第2-3章 李征航GPS信号与导航电文V13.1.pdfVIP

第2-3章GPS卫星的信号 和卫星导航电文 中南大学 1 2.1 GPS卫星信号的组成 GPS信号包含有三种信号分量： 1、载波；2 、测距码；3、数据码。 在这三种分量中载波、和测距码用于测量卫星到地面 接收机之间的距离；而数据码则提供计算卫星坐标所需 的参数，由卫星坐标和卫星到地面间的距离求得地面点 的坐标。 GPS测量是根据单程测距原理建立的，即用户只需通 过接收设备来接收卫星发播的信号，并测定信号传播的 单程时间延迟或相位延迟，进而确定从观测站至GPS卫星 间的距离，在这种系统中卫星信号的发射和接收，都是 由原子钟来控制，所以，这就要求卫星和接收机两者的 原子钟，应保持严格同步。 中南大学 2 1 两种载波 在无线电通信技术中，为了有效地传播信息，都是 将频率较低的信号加载在频率较高的载波上，此过程称 为调制。然后载波携带着有用信号传送出去，到达用户 接收机。GPS使用两种载波： L 载波：f =154×f =1575.42MHz,波长λ 1=19.032cm, 1 L1 0 L 载波：f =120×f =1227.6MHz,波长λ 2=24.42cm。 2 L2 0 基准频率f =10.23MHz 0 选择这两个载波的目的是：测量出或消除掉由于电 离层而引起的延迟误差。 中南大学 3 2.1.2 测距码 （P27 ） • 1 伪随机码 • 1．随机噪声码 码是用以表达某种信息的二进制数的组合，是一组 二进制的数码序列。而这一序列又可以表达成以0和1为 幅度的时间的函数，假设一组码序列u(t) ，对某一时刻 来说，码元是0或1完全是随机的，但其出现的概率均为 1 ／2 。这种码元幅度的取值完全无规律的码序列，通常 称为随机码序列，也叫做随机噪声码序列。它是一种非 周期序列，无法复制。随机码的特性是其自相关性好， 而自相关性的好坏，对于提高利用GPS卫星码信号测距 的精度是极其重要的。 中南大学 4 2 ．伪随机噪声码及其特性 虽然随机码具有良好的自相关特性，但由于它是一种 非周期性的序列，不服从任何编码规则，所以实际上无 法复制和利用。因此，为了实际的应用，GPS采用了一种 伪随机噪声码(Pseudo Random Noise—PRN)，简称伪随 机码或伪码。这种码序列的主要特点是，不仅具有类似 随机码的良好自相关特性，而且具有某种确定的编码规 则。它是周期性的，可以容易地复制。 伪随机码的产生： “多极反馈移位寄存器”的装置产 生，移位寄存器的控制脉冲有两个：钟脉冲和置 “l”脉 冲。 特性：伪随机码既只有与随机码相类似的良好自相关 性，又是一种结构确定，可以复制的周期性序列。这样， 用户接收机便可容易地复制卫星所发射的伪随机码，以 便通过接收码与复制码的比较，可准确地测定其间的时 间延迟。 注：模二相加：1+1=0；0+1=1；1+0=1；0+0=0 中南大学 5 中南大学 6 • 3 C/A 码(粗码) 1) 产生方式 C/A码是伪随机操