摘要：随着实时定位应用的发展,基于GPS的应用往往需要更为可靠的定位服务。利用GPS获取定位信息时,数据通信中可靠与快速往往是一对矛盾。若要求快速,则必然使得每个数据码元所占的时间缩短、波形变窄、能量减少,从而在受到干扰后产生错误的可能性增加,传送信息的可靠性下降。若是要求可靠,则使得传送消息的速率变慢。因此,如何合理地解决可靠性与速度这一矛盾,是进行实时定位服务时,需要正确解决通信系统的关键问题之一。
关键词：GPS；通讯
1 前言
全球定位系统CPS作为一种现代化的测量技术手段，以其全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，已被广泛应用于各种形变监测、实时动态导航、交通运输指挥、农业科学等领域。众所周知，要准确、及时获得被监测对象的相关信息，必须首先解决数据的实时传输和解码问题，以为CPS测量数据的处理奠定基础。本文在分析Ashtec;hUZ-12型GPS接收机实时下载测量数据的基础上，从计算机和(}PS数据存储特点出发，对传统的解码方法(下称“算法1")进行剖析，得出了一种直接基于宇节数据的简单高效的实用算法(下称“算法2")，这种算法具有计算量少、公式简单等特点，易于通过编程实现CPS数据的实时解码，有益于提高计算和数据处理的效率。
2 GPS中的精确定时技术
GPS(全球定位系统)是美国国防部开发的。该系统由24颗卫星组成一个星座，它所产生的定时信号可在地球上任何地方为地面移动车辆、海上舰船和人员提供精确定位和导肮。
该卫星的运行轨道高度约为11C00海里，相对赤道的轨道倾角55，轨道运行周期12小时。24颗卫星在物理空间上等距离排开，在地球上的任何一个地方至少可以利用其中的1颗卫星，在某一特定时间实际上可利用8颗卫星。
用户根据基地台通播的相关信号了解准确位置称为差分GPS(DGPS>oDGPS可以提供高于P码的精度，某些测量所得到的定位信息可精确到几毫米。
GPS的主要用途是导航和定位，卫星上的精确艳时钟还可用作其它系统的定时信号源。时钟信号每夭与每条轨道上的美国海军观测站的协调世界时(UTC)核对两次，UTC是世界上最精确的时间参考信号源，因此，利用GPS卫星信号的每个人都能有效地与UTC保持联络。
C/A码接收机应用方便，其价格逐渐下降。一个简单的单信道导航接收机32。美元就能买到，甚至还低，而多信道定时接收机价格介于970^1600美元之间。
定时接收机在频率为1575.42MHz上从GPS卫星星座接收信号。这些信号与一个或多个晶体或枷振荡器的输出信号混合，产生定时和频率信号，其典型精度为1。一’3，此精度至少高于艳时钟一个数量级。
在全国性通讯网络中应用GPS典型的定时信号(包括必需的冗余度和连续性)，其费用仅为类似艳时钟信号的4000.而精度更高。供一般通讯应用的某一简单的GPS定时接收机价格更低，开价在1600^-2400美元之间。
3 关于GPS管理问题
尽管GPS有诸多优点，但通讯营运商，如美国的垄断性国家邮电部门既不拥有也不管理GPS卫星系统，所以他们不愿意使用GPS，而且担心他们原来有效控制的主要定时参考信号源会移交给美国国防部。邮电部门还担心GPS在国际紧急状态情况下，军事应拜迅速超过民用需求后，会对通讯造成不利影响。如在海湾品争中，扩大了GPS的应用范围，允许多国部队使用C/A码括收机。其实，GPS民用程度的提高，对该系统在通讯上的应耳将产生长期的效益。例如，美国海岸警卫队负责沿美国海r安装GPS信标，正积极促进GPS用于海岸导航。
4 GPS在通讯上的应用
大量的通讯应用日益要求高精度的频率和定时参考。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆GPS可以提供这种参考信号，而且往往比其它办法费用更低。
4.1网络同步
