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GPS信号是系统的生命
之前我们提到了关于GPS系统的发展过程以及三大部分的简单解析，相信大家对于GPS系统已经有了一个大致的了解。对于GPS系统来说还有一个非常重要的组成部分就是GPS的信号了，虽然我们可以简单的将GPS信号理解为广播信号，但是实际上GPS信号的特性是很复杂的，那么今天我们就接着来为大家简介一下GPS信号以及GPS信号相关的一些知识。
使用过GPS产品的用户都知道，其实我们生活中有许多物品会威胁到GPS信号的传递，比如说水泥墙壁、水体、金属等，这些物品如果出现在GPS接收机与GPS卫星之间的时候就会形成屏蔽层，接收机就不能正常的进行接收工作，这也与GPS信号的特性有关。
那么GPS的信号的特性以及随着GPS卫星的升级开始发布的新的民用与军用信号是什么样的概念呢？今天我们就通过这篇文章来带大家看一下GPS的信号是什么样子的东西。
GPS的信号特质及发展
GPS卫星使用的信号传播方式为DSSS（直接序列扩频），就是用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。简单来说就是一个将信号转码与解码的一个过程，通过这样的方式来减少信号在传递中出现的衰减与错误。
图为L5频段信号
GPS使用DSSS（直接序列扩频）的原因也很简单，首先这种调制方式频繁的相位反转能够使得接收机精密测距，再来可以使多颗卫星在同一个频段上传输信号，根据不同的区码来区分信号来源。便于实现多址通信，很容易实现码分多址（CDMA）通信，理论上比蜂窝式的通讯容量更大。
传统的GPS信号则是主频率在L1、次频率在L2两个波段上发射的导航信号，使用单频信号的用户只能通过导航电文中的数据来估算信号穿过电离层的延迟，而双频用户则可以直接测量信号的延迟。
信号中的P码为加密用户使用，当AS反欺骗工作模式开启之后，P码被加密之后构成Y码，所以常常将精密（加密）码即为P（Y）码，我们常常能够在一些关于GPS信号解析图上看到这样的字样，以后再看到就知道这些字符代表的是什么意思了。
而能够访问P（Y）码的即为PPS加密用户，通过特殊的密钥和算法即可获得高精度的定位数据。而SPS用户则不能，SPS用户即为我们普通的民用用户。过去的GPS信号全部都收到AS的影响，所以早期的GPS对于普通用户来说意义不大，定位的精度太差。在2000年5月1号开始GPS卫星上的AS暂时关闭，使得普通用户也能够得到3米左右的定位精度，而正是从这天开始民用GPS开始高速发展。
TML为遥测数据 HOW为一个交换字
GPS信号为5个300bit的数据传输中循环播放，每一帧前60bit包含遥测与一个交换字来区分每一帧的内容，第一帧中包含有GPS星期数、卫星精度、健康数据以及时钟校正项；第二帧与第三帧中包括有星历参数；第四帧为第25~32颗卫星的星历以及简况数据、特殊电文、卫星配置标志、电离层与UTC数据；第五帧为1~24颗卫星的星历和健康数据、星历数据基准时刻与星期数。
而后GPS信号中发展处了三种新的信号，首先是一个民用L2段信号L2C，一个L5段信号，一个新的M码军用信号也被叠加到了L1与L2之上。
展开来说信号的频段为L1（1575.42MHz）、L2（1227.6MHz）、L5（1176.45MHz），L1上从原有的P（Y）码与C/A码上增加了M码，而L2段上从P（Y）码上增加了M码与L2C。在未来还将在L1上增加一个新的民用信号，即L1C。
信号的传递受限制
水体看似与汽车的玻璃都是透明的物质，但是对于GPS信号来说是致命的，在一般的水池中我们就能得到测试结果，一个获取完整星历的GPS置入水中，深度约几厘米左右的时候，GPS信号就会完全被阻断。
