4.2接收機(jī)的射頻部分組成及工作原理

4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

4.5定位導(dǎo)航解算方法

4.6衛(wèi)星導(dǎo)航軟件接收機(jī)原理和架構(gòu)

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院39第39頁/共127頁擴(kuò)頻接收機(jī)典型結(jié)構(gòu)2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院40第40頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院41衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)的信號處理都是基于通道化結(jié)構(gòu)體系。捕獲過程提供對信號參數(shù)的粗略估計，這些參數(shù)通過碼跟蹤和載波跟蹤進(jìn)行精確化；跟蹤完成后，進(jìn)行導(dǎo)航數(shù)據(jù)的提取和偽距的計算。第41頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院42第42頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院43每個小方格被稱為一個搜索單元。

在時域上,捕獲電路需要遍歷所有的碼相位，時域搜索的分辨率tbin

一般為接收信號的采樣間隔。在碼域上，捕獲電路需要遍歷所有在軌衛(wèi)星的PN碼。在確定搜索的頻率步進(jìn)量fbin

和碼相位步進(jìn)量tbin

后，系統(tǒng)搜索單元總數(shù)Ncell

便可以確定。系統(tǒng)在每個搜索單元上進(jìn)行搜索的時間被稱為駐留時間Tdwell，系統(tǒng)遍歷所有搜索單元所需的時間記為Ttot。第43頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院44每個小方格被稱為一個搜索單元。

在時域上,捕獲電路需要遍歷所有的碼相位，時域搜索的分辨率tbin

一般為接收信號的采樣間隔。在碼域上，捕獲電路需要遍歷所有在軌衛(wèi)星的PN碼。在確定搜索的頻率步進(jìn)量fbin

和碼相位步進(jìn)量tbin

后，系統(tǒng)搜索單元總數(shù)Ncell

便可以確定。系統(tǒng)在每個搜索單元上進(jìn)行搜索的時間被稱為駐留時間Tdwell，系統(tǒng)遍歷所有搜索單元所需的時間記為Ttot。第44頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院45【例4.2】假設(shè)接收機(jī)對某顆衛(wèi)星信號的頻率與碼相位的搜索范圍分別設(shè)置為±10kHz與1023碼片，采用500Hz的頻率搜索步長和0.5碼片的碼相位搜索步長,試求該二維搜索的搜索單元總數(shù)。如果接收機(jī)分別配置1個和2046個并行相關(guān)器進(jìn)行搜索，并且在每個搜索單元上的駐留時間為4ms，試求在這兩種相關(guān)器配置資源情況下，搜索完整個搜索區(qū)間所需的信號搜索時間。第45頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院46捕獲電路核心是相關(guān)器：為完成搜索功能，捕獲電路需要在不同頻率偏移下對不同的PN碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。在相關(guān)運(yùn)算中，當(dāng)輸入信號和本地信號完全同步時，相關(guān)器會輸出一個較大的分量，也就是PN碼的自相關(guān)峰。當(dāng)接收信號與本地信號不匹配或不同步時，相關(guān)器的輸出值會很小。注意：y(m-n)表示循環(huán)移位，所以若本地序列和接收信號序列長度為N時，相關(guān)器輸出的相關(guān)函數(shù)序列長度也為N，若N點(diǎn)中存在一個相關(guān)峰，則其位置就反映了兩組信號的相位差。在GNSS信號捕獲電路中，采用的是循環(huán)相關(guān)的手段。第46頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院474.3.2時域搜索時域搜索結(jié)構(gòu)包括：串行捕獲又叫做時域捕獲，并行捕獲又被稱作頻域捕獲。注意：這里所說的頻域捕獲是指將時域信號變換到頻域進(jìn)行分析，而非對

