图文来源：上海卫星导航定位产业技术创新战略联盟
01年第4期/总第15期
总编专栏
GNSS接收机主要组构剖析（曹冲）
专家视角
GNSS实时高精度服务发展现状（辜声峰）
大事速报
聚焦01年全国两会中的“北斗声音”
全国北斗卫星导航标准化技术委员会发布北斗专项标准申报通知
第十二届中国卫星导航年会即将于5月6-8日在江西南昌召开
近期全国各地北斗应用汇编
L3Harris再次获得GPSIIIF数字有效载荷合同
洛克希德·马丁公司重新设计GPS卫星平台
伽利略“开放服务导航电文认证”防欺骗功能通过接收机认证
Spaceopal获伽利略高精度服务（HAS）算法开发合同
上海专讯
吴金城主任赴千寻位置开展数字化转型调研
联适导航无人化农场建设和发展获央视专题报道
跨界融合
国家将组建“国网”公司，统筹卫星互联网建设运营
SpaceX“星链”第次专项组网发射成功，并启动车载终端研发
市场数据
海格通信发布00年度业绩快报
总编专栏
“GPS之父”布拉德·帕金森向美国新政府建言
曹冲
最近新发表的新书，两卷本的《1世纪的PNT技术》在其《GNSS接收机的基本原理和概述》一章中，对于接收机做了一点解剖分析，我们在这里作一介绍。
不论接收机类型如何，所有GNSS接收机的功能都可以分为三个主要模块：射频前端（RFFE），基带处理器（BBP）和系统处理器（SP）。在文献中，术语“基带处理器”可用于指代此处定义的BBP和SP的组合。GNSS接收机的总体结构如下图所示。
图1：GNSS接收机的总体结构
RFFE将在一个或多个天线上感应的信号转换为数字化样本流。根据应用和细分市场的不同，这些流的数据速率可能低至0.4MB/s（例如，以3.5MSPS采样的L1频段和资产跟踪设备中的1位采样）至大于3GB/s（例如，在抗干扰军用GPS接收机中，L1和L频段以60MSPS和16位的采样率跨7个元素采样）。
BBP执行数字信号处理，以获取和跟踪数字化样本流中存在的GNSS信号，并生成每个可见卫星的原始GNSS观测值。这些可观察的内容，包括传输时间（TOT）、累积多普勒范围（ADR）、信号质量指标，例如载波噪声密度比（C/N0），同相和正交瞬态相关器输出（I/Q），以及GNSS信号的广播导航电文的原始符号（随后将其解码）。另外，现代接收机通常执行不同程度的情况感知处理以监视带内干扰，从而可以将置信度分配给这些原始可观察量。一
些高级接收机具有识别欺骗信号的能力。根据应用的不同，态势感知输出可能与用于调整前端放大的自动增益控制（AGC）电压一样基本，或者对于以完全采样精度评估的所有流，其频谱图、直方图和采样统计信息都非常复杂。
BBP还包含一个计数器，该计数器由锁相到接收器参考振荡器的数字时钟信号驱动。此计数器是接收器时钟的基础，用于生成接收时间（TOR）时期。鉴于距离间隔，计算了导致距离测量的所有卫星的原始可观测物。由于接收机时钟基于其参考振荡器，因此它相对于GNSS系统时间漂移。尽管可能，但通常不调整参考振荡器的频率偏置，漂移和漂移率以使其与GNSS系统时间保持一致，因为振荡器的动态调整会导致不稳定。取而代之的是，估计这些参数并用于驱动一个单独的可调速率计数器，以补偿参考振荡器误差。这构成了GNSS规范振荡器的基础。
可以将所有基带处理分为两类：样本处理器（SMP）和缩减数据处理器（RDP）。SMP执行高速率但简单且算法规则的运算，主要包括以采样速率执行的乘加运算。SMP还可以包含可配置的计时器和脉冲/事件发生器，用于确定样本处理间隔，并输出精确的定时脉冲，这些脉冲相对于GNSS系统时间同步到纳秒级（定时精度和精度取决于应用和细分市场）。RDP执行低速但算法复杂的操作。RDP中运行的一些代表性软件功能如图所示。
尽管未在图中显示，但现代接收机（或与其连接的导航系统）也可以支持来自外部传感器的组合，例如惯性测量单元（IMU）、磁力计、倾角仪、气压计、车轮传感器、RADAR、激光雷达、红外（IR）和光电（EO）传感器。GNSS的这种外部传感器组合可以分为三个级别：松耦合（位置级别），紧耦合（测量级别）或超紧耦合（采样信号处理级别）。
