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电工技术基础 GPS三代体系的各自和共同特征是什么？
1997年底，sirf公司在sirfstari结构的基础上推出了低功耗的sirfstari/lx芯片集(lx的含义是low power extension)，主要用于汽车导航。sirfstari/lx芯片集的快速重捕时间仅为O.1s，这对于汽车导航’卜分重要，因为在城市中，当汽车穿越隧道或者在高楼林立的道路中行驶的时候，卫星信号会暂时丢失。根据统计显示，当车在高楼林立的街道行驶过程中，卫星信号恢复后大约4～5s后很有可能又会丢失，这样重捕时间越短，在有限时间内给出的定位数据就越多。sirfstari/lx芯片集可跟踪最低到-180dBW的卫星信号，所以在树林等对卫星信号有遮挡的地区也可使用。
1999年sirf公司研制出第二代芯片结构sirfstarii，在此结构上推出了首款芯片产品sirfstariie，2002年推出了sirfstariie/lp和sirfstariit芯片产品。sirfstariie/lp是sirfstariie低功耗版，sirfstariie/1p的最大电流只有60mA，在tricklepower模式下电流只有20mA。sirfstariit为在某些有处理器的系统上集成GPS功能提供了嵌入式解决方案，sirfstariit需要分享系统的处理器和内存才可以使用，由系统的处理器运行sirfnav软件。sirfstarii有1920个并行相关器，提高了捕获灵敏度，缩短了首次定位时间( ttff)，冷肩灵敏度为-142dbm。
2004年2月，sirf公司推出了第三代芯片架构sirfstariii，2005年2月，sirf推出基于 sirfstariii的产品gsc3f和gsc3，其中前者包含一块闪存。2006年1 1月，sirf推出90nm的基于sirfstariii的产品gsc3lt和gsc3lti，其中后者包含一块闪存。sirfstariii技术用于满足无线和手持lbs应用的需求，配合相应的软件，sirfstariii能接收来自2G、2.5G、3G网络的辅助数据，并能在室内进行定位。sirfstariii有等效于超过200 000个相关器的硬件结构，从而进一步缩短了首次定位时间。sirf公司在开发硬件结构的同时，还开发了一系列软件，使得其产品容易集成到不同的系统中。这些软件包括sirfloc、sirFxtrac、sirfdrive和sirfnav。
地面管制部分。对于导航定位来说，GPS卫星是一动态已知点。卫星的位置是依据卫星发射的星历——描述卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准-GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间，求出钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。
使用者接收机。GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，三维速度和时间。GPS的工作原理简单来说是利用我们熟知的几何与物理上一些基本原理。首先我们假定卫星位为已知，而我们又能准确测定我们所在地点A至卫星之间的距离，那么A点…定是位于以卫星为中心、所测得距离为半径的圆球上。进一步，我们又测得A点至另一卫星的距离，则A点一定处在前后两个圆球相交的圆环上。我们还可测得与第三个卫星的距离，就可以确定A点只能是在3个圆球相交个点上。根据‘些地理知识，可以很容易排除其中一个不合理的位置。当然也_口丁以再测量A点至另一个卫星的距离，也能精确进行定位。事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，收到4颗时北京可以得到经纬度值，还可以得到高程值，如果接收机锁定多于4颗卫星，则可按卫星的星座分布成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。
GPS要实现精确定位需要解决两个问题：一是要确知卫星的准确位置；二是要准确测定卫星至地球上我们所在地点的距离。F'面我们看看怎样来做到这点。
怎样确知卫星的准确位置？要确知卫星所处的准确位置，首先要通过深思熟虑、优化设计卫星运行轨道，而且-要由临测站通过各种手段、连续不断监测卫星的运行状态，适时发送控制指令，使卫星保持在正确的运行轨道。将正确的运行轨迹编成星历，注入卫星，且经由卫星发送给GPS接收机。正确接收每个卫星的星历，就可确知卫星的准确位置。
在确知卫星的准确位置之后，要准确测定卫星至地球上我们所在地点的距离就转换成怎样准确测定卫星GPS信号传播到地球上我们所在地点的时间问题。
要准确测定信号传播时间，需要解决两方面的问题。一个是时间基准问题。GPS系统在每颗卫星上装置有十分精密的原子钟，并由监测站经常进行校准。卫星发送导航信息，同时也发送精确时间信息。GPS接收机接收此信息，使与自身的时钟同步，就可获得准确的时间。所以，GPS接收机除了能准确定位之外，还可产生精确的时间信息。原子钟虽然十分精确，但也不是一点误差也没有。GPS接收机中的时钟，不可能像在卫星卜那样，设置昂贵的原子钟，所以就利用测定第四颗卫星，来校准GPS接收机的时钟。我们前面提到，每测量三颗卫星可以定位一个点。利用第四颗卫星和前面三颗卫星的组合，可以测得另一些点。理想情况下，所有测得的点都应该重合，但实际上并不完全重合。利用这一点，反过来可以校准GPS接收机的时钟。测定距离时选用不同卫星的相互几何位置，对测定的误差也不同。为了精确定位，可以多测一些卫星，选取几何位置相距较远的卫星组合，测量误差就小。在
我们提到测量误差时，还有～点要提到，那就是美国的SA政策。美国政府在GPS设计中计划提供两种服务，一种为标准定位服务(SPS)，利用粗码(C/A)定位，精度约为lOOm，提供给民用：另一种为精密定位服务(PPS)，利用精码（P码）定位，精度达到lOm，提供给军方和特许民间用户使用。由于多次试验表明，SPS的定位精度已高于原设计，美国政府出于对自身安全的考虑，对民用码进行了一种称为“选择可片j性SA(SeLective Availability)”的干扰，以确保其军用系统具有最佳的有效性。由于SA通过卫星在导航电文中随机加入了误差信息，使得民用信号C/A码的定位精度降至二维均方。
根误差在100米左右。采用差分GPS技术(DGPS)，可消除以上所提到大部分误差，以及由于SA所造成的干扰，从而提高卫星导航定位的总体精度，使系统误差达到10～15米之内。
我们在地面用接收器接收来自卫星的坐标数据。接收装置与这些卫星互相传送信号，确定接收器所在的位置，并且计算出经度、纬度、甚至高度。凭借不断地与卫星进的信号传递，接收器能够在设定时间内采集数据，并计算出速度、距离和达到预设点的预计时间。
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