水体可以完全阻断GPS信号的传递
虽然水体对于GPS信号时致命的，但是就算暴雨天气的情况下，车载GPS导航仪依旧可以接收到信号，只要水体本身没有对GPS形成封闭的环境，GPS信号依旧可以传播。在个别天气下，如多云的情况下，有部分影响，但都不会对GPS的正常使用造成影响。
在非完全封闭的水泥墙通道内
GPS依旧可以勉强工作
那么时常行驶在建筑群中间的的用户，一定会比较担心在建筑群以及立交桥下，车载GPS导航仪的信号会不会受到严重的影响。那么我们就实际来看一下。
建筑群的密度就算很高，但是依旧会有一定的建筑空虚，那么只要这些空隙足够开阔，车载GPS导航仪的信号就可以维持在使用范围内。
但是通过比较长的隧道，或者停靠在立交桥下的时候，会对车载GPS导航仪的信号有所影响。特别是桥洞比较小，在桥洞中两侧的可视仰角都过低的时候，就相当于让GPS进入了一个封闭的水泥建筑空间，信号自然减弱。
塑料顶棚对于GPS型号的干扰很小
用一个简单的办法就能证实上面的问题，我们只需要将车载GPS导航仪带入地下停车库，用不了多久虽然还没有完全进入地下，但是GPS的信号已经无法接收了，此时的能看到天空的视野比较小，GPS的信号就会完全丢失。
在我们使用的过程中，因为车载GPS导航仪本身的接收芯片中可以将星历暂时保存，以便于在下一次使用时可以迅速接收到信号，只要停止使用的时间不长，就可以在汽车出地库的瞬间恢复信号。
大家可能会忽略掉当我们的汽车停在公交车附近的时候，车载GPS导航仪的信号会瞬间丢失几颗卫星信号，当行驶出去的时候就会恢复。这也是我们在使用车载GPS导航仪时候应该重视到的问题，各种金属物质会阻断车载GPS导航仪的信号。
在两车体下部放置一段时间之后 信号会减弱
在两车之间放置一段时间之后，GPS的信号会有所减弱，如果四周都有金属屏蔽物会更加明显，但是拿出来之后就会恢复。所以如果我们汽车上的玻璃选择了金属膜的话，会直接阻断GPS信号的接收，对于手机信号也有影响，所以在选择贴膜材质的时候应当有所注意。
用外接的GPS天线就可以解决这样的问题，但是要注意如果您的车辆存在贴膜影响GPS接收的问题，那么您在购买车载GPS导航仪的时候要注意选购那些有天线接口的导航仪，目前市面上的产品并不是每一款都预留了这样的接口。
非全金属材质的飞机机身也没有阻断GPS信号
在飞机上我们可以很顺利的接收到GPS信号；一些临时建筑采用了钢结构骨架，墙壁采用了环保材料和可回收材料作为临时建筑用，在建筑中依旧可以很好的接收到GPS信号。这也表明了看似封闭的环境并不一定会阻断导航仪的信号接收，将GPS导航仪与卫星分隔开的物体材料才是阻断信号的关键。
常见的启动区别
GPS的信号以及信号组成的特性就决定了我们所使用的GPS接收机在接受信号时会出现的一些情况，一般我们将导航仪启动分为三种：冷启动、温启动与热启动，温启动一般介于两者之间，由于产品的品质差异我们很难做出一个准确的判断。那么热启动与冷启动的区别就比较明显了。
首先热启动的速度会比冷启动要快，一般在没有特别遮蔽的情况下，热启动的导航仪所存储的星历数据有效，所以可以快速的开始接收GPS卫星信号进行计算定位，一般这个过程非常快，十秒左右就能够完成。
而冷启动的过程就较为漫长了，因为所存储的星历数据失效，就必须重新同步星历，保证导航仪能够辨别接收到的每一个卫星信号是准确无误的，那么就需要花费较长的时间从卫星的循环信号中同步星历，一般时间会较长，大概会持续约2分钟左右。一旦星历同步完成，只要处在经常使用的状况下，都可以保证机器处在热启动的状态下。
那么今天我们对于GPS信号的一些简单介绍就到这里结束了，希望能够通过对GPS系统的一些知识讲解，提高大家对于导航产品的一些新的认识，在下一次我们会进一步解析导航仪是如何进行导航的，那么又是那些因素影响了导航仪的实际使用效果。