頻域進(jìn)行搜索，頻域捕獲的結(jié)果仍然反映的是時域上的延遲。串行捕獲；并行捕獲；第47頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院481.串行捕獲工作原理：信號與本地載波和本地PN碼相乘后，進(jìn)入積分器對一個周期內(nèi)的所有采樣點(diǎn)進(jìn)行累加，累加結(jié)果取模則得到相關(guān)函數(shù)中的一個樣點(diǎn)。若該輸出值大于系統(tǒng)所設(shè)的門限值，則判定為信號同步，相關(guān)運(yùn)算到此結(jié)束，將參數(shù)傳遞給下一級電路。若該采樣點(diǎn)未超過門限值，則將本地PN碼序列進(jìn)行一個采樣點(diǎn)的延遲后再次進(jìn)行上述操作，得到下一個相關(guān)函數(shù)值。串行捕獲結(jié)構(gòu)優(yōu)勢：占用硬件資源很少；缺點(diǎn)：運(yùn)算速度慢，實(shí)時性差。第48頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院492.并行捕獲將N次碼相位搜索通過傅里葉變換一次完成，大大節(jié)約運(yùn)算時間。將式4.4進(jìn)行離散傅里葉變換得到Z(k)如下：第49頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院502.并行捕獲第50頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院51并行捕獲結(jié)構(gòu)優(yōu)勢：速度快，計算量少；缺點(diǎn)：FFT運(yùn)算所占用的硬件資源較大，使得其硬件開銷較串行捕獲結(jié)構(gòu)更大。由于傅里葉變換為復(fù)數(shù)運(yùn)算，所以在這里將數(shù)據(jù)變?yōu)橄嗷フ坏腎/Q兩路進(jìn)行FFT會有更高的效益。注意：FFT運(yùn)算對于采樣點(diǎn)數(shù)有嚴(yán)格要求，對于GNSS信號捕獲而言，一個PN碼周期中所包含的采樣點(diǎn)數(shù)應(yīng)該是一個以2為底的冪。而系統(tǒng)射頻前端的采樣率并不一定滿足該要求，這就需要信號在進(jìn)入并行捕獲電路之前經(jīng)過變采樣處理。2.并行捕獲第51頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院523.頻域搜索頻域搜索是捕獲電路的另一個基本功能，是基于數(shù)字下變頻電路實(shí)現(xiàn)的，下變頻的過程也被稱為載波剝離。對于GNSS信號來說，時域上的搜索實(shí)質(zhì)上是完成PN碼的同步，即解擴(kuò)的過程，而頻域上的搜索則是完成解調(diào)的過程。乒乓搜索乒乓搜索就是將整個兒搜索頻域分成多個頻槽fbin，并在逐個頻槽上進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，當(dāng)相關(guān)函數(shù)峰值足夠大時，認(rèn)為本地載波頻率已對準(zhǔn)信號頻率。在確定多普勒搜索范圍后，乒乓搜索捕獲算法通常是從該范圍的中間頻槽開始搜索，并向兩端左右交替地擴(kuò)展搜索范圍。例如：假設(shè)多普勒頻移搜索范圍為±5kHz，中心頻率為4MHz，頻槽寬度為500Hz，則系統(tǒng)在展開搜索時，首先將本振頻率調(diào)到4MHz上進(jìn)行搜索，然后依次搜索4.0005MHz，3.9995MHz，4.0010MHz，3.9990MHz等共21個頻槽。這種“圣誕樹”狀的搜索順序，有助于提高接收機(jī)快速捕獲衛(wèi)星信號的概率。