全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) (GNSS) 是指使用在軌衛(wèi)星協(xié)助地球設(shè)備確定導(dǎo)航信息的系統(tǒng)。接收器通常使用多點(diǎn)定位算法來推斷它們相對(duì)于軌道衛(wèi)星的位置。該信息通常由各種定時(shí)和軌道參數(shù)組成，接收器可以從中推斷出它們相對(duì)于軌道衛(wèi)星的位置。雖然最初是為國(guó)防目的而開發(fā)的，但這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)用性現(xiàn)在已經(jīng)看到它部署在各種消費(fèi)、商業(yè)和工業(yè)產(chǎn)品中。

最初的也是最著名的 GNSS 系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)，由美國(guó)政府擁有和運(yùn)營(yíng)。GPS 的影響、效用和益處涵蓋了從手機(jī)個(gè)人導(dǎo)航到飛機(jī)導(dǎo)航、建筑勘測(cè)和物流的方方面面。該系統(tǒng)的戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)重要性也促使其他國(guó)家和聯(lián)盟開發(fā)自己的替代系統(tǒng)，例如伽利略、Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema (GLONASS) 和北斗。

?

用于評(píng)估接收機(jī)性能的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)包括空間精度、靈敏度和完整性。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)?GNSS 衛(wèi)星在大約 20,000 公里的高度繞地球運(yùn)行，發(fā)射功率在 20-240W 之間；這對(duì)應(yīng)于在地球表面測(cè)得的接收信號(hào)強(qiáng)度約為 -130dBm（或手機(jī)信號(hào)強(qiáng)度的 0.05% 左右）。此外，信號(hào)也在同一頻率上傳輸，地球上的接收器不僅需要檢測(cè)信號(hào)，還需要恢復(fù)編碼信息以處理數(shù)據(jù)。

這要求 GNSS 接收器同時(shí)平衡對(duì)微弱信號(hào)的高靈敏度的競(jìng)爭(zhēng)要求，并積極濾除指定范圍之外的信號(hào)。接收器的靈敏度是性能的關(guān)鍵指標(biāo)，它與可以接收的最小信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)，同時(shí)仍確保可以捕獲和解碼編碼數(shù)據(jù)。盡管高靈敏度是高性能的關(guān)鍵，但接收器還必須包含一種過濾傳入數(shù)據(jù)的方法。需要這些濾波器來確保接收器不會(huì)被不需要的干擾損壞，并可用于增強(qiáng)所需的信號(hào)。一旦信號(hào)被接收和過濾，編碼數(shù)據(jù)需要針對(duì)特定應(yīng)用進(jìn)行解碼；這就要求接收方具備處理能力。

上述每個(gè)功能通常通過專用的、專用的集成電路 (IC) 來完成。這些 IC 可用于需要 GNSS 的任何地方；從車輛導(dǎo)航到手機(jī)，再到需要位置跟蹤的跟蹤物流應(yīng)用。傳統(tǒng)的 GNSS 接收器是使用這些 IC 設(shè)計(jì)的，但因此通常不靈活且無法升級(jí)，從而只能滿足特定星座頻率的需求，例如 GPS L1。對(duì)于那些需要跨多個(gè)星座和頻率的靈活性并希望能夠隨著技術(shù)進(jìn)步而升級(jí)其接收器的人來說，這帶來了多重挑戰(zhàn)和成本。

傳統(tǒng)的 GNSS 接收器通常僅限于特定的星座，并且延伸到調(diào)諧范圍。然而，在使用多個(gè)頻率和/或星座的情況下，多 GNSS 功能具有顯著優(yōu)勢(shì)。更多的衛(wèi)星不僅提高了系統(tǒng)的連續(xù)性和可用性，還縮短了首次修復(fù)時(shí)間，并更好地支持在具有挑戰(zhàn)性的地區(qū)（例如極地或山區(qū)）的操作，這些地區(qū)的地形會(huì)導(dǎo)致接收器和衛(wèi)星之間出現(xiàn)可見度問題.

GNSS 系統(tǒng)的完整性遠(yuǎn)未得到保證——這些系統(tǒng)不僅會(huì)受到自然干擾源和大氣現(xiàn)象的影響，還會(huì)受到人造源的無線電干擾。由于雜散或有意發(fā)射，這種干擾可能會(huì)影響單個(gè)或多個(gè)頻率。在雜散干擾的情況下，接收器冗余有助于確保正確操作。

然而，傳統(tǒng)接收機(jī)在故意競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中運(yùn)行時(shí)面臨嚴(yán)重限制，例如特定頻段可能被干擾或提供虛假或誤導(dǎo)性信息的環(huán)境。這些情況通常要求接收器識(shí)別和區(qū)分雜散或虛假發(fā)射與實(shí)際的基礎(chǔ)信號(hào)。對(duì)于關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序，能夠識(shí)別何時(shí)在有爭(zhēng)議的環(huán)境中運(yùn)行是一項(xiàng)基本要求。

在這種情況下，接收來自多個(gè)星座和頻率的數(shù)據(jù)，并檢查預(yù)期位置和實(shí)際位置之間的結(jié)果是一個(gè)重要屬性。由于傳統(tǒng)的 GNSS 接收器通常是為在無爭(zhēng)議的環(huán)境中運(yùn)行而開發(fā)的，因此升級(jí)這些系統(tǒng)以滿足這一需求會(huì)帶來不小的成本和停機(jī)時(shí)間。越來越多的軟件定義無線電 (SDR) 提供了一種能夠靈活地實(shí)施強(qiáng)大算法的能力，這些算法不僅可以識(shí)別各種有爭(zhēng)議的環(huán)境，還可以成功地維護(hù)鎖定和導(dǎo)航信息。

軟件定義無線電接收器本質(zhì)上是靈活的，并且允許現(xiàn)在使用軟件更改傳統(tǒng)的硬件定義功能。軟件定義的接收器硬件有兩個(gè)部分，使其成為具有吸引力的 GNSS 接收器解決方案。第一個(gè)是靈活的無線電前端，它允許用戶調(diào)諧到不同的頻率，在許多情況下，可以同時(shí)調(diào)諧。這些無線電前端還可以提供模擬濾波，以減少附近源造成的干擾。如果 SDR 接收器有足夠的無線電信道，這可以同時(shí)在多個(gè)頻率和星座上完成。SDR 接收器使它們成為有吸引力的解決方案的第二部分是板載數(shù)字信號(hào)處理 (DSP) 功能。許多 SDR 板載某種形式的 DSP，可以處理接收到的信號(hào)。該 DSP 還可以對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行額外的數(shù)字濾波，以進(jìn)一步提高質(zhì)量。

　　這些能力共同提供了一個(gè)平臺(tái)，能夠經(jīng)濟(jì)地提供傳統(tǒng)GNSS接收器的功能，同時(shí)允許使用更大的帶寬。總之，它們?cè)试S在接收器上實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的算法，并且還為隨著新的處理技術(shù)和技術(shù)的發(fā)展而快速升級(jí)它們提供了一種手段。這些軟件定義的系統(tǒng)為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)創(chuàng)造了一整套新的可能性，任何全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)項(xiàng)目都應(yīng)予以考慮。