卫星接收技术优秀课件
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卫星导航系统-第7讲GPS接收机技术-1GPS接收机的概念⼀种能够接收、跟踪、变换和测量GPS卫星导航定位信号的⽆线点接收设备,即具有⽆线电接收设备的共性,⼜具有捕获、跟踪和处理微弱的GPS卫星信号的特性。
GPS接收机本质是⼀种传感器,它主要⽤于感应、测量GPS卫星相对于接收机本⾝的距离以及卫星信号的多普勒频移,并从卫星信号中解调出导航电⽂,实现定位和测速等。
⽬前是多通道接收机为主!按接收机⼯作原理分类码相关型接收机:C/A码的码相关获取接收机的位置平⽅型接收机:利⽤载波相位来获得位置混合型接收机:同时利⽤了上⾯两者来实现的⼲涉型接收机⽬前绝⼤部分是采⽤混合型接收机;接收机的体系结构GPS接收机基本结构天线模块、射频前端模块、基带处理模块、应⽤处理模块;接收机天线天线作⽤接收天线是接收机的⾸个元器件,它接收卫星发射的电磁波信号并转变成电流信号,以供接收机射频前端摄取和处理。
天线要求天线与低噪声放⼤器⼀体;能够接收来⾃任何⽅向的卫星信号,不产⽣死⾓;有防护与屏蔽多路径的措施;天线相位中⼼保持⾼度稳定,并与⼏何中⼼⼀致;说明接收机的测量中⼼是在相位测量中⼼;⼏个常见的概念⾃由空间传播公式说明了接收GPS的强度⼤约是多少;P R表⽰接收天线接收信号的强度,指功率;P T表⽰卫星上发射天线的功率;G T表⽰发射天线的增益;G R表⽰接收天线的增益;第四项表⽰的是路径电磁波的衰减;最后⼀项指⼤⽓损耗通过上⾯公式就能够⼤概估算出地⾯的接收机接收到信号的强度⼤概是多少。
从上⾯可以计算出在对应的仰⾓情况下,这个信号到达地⾯的强度是多少信号强度是不同的,因为距离不同;但我们希望在不同点接收到的信号强度是相同的;如果功率相差⽐较⼤会带来什么问题呢,如果不同的话,会给别的信号的互相关产⽣⼲扰;怎样保证在地球不同位置接收到同⼀卫星的强度相差不⼤呢,在GPS系统的发射天线在不同的⾓度上它的增益是不同的,来调整在地球表⾯不同位置的信号强度相差不⼤;在地球上⾓度为40度的时候,接收到的信号强度是最强的;信号强度并不能完整地描述信号的清晰程度以及它的质量好坏;信噪⽐和载噪⽐;信号接收功率强弱并不能完整的⽤来描述信号的清晰程度或者质量好坏,还需要知道信号相对于噪声的强弱。
第1章人造卫星1.1 人造卫星的发展人类早就有在太空中畅游的梦想。
中国敦煌的飞天壁画、嫦娥奔月、牛郎织女,印第安人的太空人雕塑,玛雅文化中的神像,古埃及的金字塔,都包含了人类了解太空、探索太空、征服太空的梦想。
公元前1700年,我国就有“顺风飞车,日行万里”之说,还绘制了飞车腾云驾雾的想像图。
卫星是幻想和科技的结晶。
飞天是神话和理想的壮举。
早在1687年,牛顿建立了惯性运动理论,为宇宙飞行器在大气层以外空间进行惯性运动指明了方向。
1900年,德国有冈斯宾特提出了用火箭作为飞行器的运载工具。
与此同时,俄国的齐奥尔科夫斯基全面阐述了宇宙飞行理论,并证明了宇宙飞行器可以像月球一样永远绕着地球运行。
1945年,英国科幻小说家亚瑟·克拉克在《无线电世界》杂志上提出,向赤道上空35786.62km的静止轨道发射相互间隔120°的宇宙站,可实现全球电视中继或广播的通信广播的设想,并设计了著名的克拉克同步卫星轨道。
这是人类第一次提出可行性计划。
1957年10月4日,苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星,把人类几千年的梦想变成现实,开创了人类的太空时代。
克拉克的科学幻想变成了现实。
卫星呈球形,外径0.58m,外伸4根条形天线,重83.6kg。
同年11月3日,苏联发射了第二颗卫星,卫星呈圆锥形,重508.3kg。
这是一颗生物卫星,小狗“莱依卡”作为地球生物第一次飞上太空。
1958年,美国发射了第一颗通信卫星。
1961年4月,人类第一艘载人宇宙飞船在苏联拜科努尔宇航中心发射升空。
1962年7月,美国发射电星一号卫星,进行了电视、电话、电报、传真通信试验。
1962年12月,美国发射了中继卫星。
1963年11月23日,美国利用这颗卫星在美国和日本之间进行卫星电视转播试验,在开始前2h,发生了肯尼迪遇刺事件,卫星电视及时转播了这条新闻。
人们第一次看到了卫星传播电视新闻的优越性。
1964年8月,美国向太平洋上空的静止轨道发射辛康-3号卫星,向全世界大部分地区转播了在东京举行的奥林匹克运动会的电视实况。