第52頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院53本地載波與接收信號載波之間的頻率差fe會在信號檢測量V，即相關(guān)峰值中引入值為|sinc(feTcoh)|的損耗，使系統(tǒng)產(chǎn)生漏警，這里的Tcoh表示系統(tǒng)相干累積的時間。3.頻域搜索第53頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院54接收機(jī)通常將這種損耗控制在3dB以內(nèi)，即|sinc(feTcoh)|2=0.5，所以頻率的絕對誤差fe不應(yīng)超過0.443/Tcoh，即頻槽寬度fbin超過0.886/Tcoh，在實(shí)踐中，通常取以2/3作為系數(shù)，可以保證每個3dB帶寬之間有一定的重疊，進(jìn)一步減小系統(tǒng)漏警。3.頻域搜索第54頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院55頻域搜索范圍需要根據(jù)接收機(jī)工作環(huán)境而定。靜止接收機(jī)頻域搜索范圍大約在±5kHz之間，動態(tài)接收機(jī)則需要根據(jù)情況擴(kuò)展搜索范圍。頻域搜索分辨率fbin與捕獲電路的累積時間成反比，一般在幾十赫茲到幾百赫茲不等。以GPSL1信號為例，在系統(tǒng)不進(jìn)行累積時fbin一般定為500Hz。上述的情況基于系統(tǒng)冷啟動的假設(shè)，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行溫啟動或熱啟動時，情況會有所不同。捕獲電路在每個維度的搜索的范圍：檢測概率Pd，虛警概率Pfa以及捕獲速度等。系統(tǒng)設(shè)計希望得到更大Pd的和更小的Pfa，而二者之間存在著相互矛盾的關(guān)系。Pd及Pfa大小取決于門限值Vt的選取，較大的Vt可以降低Pfa，但Pd也會隨之降低，反之亦然。在捕獲電路設(shè)計中，為在保證Pd的條件下降低Pfa，需要對信號進(jìn)行多次捕獲并進(jìn)行統(tǒng)計，但這種方法將帶來時間上的額外開銷。GNSS捕獲電路的性能指標(biāo)：第55頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院56第56頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院57第57頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院584.3.4GNSS弱信號捕獲在室內(nèi)，叢林，城區(qū)等高遮擋的環(huán)境下，GNSS接收機(jī)收到的信號強(qiáng)度可能會有很大的衰減，弱信號環(huán)境下的GNSS信號捕獲問題主要采用信號累積的辦法來提高捕獲靈敏度?；纠鄯e方法：相干累積，非相干累積和差分相干累積。特點(diǎn)：（1）相干累積對捕獲靈敏度的提升效果最顯著，但由于導(dǎo)航數(shù)據(jù)的存在，以及捕獲速度的代價，使得相干累積的長度不能夠無限延長。（2）硬件系統(tǒng)晶體振蕩器的相噪也是制約累積長度的一個因素，在晶振相噪的影響下，過長時間的信號累積反倒會使捕獲的靈敏度下降。（3）由于上述限制因素，需要通過采用合理的累積策略將幾種基本累積方法結(jié)合使用，盡可能提高接收機(jī)捕獲靈敏度。第58頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院591.相干累積原理：先對每一個搜索單元上的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行多周期的累加然后平方，即可獲得高信噪比的判決變量。第59頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院601.相干累積設(shè)搜索單元(τ,FD

