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技术文章
2026年6月3日

寻找卫星

接收机开机后的第一件事就是寻找卫星。

它如何做到这一点取决于接收器上次锁定 GPS 卫星的时间。这是因为,正如我们在 GPS 信号页面全球定位系统星座中的每颗卫星都会发送导航信息,该信息的一部分是包含星座中每颗卫星轨道粗略信息的历书。

年鉴数据的有效期约为 6 个月,因此接收机可以利用其最后的已知位置和当前时间,对哪些卫星应该出现在视野中做出有根据的猜测。接收机之所以这样做,是因为如果盲目地搜索所有卫星,可能会耗费一些时间。事实上,这就是为什么一段时间没有开机的接收机,或者自上次开机以来一直在世界各地运输的接收机,可能需要很长时间才能获得 GPS 锁定--因为它必须盲目搜索。

寻找卫星

启动接收机

接收器接通电源后,会利用当前时间、上次已知位置和历书数据计算出应该能看到哪些卫星。它会搜索 150o 在地平线之上。

年鉴数据在不更新的情况下有效期约为六个月。

年鉴数据

历书数据还能提供卫星相对于接收机假定位置的移动情况。这样,接收机就能猜测多普勒频移对每颗卫星信号频率的影响。1575.42 MHz 的 L1 频率可偏移多达 10 KHz。

频道搜索

大多数接收机都有大量频道。每个通道都在搜索信号。如果没有找到信号,就会尝试一些新的参数。频道越多,锁定特定卫星的频率、相位和代码所需的时间就越短。一旦锁定,就可以利用信道搜索其他卫星。

移动接收器

如果接收机自上次进行有效的位置测量后移动了很长时间,则需要更长的时间才能锁定,因为它需要寻找不存在的卫星。同样,如果年鉴已经过时,则需要获取一份新的年鉴。这需要 12.5 分钟的时间,但首先必须找到可以接收的卫星。

假定我们的接收机拥有有效的历书数据,并且自上次开机以来没有发生过大的移动,那么它就能合理地知道在当前时间应该能看到哪些卫星,以及信号频率将如何受到多普勒频移的影响。现在它可以开始从天线接收到的信号中寻找它期望看到的卫星信号。

接收机首先对信号的频率和 C/A 码相位进行二维搜索。这并不容易,但作为终端用户,我们不必过于担心。一旦接收器认为找到了卫星信号,它就会进行确认,然后通过 PLL(锁相环)和 CLL(锁码环)锁定信号。然后在解调数据之前搜索比特同步。

因此,在我们的'......什么是全球导航卫星系统?'系列,我们就找到了卫星。接下来我们需要知道 如何计算出卫星的距离 - 这篇文章 解释了如何做到这一点。

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