同步的精确度在准同步数字系列(PDH)网络中无疑是重要的，同样对于光纤同步网((SONET)和同步数字系列(SDH)网络来说也是如此。在PDH应用方面，是在通经网络的通讯信号上加上有极小波动的信号，而新的传输技术对原始定时信号源的精度要求更高，并在全网络分配定时信号。
在SONET和SDH网络中，由于需要调整指示器，所以不可能在信息流上分配定时信号，而必须提供多级定时信号。这些信号常常通过一排其它的定时器(如枷和晶体定时
器)，由大量的精确主参考时钟(如艳时钟)传送出来，以相对提高定时精度。
用这种方法可以传送定时信号的时钟数量在国际电联G.803规范中作了具体规定，以防止不稳定和偏移的累积增大。定期插入主参考时钟信号也有利于校正网络时间，但这种方法代价太高，因为艳时钟管子的工作寿命太短，从而产生了这种造价较低廉的振荡器，用来产生时钟，即由GPS接收机调节时钟。
GPS时钟的优点是在不依靠传输网络的情况下为主参考时钟提供必需的精度，同时对网络的远端部分提供一种分配主参考定时信号的方法。在具有多个单元的大量网络中，GPS定时是确保精确定时及其有效和非常经济的方法。
4.2无线网络
最近几年来，蜂窝通讯在继续发展，这是因为它增加厂一种极普通而又非常灵活的通讯手段。与此同时，固定式和移动式无线局域环路通讯设施也成为偏远地区的一种重要通讯手段，因为这种手段部署迅速也比较经济。事实上，一些国家的邮电局已建立起这种通讯设施。新的应用要求精确的定时和频率范围。象无线电用户一样，移动网络提供者利用GPS产生的无线电信号也是十分有利的。GPS可更多地用于载频同步，T1}MA和('DMA调制系统的定时，在这些系统中CPS信号提供的瞬时精度可大大增加每个蜂窝载频的数量，使蜂窝之间实现顺利切换。对f:定时网络而言，在大多数情况下蜂窝之间的切换并不需要夏杂的设备，而且可以用较简单和较便宜的多信道接收机取而代之。
4.3准确记录一天时间
在许多电信应用中，还需要准确无误地记录一天的时间。这有许多原因，其中之一是因为网络管理要求能够查找故障线索，以便能够精确地为漫游GSM接收机分配帐单r而且，GPS正在证明它具有其它形式的定时信息一样的价值。大多数GPS接收机可直接输出一天的时间数据，并直接校准到国际标准时间。
4.5CPS输出信号有效性的判断
GPS接收系统带有自己的内部时钟系统，因此在收不到卫星信号或在收到UTC校正数据之前，仍可以在上次接收信号的基础上推算出当前时间并输出，但这个时间往往是不准确的，尤其是在长时间收不到卫星信号的情况下，累积误差可能很大，因此我们在使用中需要判断输出信号的有效性。一般来讲，CPS接收系统输出的数据中都包含有当前所收到的卫星的数口，CPS接收系统仅在收到两颗以上卫星信号时，才可以用UTC时间对CPS内部时钟系统进行校正。
5 结束语
GPS作为具有开创意义的高新技术,实现了低成本、全天候、广覆盖、实时有效的精确定位。在ITS的众多子系统中有着广泛的应用基础,是ITS系统建设的有效工具。不论是在国外发达国家,还是在中国这样的发展中国家,均已得到了广泛的应用。随着我国经济的发展,以及高等级公路的快速修建和GPS技术应用研究的逐步深入,其作用将会更加突出。ITS是本世纪交通领域最活跃、最有效的交通管理系统,对于解决交通拥挤、提高运输效率、确保运输安全、减少环境污染都有非常重要的作用,是交通运输业实现可持续发展的有效手段。
参考文献:
[1]闫宏伟.GPS卫星信号高灵敏度快速捕获跟踪算法研究与实现[D].北京交通大学2013
[2]郭洪涛,任超.差分GPS数据通讯格式RTCM3.0及应用发展[J].全球定位系统.2010(03)
论文作者:张欣然
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/8/2
标签：信号论文; 时钟论文; 接收机论文; 通讯论文; 精确论文; 时间论文; 网络论文; 《基层建设》2019年第9期论文;