)所對應(yīng)的第

k個積分周期的相關(guān)值為

Yk(τ,FD

)，那么經(jīng)

K個周期的累積之后，判決變量變?yōu)樵谙喔衫鄯e過程中，不同周期信號間是相關(guān)的，所以累積后的功率呈平方倍數(shù)增長，而不同周期的噪聲滿足獨(dú)立的零均值高斯分布，所以相干積分的過程類似于平均作用，其功率只是線性增加。這樣，經(jīng)過

個周期的相干累積后，判決變量的信噪比變?yōu)樵瓉淼腒倍?？梢詫⑾喔衫鄯e增益表示為第60頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院61注意：（1）相干累積長度受到導(dǎo)航數(shù)據(jù)的限制，以GPSL1信號為例，導(dǎo)航數(shù)據(jù)（D碼）的比特寬度為20ms，即每20ms導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特就可能翻轉(zhuǎn)一次，所以相干累積的時間不能超過20ms，否則翻轉(zhuǎn)后的信號求出的相關(guān)函數(shù)符號與先前的相反，這將導(dǎo)致靈敏度的損失。（2）

K個周期的相干累積會使系統(tǒng)的多普勒頻槽寬度fbin變?yōu)樵瓉淼?/K，相應(yīng)的，系統(tǒng)所需要覆蓋的搜索單元也就是原來的K倍，這樣系統(tǒng)的TTFF就與K值得平方成正比，從而使系統(tǒng)在捕獲速度上付出很大的代價。1.相干累積第61頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院622.非相干累積工作原理：非相干累積法是將K個周期的相關(guān)平方值進(jìn)行線性累加，來提高判決變量的信噪比。它沒有利用不同周期信號之間的相位相關(guān)性，但是同時也避免了相位模糊對累積結(jié)果的影響，即不受導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特翻轉(zhuǎn)的影響。因此其非相干累積長度不受導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)速率的限制，可以采用更長的累積時間。第62頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院632.非相干累積搜索單元(τ,FD

)的相關(guān)值經(jīng)過K個周期非相干累積后，生成的判決變量表示為第63頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院64特點(diǎn)：盡管非相干累積可以避免相位模糊的問題，但是由于采用了先平方后線性累加的處理，其判決變量的信噪比會受到平方損失影響。若用S表示信號能量，N表示噪聲能量，將之相關(guān)平方后有(S+N)2=S2+N2+2SN在平方去除相位相關(guān)性的過程中，噪聲和信號是同時被平方的，并且噪聲與信號的交叉乘積項(xiàng)成為新的噪聲引入到判決變量中。所以，非相干累積的增益實(shí)際上相當(dāng)于相同累積時間的相干累積增益減去平方損失的結(jié)果。2.非相干累積第64頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院653.差分相干累積差分相干處理最初是為了減小CDMA系統(tǒng)中頻移和衰落引起的相位抖動而提出的。鑒于GNSS信號的傳輸過程也可以看作是慢衰落過程，因此差分相干累積方法被引入到信號捕獲后處理部分。對于經(jīng)歷了慢衰落過程的導(dǎo)航信號來說，相鄰兩個周期的相位可以認(rèn)為近似不變。這樣，用差分運(yùn)算代替平方運(yùn)算，判決變量就變?yōu)榈?5頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院663.差分相干累積在實(shí)際應(yīng)用中,一般取差分運(yùn)算結(jié)果的實(shí)數(shù)部分作為最終的判決變量，相應(yīng)的時域捕獲模塊如下：第66頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院67差分相干累計是利用相鄰周期信號相位的相關(guān)性，有效地去除隨機(jī)相位的影響，同時相鄰周期的噪聲相關(guān)性較差，經(jīng)過共軛相乘后放大相對較小。因此，差分相干累積法對信噪比的改善效果要優(yōu)于非相干累積法。另一方面，由于差分相干運(yùn)算對比特翻轉(zhuǎn)不敏感，所以也有效地解決了相干累積時間

