全球定位系統
全球定位系統(GPS)是一個基於衛星的導航系統。它徹底改變了導航和位置定位。主要用於定位、導航、監控和測量應用。
衛星導航的主要優勢是即時定位和時間同步。這就是為什麼衛星導航系統已成為大多數應用中不可或缺的一部分，其中移動性是關鍵引數。
一個完整的GPS空間段包含24顆中地球軌道(MEO)衛星。這些衛星被分成六組，每組包含四顆衛星。四顆衛星一組被稱為一個星座。任何兩個相鄰星座在經度上相隔60度。
每顆衛星的軌道週期大約為十二小時。因此，所有衛星每天繞地球旋轉兩次。任何時候，GPS接收機都能接收到至少四顆衛星的訊號。
GPS程式碼和服務
每個GPS衛星傳輸兩個訊號，L1和L2具有不同的頻率。三邊測量法是查詢GPS接收機位置（緯度、經度、海拔）的一種簡單方法。使用此方法，可以根據三個已知點測量未知點的位置。
GPS程式碼
以下是兩種型別的GPS程式碼。
- 粗碼或C/A碼
- 精密碼或P碼
L1訊號用1.023 Mbps偽隨機位元序列調製。此程式碼稱為粗碼或C/A碼，供公眾使用。
L2訊號用10.23 Mbps偽隨機位元序列調製。此程式碼稱為精密碼或P碼，用於軍事定位系統。通常，此P碼以加密格式傳輸，稱為Y碼。
與C/A碼相比，P碼的測量精度更高，因為P碼的位元率高於C/A碼的位元率。
GPS服務
以下是GPS提供的兩種服務。
- 精密定位服務 (PPS)
- 標準定位服務 (SPS)
PPS接收機跟蹤兩個訊號L1和L2上的C/A碼和P碼。Y碼在接收機處被解密以獲得P碼。
SPS接收機僅跟蹤L1訊號上的C/A碼。
GPS接收機
在GPS系統中，衛星到使用者的傳輸僅為單向傳輸。因此，單個使用者不需要發射機，只需要一個GPS接收機。它主要用於查詢物體的精確位置。它透過使用從衛星接收到的訊號來執行此任務。
下圖顯示了GPS接收機的框圖。
下面提到了GPS接收機中每個模組的功能。
接收天線接收衛星訊號。它主要是一個圓極化天線。
低噪聲放大器 (LNA) 放大微弱的接收訊號。
下變頻器將接收訊號的頻率轉換為中頻 (IF) 訊號。
中頻放大器放大中頻 (IF) 訊號。
ADC (模數轉換器) 將從中頻放大器獲得的模擬訊號轉換為數字訊號。假設取樣和量化模組也存在於ADC中。
DSP (數字訊號處理器) 生成C/A碼。
微處理器計算位置並提供定時訊號以控制其他數字模組的操作。它將有用的資訊傳送到顯示單元以便在螢幕上顯示。