如图所示，独立的GNSS接收机，包含电池供电的低功率电路，以跟踪关闭时的绝对时间。由低功耗晶体振荡器驱动的实时时钟（RTC）可完成此任务。在某些情况下，该晶体可能与参考振荡器相同。绝对时间的知识以及最近的已知位置以及存储在接收机非易失性存储器中的先前解码的历书/星历表数据，使接收机能够估算可见卫星及其多普勒偏移，从而显著减少首次定位时间（TTFF），这就是接收机捕获跟踪卫星时间并产生初始的PVT解所需时间。对于现代军事接收机（例如M代码）或基于订阅的服务（例如伽利略公共管制服务（PRS）），接收机必须获取密码生成的扩展代码，这些代码可能永远不会重复。
在这种情况下，初始时间不确定性会对采集搜索空间产生重大影响，并因此对采集引擎消耗的计算资源以及功耗产生重大影响。当绝对时间、相关的可见卫星，与它们的多普勒频率和星历表通过通信链路从附近的参考站发送到接收机时，TTFF可以大大降低。这描述了本书第17章介绍的辅助GNSS（A-GNSS）技术的基础。
在某些方面，参考振荡器可以被视为影响GNSS接收机性能的单个最重要的组件。尽管PVT解决方案估算了参考振荡器频率误差的确定性分量（即短期偏置，漂移和漂移率），但是随机分量无法估算，因此代表了必须跟踪的其他动态（即，除了卫星运动之外）、用户运动、卫星时钟运动以及任何电离层闪烁和多径）。必须增加载波跟踪环路的带宽，以适应参考振荡器的这种近相位噪声。这又增加了范围测量的方差。参考振荡器也是接收器中唯一的“运动部件”，因为它基于石英晶体或微机电系统（MEMS）结构的共振。除了由于外力（尤其是如果RFFE包含较大的离散分量）而在RFFE内可能发生的微小相位变化的微音学外，这些力还会通过谐振元件耦合，从而产生震动和振动敏感性。同样，除非适当地进行补偿或隔离，否则由于环境温度的变化，RFFE中的晶体以及模拟元件的热膨胀会引起温度敏感性。RFFE中的频率合成器将振荡器相位噪声和动态系数乘以合成器输出频率与振荡器基频的比率，从而对参考振荡器提出了重要的短期稳定性要求。振荡器的短期稳定性限制了相干积分时间，该时间与处理增益成正比。因此，参考振荡器的质量直接影响接收机可达到的灵敏度（即最小的可观察信号电平）以及它可以输出统计上独立的测量值的速率。
图中所示的SP中的接收机智能处理实现以下功能：确定正在视野中的可见卫星，如何最好地减轻任何带内干扰（如情况感知指示器所观察到的那样），动态适应变化的工作环境，确定基于最佳卫星几何形状和C/N0（用于信号阻塞情况）和CCD起伏波动（用于多径和电离层效应）指示的估计距离误差度量，以及许多此类高度复杂的决策，可用于PVT解决方案的最佳距离测量集合。通常，这些高级功能以较低的频率（例如1Hz或更低）发生着。接收机智能模块中嵌入的复杂程度和工程技术，以及其他低级控制功能在很大程度上决定了接收机在现实世界中的性能，这由既定的品质因数表示。其中包括测量精度、更新率、TTFF、灵敏度、动态处理能力、多径缓解性能、干扰检测和缓解功能、接收机自主完好性监测，以及故障检测和排除。换句话说，局限于给定的细分市场及其相关的SWaP-C限制，接收机的硬件和可用的信号处理能力只能起到如此大的作用。其余的（通常是在市场上与众不同的属性）则来源于数十万个工时和数百年的综合经验，并将这些经验融合到其复杂的软件/固件中。
专家视角
GNSS实时高精度服务发展现状
辜声峰
辜声峰，博士、武汉大学卫星导航定位技术研究中心副教授。自年以来一直致力于多频率GNSS实时高精度数据处理方面研究，已在该领域权威期刊发表SCI论文40余篇，其中第一/通讯作者0余篇。负责开发了多频率GNSS实时分布式数据处理平台FUSING（FUSingINGnss，复兴），该平台已作为核心数据处理软件在我国北斗地基增强系统、国家重点研发项目协同精密定位课题二“海量并发GNSS实时高精度云处理技术”，以及武汉大学IGS实时分析中心业务化运行与产品服务中得到应用与验证。
01年月4日，《麻省理工科技评论》发布了01年全球“十大突破性技术”，超高精度定位榜上有名。GNSS实时厘米级精密定位服务为自动驾驶、无人系统、智慧物流等提供重要支撑。
实际上，早在上世纪90年代，人们便提出了网络RTK技术，实现GNSS跟踪站网覆盖区域（一般为数百公里覆盖）内实时厘米级精密定位服务。为实现全球范围内10cm精度定位及亚纳秒授时服务，JPL于年建立了首个基于精密单点定位技术PPP的全球差分系统GDGPS。随后，包括美国Nav
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