的選擇問題。如果將相干和差分相干累積結(jié)合起來應(yīng)用，那么就可以選擇較小的相干累積時間

，這樣對頻率槽寬度

可以適當(dāng)放寬，減小搜索時間和捕獲響應(yīng)時間。差分相干累積的特點(diǎn)：第67頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院684.半比特累積算法上述三種方法在獨(dú)立使用時都面臨著較大的限制，所以在設(shè)計中往往通過一些累積算法將兩種以上的方法通過合理的安排進(jìn)行組合，消除導(dǎo)航數(shù)據(jù)位反轉(zhuǎn)帶來的限制，增長信號的累積時間。典型的累積結(jié)構(gòu)主要包括半比特法、全比特法、估計最佳導(dǎo)航數(shù)據(jù)組合的圓周算法等。第68頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院69工作原理：通過將接收到的信號分割成每10ms一段，進(jìn)行相干累積，相干累積的結(jié)果按照時間順序交替分配給奇偶兩路分別進(jìn)行非相干累積。累積結(jié)果中必然有一組的結(jié)果峰值要高于另一組，因?yàn)閷?dǎo)航數(shù)據(jù)周期為20ms，在每兩個相鄰的10ms數(shù)據(jù)段中必然有一個是沒有遇到導(dǎo)航數(shù)據(jù)位比特反轉(zhuǎn)的。半比特法中將峰值更高的一組認(rèn)為是判決變量，通過觀察其峰值是否超越門限來判定信號的有無。4.半比特累積算法第69頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院704.3.5信號確認(rèn)算法常用方法：Tong搜索和N之M算法。當(dāng)基本的捕獲過程完成后，系統(tǒng)需要保持當(dāng)前狀態(tài)，對信號進(jìn)行多次額外的捕獲，并通過多次捕獲的結(jié)果來降低系統(tǒng)的虛警概率，并對難以確認(rèn)的信號追加更多的搜索時間。Tong搜索也被稱作唐搜索，該算法可以對難以確定的信號追加更多捕獲時間，算法流程如下第70頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院71工作原理：（1）Tong搜索包含一個計數(shù)變量K，而圖中的A與B分別是該計數(shù)變量的門限值和初始值。（2）首先，當(dāng)接收機(jī)在某個搜索單元開始搜索信號時，搜索單元被預(yù)制成B；（3）接著，在每次相關(guān)運(yùn)算結(jié)束后都將檢測量V與捕獲門限值Vt相比較，若V大于Vt，則K值加1，反之K值減1；（4）當(dāng)K值達(dá)到門限值A(chǔ)時，系統(tǒng)認(rèn)定信號存在；若K值被減為0，則認(rèn)定信號不存在；若K值在0和A之間，則停留在此單元繼續(xù)搜索。第71頁/共127頁4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院72注意事項(xiàng)：A和B的選取需要考慮速度，檢測概率和虛警概率之間的平衡。門限值A(chǔ)的取值一般在8~12之間，對于強(qiáng)信號捕獲需要采用更小的A值。B值越小，搜索速度越快。在某些特殊情況下，Tong搜索檢測法會出現(xiàn)長時間的循環(huán)，而無法給出定論的情況，針對這種現(xiàn)象，往往在系統(tǒng)中加入搜索次數(shù)的上限，當(dāng)搜索次數(shù)過多時，系統(tǒng)強(qiáng)制跳轉(zhuǎn)到下一個搜索單元上重新開始搜索。第72頁/共127頁目錄：4.1衛(wèi)星定位接收機(jī)組成與分類

4.2接收機(jī)的射頻部分組成及工作原理

4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

4.5定位導(dǎo)航解算方法

4.6衛(wèi)星導(dǎo)航軟件接收機(jī)原理和架構(gòu)

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院73第73頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院74第74頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院75信號跟蹤階段：信號通道從捕獲階段獲得的當(dāng)前這個衛(wèi)星的載波頻率和碼相位的粗略估計值出發(fā)，通過跟蹤環(huán)路逐步精細(xì)對這兩個信號參量的估計，同時輸出對信號的測量值，然后解調(diào)出信號中的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)比特。跟蹤主要分為兩部分：載波跟蹤和碼跟蹤，它們分別用于跟蹤接收信號中的載頻和偽碼。第75頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院76載波跟蹤環(huán)的目的：盡量使所復(fù)制的載波信號與接收到的衛(wèi)星載波信號保持一致，從而通過混頻機(jī)制徹底地剝離衛(wèi)星信號中的載波。若復(fù)制載波與接收載波不一致，則接收信號中的載波就不能被徹底剝離，則接收信號不能被下變頻到真正的基帶。若復(fù)制載波與接收載波不一致，會導(dǎo)致碼環(huán)所得到的C/A碼自相關(guān)幅值受到削弱。4.4.1載波跟蹤環(huán)

第76頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院77如果載波環(huán)通過檢測其復(fù)制載波與輸入載波之間的相位差異，然后再相應(yīng)地調(diào)節(jié)復(fù)制載波的相位，使兩者的相位保持一致，那么這種載波環(huán)跟蹤的形式稱為相位鎖定環(huán)路；4.4.1載波跟蹤環(huán)

