什么是接收機的通道channels？  通道數(shù)的數(shù)量多與少有什么差別？為什么接收機的通道概念重要？

作為GNSS研發(fā)工程師，我相信在項目前期選型時一定特別關(guān)注GPS芯片模組的定位精度，TTFF，靈敏度等技術(shù)指標，但是多數(shù)往往會忽視其中的接收機通道數(shù)這個技術(shù)參數(shù)。

以上某一款消費電子類GNSS模組Datasheet為例，其中提到為GPS L1 C/A 分配的最多通道數(shù)為12個，同時為其他GNSS系統(tǒng)總共支持的通道數(shù)為32 Channels。這里的GPS L1只有12個通道是合理的，因為GPS衛(wèi)星星座的設計在地面上任意一點能同時觀測到的衛(wèi)星不超過12顆。如果感興趣這里詳細內(nèi)容的請持續(xù)關(guān)注我們，后續(xù)的文章會討論。

上圖則是某款專業(yè)型的GNSS接收機，可以看到通道數(shù)達到了驚人的874個，接收信號的類型分的非常細，除了常見的GPS L1 C/A 還包括L1C(P+D),P1, P2, L2C (L+M)，L5(I+Q)等等信號非常之多。

可以看見普通消費類與專業(yè)類測量測繪接收機在接收通道數(shù)以及可接收的信號上會有較大差別。

要介紹接收機的通道數(shù)概念， 首先得從接收機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)講起，這里主要討論的數(shù)字軟件接收機。    

接收機前端天線收到所有可見的GNSS信號，經(jīng)過帶通濾波器和LNA將帶外的信號濾除并放大后，交由本地振蕩器Reference Oscillator 生成的本征信號進行下變頻而變成更容易處理的中頻IF信號，此時仍然是模擬信號 Analog IF 。最后再由模數(shù)DAC轉(zhuǎn)換器后變成了更具處理優(yōu)勢的數(shù)字中頻IF信號，此后便是基帶數(shù)字軟件的優(yōu)勢天下，基帶復制出每顆衛(wèi)星PRN相一致的偽碼信號與接收機到的信號進行延遲對比，從而實現(xiàn)對GNSS信號的捕獲和持續(xù)跟蹤，進而提取出偽距，載波相位和導航電文等信息解算出時間，位置和速度等交給下一級MCU應用，處理。 

在這整個過程中，由于天線收到的信號除了有用的GNSS信號還有各種同頻射頻干擾信號等無法濾除，而且每顆衛(wèi)星的多普勒頻移，PRN碼序列以及載波相位都不盡相同。因此迫使接收機必須對各衛(wèi)星信號進行分別獨立跟蹤與處理。

接收機的軟件數(shù)字基帶部分可以采用通道形式，每一個通道獨立的各自處理，捕獲，跟蹤每一顆接收到的衛(wèi)星信號。

接收機通道數(shù)量的N就是它同時觀測接收的衛(wèi)星信號通道數(shù)量，多通道的接收機擁有較多的硬件資源，可以高效的并行處理多顆可見衛(wèi)星。

接收機的通道數(shù)量對其效率和性能有著至關(guān)重要的的作用。
◆ 多信號多星座能力：GPS,BDS,GLONASS, Galileo 等都有不同的信號PRN序列，多通道數(shù)接收機可以同時處理不同的衛(wèi)星星座信號，從而提高可靠性和定位精度
◆ 多頻能力：GNSS有各種頻率L1/L2/L5/L6 信號。多通道接收機可以處理不同頻率的信號，從而在射頻干擾，多徑強干擾或障礙物遮擋下仍能持續(xù)定位
◆ 多信號調(diào)制方式：以GPS L1 為例在1575.42MHz上調(diào)制了C/A,L1C, P(Y), M code多個信號，不同的信號有其特有的優(yōu)勢。具備多通道接收機同時接收這些信號，博采眾長提高定位性能
◆ 多徑抑制：復雜的地形和信號遮擋，在山區(qū)，森林，城市高樓等復雜環(huán)境中，多通道的接收機能更好的抑制多徑問題，提高惡劣環(huán)境條件下信號接收能力，每一個信號都能被接收并識別    
◆ 動態(tài)精度：多通道的接收機在高動態(tài)運動中也能處理更多數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)更精確的定位
◆ 差分定位：高精度差分定位是一種提高GPS定位精度的技術(shù)，需要基準站和移動站同時觀測足夠多的衛(wèi)星，在工程測量，土地測繪等領域多通道RTK接收機能實現(xiàn)厘米甚至毫米級別的定位精度，以滿足高進度測量需求。
◆ 首次定位時間：毋庸置疑的多通道的接收機并行可觀測的衛(wèi)星更多，便可以更快的時間獲得定位TTFF
◆ 可靠性和冗余：多通道的接收機提高了系統(tǒng)冗余性，當某些衛(wèi)星出現(xiàn)干擾或故障，接收機仍能夠依靠其他可用的衛(wèi)星進行定位，保證定位的連續(xù)性和穩(wěn)定性

最后我們來看一張GNSS信號的圖標，感受一下GNSS接收機要同時接收處理這些信號的壓力，這何嘗不是每個GNSSer的壓力。    

本文圖片來自網(wǎng)絡

總之，選擇適合自己需求的 GPS 接收機通道數(shù)需要綜合考慮應用場景、環(huán)境因素、預算和性價比等多個方面。在做出決策之前，可以利用衛(wèi)星導航模擬器進行測試評估，了解不同通道數(shù)接收機的實際性能表現(xiàn)，以便選擇到最適合自己的方案。