0×00 前言
GNSS是Global Navigation Satellite System的縮寫。中文稱作：全球衛星導航系統、全球導航衛星系統。
GNSS泛指所有的衛星導航系統，包括全球的、區域的和增強的，如美國的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國的北鬥衛星導航系統，以及相關的增強系統，如美國的WAAS（廣域增強系統）、歐洲的EGNOS（歐洲靜地導航重疊系統）和日本的MSAS（多功能運輸衛星增強系統）等，還涵蓋在建和以後要建設的其他衛星導航系統。
0×01 摘要
全球衛星導航系統（GNSS）Galileo-E1和GPS-L1鍊路的中心頻率是 1575.42MHz，而E400調諧器晶片可以覆寫這個頻段。我們可以配置GNSS-SDR，把RTL2832U作為實時信号源，進而為搭建GPS-L1信号接收器提供一種低成本的選擇（數十塊）。關于GNSS-SDR這個新功能，本文将介紹操作細節以及一些性能測試。
0×02 OsmoSDR驅動
為支援realtek瑞昱RTL2832U晶片的電視棒，GNSS-SDR需要使用OsmoSDR GNU Radio資料源子產品（source block）及其驅動。研究人員實作新的 GNSS-SDR資料源擴充卡，即實際上是OsmoSDR上gr_hier_block2的類執行個體，而關聯的GNSS-SDR 資料源名稱為Osmosdr_Signal_Source。擴充卡的源碼位于：
通過包含以下頭部檔案，調用libgnuradio-osmosdr 函數庫：
編譯時增加GNSS-SDR對RTL2832U的支援是可選的，需要安裝 OsmoSDR庫。關于一步步建構的操作方法，請查閱位于trunk/README的GNSS-SDR 說明文檔。
0×03 設定GNSS-SDR 開啟GPS-L1實時模式
為了相容 USB DVB-T裝置，我們必須在 GNSS-SDR配置檔案(gnss-sdr.conf) 中選擇 Osmosdr_Signal_Source作為信号源子產品（SignalSource block）。此外，我們也需要配置如下參數：
可正常接收 GPS-L1 C/A信号的有效配置如下：
安全研究員建議把采樣頻率設為2 MSPS。在酷睿2四核Q9000處理器@2.66GHz主頻和4G記憶體的硬體情況下，這一配置可以實作8個衛星信道的實時接收操作。此外，啟用E4000的自動控制增益（AGC）可以獲得最好效果。
0×04 RTL2832U振蕩器精度和穩定性的問題
本地晶體振蕩器的的誤差會給GNSS接收器造成兩種影響：
多虧了GNSS-SDR的靈活性，安全研究員可以通過修改軟體接收器配置來消除這兩種負面影響。一方面，可以通過啟用如下的頻率轉換FIR過濾器來使用信号調節子產品（Signal Conditioner block ）抵消中頻（IF）：
另一方面，通過設定GNSS-SDR内部采樣頻率參數預計的采樣時鐘頻率，可以測量和斟酌采樣頻率錯誤。
0×05 GPS有源天線
安全研究員使用帶有陶瓷貼片天的低噪聲放大器（Low Noise Amplifier LNA）天線作為有源GPS天線，進而降低整體的噪聲。下圖展示Garmin GA27C GPS天線，我們可以看到在它的PCB闆子上有塊陶瓷貼片：
除去塑膠殼的Garmin GA-27有源天線
為把天線連接配接到DVT-T電視棒上，安全研究員需要做一些硬體的修改：
0×06 性能測量及結論
為實時接收和處理GPS信号，安全研究員評估了兩種不同的配置。
下圖為DVB電視棒（generic P160）、低噪聲放大器（LNA）和有源天線的組合：
使用外部LNA電路把通用P160 DVB-T電視棒連接配接到的GA-27天線
另一種方法：安全研究員使用bias-T網絡（standard bias-T network）把有源GPS天線與DVB電視棒的直接連接配接起來。此設定如下圖所示：
使用bias-T網絡把通用P160 DVB-T電視棒連接配接到GA-27天線
在這些實驗中，安全研究員使用Dell XPS M1530筆記本，配置為：
本文撰寫之時(SVN rev. 227)，在把RtlsdrSignalSource 的采樣頻率從2MSPS降低1MSPS情況下，上述裝置可以支援4個衛星信道的實時操作。雖然支援的帶寬有限，但是GNSS-SDR均可以通過上述兩種配置擷取、追蹤、确定位置。天線放置在CTTC（建築群熱時間常數簡寫）建築的屋頂，并在實驗過程一直保持固定。
在後續的分析進行中，研究人員使用Matlab腳本進行完整性檢查（sanity check），腳本位置如下：
圖檔清楚地顯示了GPS C/A導航信号。PLL和DLL鑒相器的輸出非常雜亂。
追蹤資料分析
最後，直接通過Google地圖來描繪擷取到的KMV位置檔案，如下圖所示。黃線代碼表示10秒間隔内位置的變化，而紅箭頭表示天線實際所在的位置。此外，我們也繪制了高度的變化情況。使用4顆衛星和非常低的采樣頻率-1.2MSPS，研究人員便可以估計位置的時間和速度時間曲線（Position Velocity and Time PVT），這裡估計的定位誤差在200米範圍内。
使用Google地圖分析GNSS-SDR估算的位置
0×07 總結
總結這個初步的實驗，研究人員得出結論，使用低成本的Realtek DVB-T電視棒實作GNSS定位是可行的。據稱，這是GNSS軟體接收器首次使用RTLSDR裝置進行實時定位操作。這個裡程碑可以讓我們使用筆記本和極低成本的硬體擷取GNSS服務的潛能。研究人員正在計劃進一步測試和提升對RTLSDR裝置的支援。