如果載波環(huán)通過檢測其復(fù)制載波與載波之間的頻率差異，然后再相應(yīng)地調(diào)節(jié)復(fù)制載波的頻率，使兩者頻率保持一致，那么這種載波環(huán)的實(shí)現(xiàn)形式稱為頻率鎖定環(huán)路。相位鎖定環(huán)路；頻率鎖定環(huán)路第77頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院78一個典型鎖相環(huán)主要由相位鑒別器(鑒相器)、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器(VCO)三部分構(gòu)成。相位鎖定環(huán)路基本原理

(1/7)第78頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院79相位鎖定環(huán)路基本原理(2/7)

第79頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院80相位鎖定環(huán)路基本原理(3/7)

環(huán)路濾波器是一個低通濾波器，其目的在于降低環(huán)路中的噪聲，使濾波結(jié)果既能真實(shí)的反映濾波器輸入信號的相位變化情況，又能防止由于噪聲的緣故而過激地調(diào)節(jié)壓控振蕩器。當(dāng)鑒相器輸出信號

經(jīng)過一個理想的低通濾波器后，它的高頻信號成分和噪聲被濾除，于是濾波器的輸出信號第80頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院81相位鎖定環(huán)路基本原理(4/7)

盡管輸入信號的初相位通常會隨著時間的不同而變化，但當(dāng)信號被鎖相環(huán)鎖定時，不僅輸出信號的角頻率相同

，而且輸出信號的相位值也與輸入信號很接近，此時有：鑒相結(jié)果的濾波值與輸入、輸出信號之間的相位差

成線性正比關(guān)系。注意：如果相位差很大時，線性化過程不成立。第81頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院82相位鎖定環(huán)路基本原理

(5/7)鑒相結(jié)果濾波后，環(huán)路濾波器輸出信號接著作為輸入到壓控振蕩器的控制電壓信號。壓控振蕩器的基本功能是產(chǎn)生一定頻率的周期震蕩信號，且信號頻率變化量與控制信號的大小成正比。壓控振蕩器控制關(guān)系為：第82頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院83相位鎖定環(huán)路基本原理

(6/7)由于角頻率對時間的積分為相位變化量，那么角頻率變化率的積分就相當(dāng)于初相位的變化量。因此可得VCO輸出信號的瞬間初相位為：第83頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院84相位鎖定環(huán)路基本原理(7/7)

只要鎖相環(huán)輸入與輸出信號之間的相位存在一個不等于零的差異

，那么不等于零的鑒相結(jié)果濾波值隨后就會相應(yīng)地調(diào)整壓控振蕩器輸出信號頻率。鎖相環(huán)正是通過重復(fù)不斷地鑒別輸入與輸出信號之間的相位差異，并相應(yīng)地調(diào)整輸出信號的頻率，從而達(dá)到使輸出信號相位與輸入信號相位保持一致的目的。第84頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院85GNSS接收機(jī)載波相位跟蹤環(huán)路-Costas環(huán)

第85頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院86Costas環(huán)路鑒相器

第86頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院87Costas載波相位跟蹤環(huán)路鑒相器的比較

第87頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院88頻率鎖定環(huán)路

鎖相環(huán)復(fù)現(xiàn)輸入衛(wèi)星的相位和頻率以完成載波剝離功能。鎖頻環(huán)(FLL)則通過復(fù)現(xiàn)近似的頻率以完成載波剝離過程，典型情況下允許輸入載波信號相位的翻轉(zhuǎn)。鎖頻環(huán)也稱為自動頻率控制環(huán)。鎖頻環(huán)功能：復(fù)制載波與接收載波之間的頻率保持一致，卻不要求兩者在相位上保持一致。注意：考慮用戶運(yùn)動、接收機(jī)基準(zhǔn)頻率漂移和噪聲等不定因素，鎖相環(huán)所復(fù)制的載波與接收載波之間時不時地存在頻率差異

，導(dǎo)致兩者之間的相位差異會隨著時間的推移而變化。第88頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院89頻率鎖定環(huán)路

注意：角頻率誤差估算式的成立隱含一個假設(shè)，即相鄰兩段相位的相干積分時間必須對應(yīng)于同一個數(shù)據(jù)比特時沿。鎖頻環(huán)的頻率誤差鑒別結(jié)果經(jīng)環(huán)路濾波器的濾波后，施加在載波數(shù)控振蕩器的輸入端，從而調(diào)節(jié)載波數(shù)控振蕩器上讀到其所復(fù)制的載波頻率，從而推斷出該接收信號的多普勒頻移。第89頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院90頻率鎖定環(huán)路

FLL功能：輸出最直接的多普勒頻移測量值；鎖頻環(huán)通過載波積分器輸出積分多普勒測量值。若給定一個初始值，則積分多普勒測量值就變成了載波相位測量值

?。注意：盡管鎖頻環(huán)也產(chǎn)生了載波相位測量值，但是由于未進(jìn)行相位差異校正，而是經(jīng)由多普勒頻移對時間的積分得到，因而這種載波相位測量值沒有鎖相環(huán)的載波相位測量值那樣精確。第90頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院91頻率鎖定環(huán)路鑒相器

第91頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院92頻率鎖定環(huán)路鑒別器的比較

第92頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院93碼環(huán)功能：復(fù)制出一個與接收信號中的測距碼相一致的碼，從而剝離GNSS信號中的測距碼，同時提高了原本淹沒在噪聲中的GNSS信號的信噪比。4.4.2碼跟蹤環(huán)

當(dāng)它們之間相位一致時，自相關(guān)值會達(dá)到最大，而相關(guān)運(yùn)算后的信號功率也達(dá)到最強(qiáng)；否則當(dāng)兩者相位不一致時，它們之間的自相關(guān)值會很小，相關(guān)后信號功率會很低，該衛(wèi)星信號也很難被碼環(huán)所跟蹤。第93頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院94延遲鎖定環(huán)的工作原理

第94頁/共127頁2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)通信技術(shù)研究所954.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

延遲鎖定環(huán)的工作原理

第95頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院962.常用延遲鎖定環(huán)鑒別器

碼環(huán)鑒別器通常利用下面公式進(jìn)行非相干積分以相關(guān)器間距為0.5碼片的常規(guī)接收機(jī)為例，介紹常見的碼環(huán)鑒別器。第96頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院972.常用延遲鎖定環(huán)鑒別器

上式假定了接收機(jī)得到的自相關(guān)幅值的最大值為1；否則，對上式進(jìn)行單位化，得到如下更為常用的鑒別公式(1)非相干超前減滯后幅值法：第97頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院982.常用延遲鎖定環(huán)鑒別器

單位化計算公式(2)非相干超前減滯后功率法：第98頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院992.常用延遲鎖定環(huán)鑒別器

因?yàn)樵诜窍喔沙皽p滯后幅值法中的自相關(guān)幅值E和L需經(jīng)過開根號運(yùn)算才能求得，而這種非相干超前減滯后功率法確可以免去開根號運(yùn)算（平方運(yùn)算與開根號運(yùn)算相抵消?。?，所以后者的計算量比前者有所減少；由于自相關(guān)幅值曲線與功率曲線不重合，因而非相干超前減滯后功率法會產(chǎn)生一定的鑒相誤差。(2)非相干超前減滯后功率法：第99頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院1002.常用延遲鎖定環(huán)鑒別器

直接利用超前、時和滯后三條支路上的相干積分值。具體計算公式為(3)似相干點(diǎn)積功率法：特點(diǎn)：所需計算量比前兩種非相干型鑒別器都要低，但是它至少需要三對相關(guān)器，而不再是兩對。第100頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院1012.常用延遲鎖定環(huán)鑒別器

當(dāng)載波環(huán)采用鎖相環(huán)的形式并且鎖相環(huán)工作在穩(wěn)態(tài)時，接收信號的所有功率全都集中在I支路上，Q

支路上的信號接近為0。則式（4.31）有：(4)相干點(diǎn)積功率法：單位化的計算公式為：第101頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院1022.常用延遲鎖定環(huán)鑒別器

由上兩式所表達(dá)的相干點(diǎn)積功率法計算最為簡單，然而它要求信號的功率集中在I支路上。如果載波環(huán)采用鎖相環(huán)，或者作為載波環(huán)的鎖相環(huán)還未達(dá)到穩(wěn)態(tài)，那么接收信號的一部分功率會在Q支路中流失，這使得I支路上輸出的信號功率未能達(dá)到最大，從而導(dǎo)致該鑒別器性能的下降。在信號強(qiáng)度較弱的情況下，鎖相環(huán)解調(diào)數(shù)據(jù)錯誤率的比特較高，此時Ip

的正負(fù)號不再可靠。這會導(dǎo)致該鑒頻器失效。采用相干點(diǎn)積功率法作為鑒別器的碼環(huán)被稱為相干碼環(huán)，但實(shí)際上大多數(shù)接收機(jī)都采用非相干形式的碼環(huán)和鑒別器。(4)相干點(diǎn)積功率法：第102頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院1034.4.3載波環(huán)輔助碼環(huán)

第103頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院1044.4.3載波環(huán)輔助碼環(huán)

載波環(huán)輸出結(jié)果經(jīng)過一個比例器k后與碼環(huán)濾波器的輸出結(jié)果加在一起。它們的和用來部分控制C/A碼數(shù)控振蕩器的輸出狀態(tài)，碼環(huán)的這種運(yùn)行方式被稱為載波輔助。由于不論是鎖相環(huán)還是鎖頻環(huán)，載波環(huán)的測量精度比碼環(huán)的測量精度要高出好幾個數(shù)量級。載波環(huán)是一種跟蹤較緊密的環(huán)路，來自載波環(huán)的多普勒頻移測量值能較為準(zhǔn)確、即時的反映出接收機(jī)在其與衛(wèi)星連線方向上的相對運(yùn)動速度。特點(diǎn)：第104頁/共127頁4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院1054.4.3載波環(huán)輔助碼環(huán)

這種來自載波環(huán)的速度信息被用來輔助碼環(huán)控制碼環(huán)數(shù)控振蕩器輸出碼率快慢，那么就基本上能消除碼環(huán)所承受的動態(tài)應(yīng)力。而碼環(huán)本身僅需糾正剩下的、只是緩慢變化的碼環(huán)初始跟蹤誤差和電離層延時變化等對碼相位的影響，進(jìn)而允許接收機(jī)采用一個更為狹窄的碼環(huán)帶寬，以降低碼環(huán)噪聲量和提高碼相位的精度。為了提高噪聲性能和動態(tài)性能，碼環(huán)通常采用載波輔助的形式，并且已經(jīng)成為環(huán)路設(shè)計中的一項(xiàng)常用技術(shù)。特點(diǎn)：第105頁/共127頁目錄：4.1衛(wèi)星定位接收機(jī)組成與分類

4.2接收機(jī)的射頻部分組成及工作原理

4.3GNSS接收機(jī)的信號捕獲

4.4GNSS接收機(jī)的信號跟蹤

4.5定位導(dǎo)航解算方法

4.6衛(wèi)星導(dǎo)航軟件接收機(jī)原理和架構(gòu)

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院106第106頁/共127頁4.5定位導(dǎo)航解算方法

2023/11/14哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院107衛(wèi)星定位接收機(jī)在完成了對導(dǎo)航信號的捕獲和跟蹤處理之后，就可以通過定位導(dǎo)航解算模塊進(jìn)行導(dǎo)航信息的提取和最終的位置解算。定位導(dǎo)航解算模塊通過調(diào)用號處理模塊共同完成定位解算功能，其中星座選擇、衛(wèi)星瞬時位置速度計算，用戶概略坐標(biāo)及確坐標(biāo)計算等是解算