卫星通信-2012-期末复习-ok.ppt

3. 导航卫星的识别 每个导航卫星都有三个识别码： 第一个识别码是导航星上特殊硬件的编号； 第二个识别码是卫星助推火箭（SV）依据发射的先后顺序 制定的编号； 第三个识别码是伪随机序列码（PRN）， 这个独特的整数序列码用于对卫星发出的信号进行加密。某些GPS接收机是依据SV码，也有一些是依据PRN码识别导航卫星，并从相应的导航卫星上接收导航信息。 8.2 GPS的信号接收 每个导航卫星每天连续地发送不断更新的一串串数字代码即卫星星历数据（ephemeris data），星历记述了卫星的精确轨道。 卫星星历是指一张卫星星座表，星座表显示出某星体按日期编号，并显示其对应位置。卫星星历数据还能确定出在任何给定时刻星历表中的某一卫星的经度和纬度坐标。 8.2 GPS的信号接收 4. 卫星测距原理 GPS系统是通过确定两点之间的传输延时进行测距，也就是确定从卫星发出的无线电信号到达陆地基站的接收机所需要的时间，利用这个时间就可以计算出卫星到地面站的距离。 如果接收机能够十分精确地掌握卫星传送无线电信息的起始时间以及信号到达接收机的精确时间，那么就能精确地确定传播延时。接收机根据这个传播延时，利用简单的数学关系式就可以计算出两点之间的距离。 8.2 GPS的信号接收 确定延时最关键的是找准卫星同步信号发出的精确时间。因此，卫星的发射机与地面的接收机必须精确地同步发出相同的伪随机码， 如图所示。由于每个卫星连续地发送精确的同步码，某个接收机接收到同步码以后，接收机将自己本机产生的伪码与接收到的伪码进行简单地比较就可以确定传播延时。用时间差乘以传播速度就能确定地面接收机与卫星的距离。 8.2 GPS的信号接收 5. 卫星定位的联立方程求解 用图示说明飞机通过测量与四个不同的导航卫星的传输延时，然后分别乘以光速就能够确定出与四个卫星之间的距离。最后利用这些距离联立求解导航方程，可确定出飞机所在位置的经、纬度和高度。 对于地面上的接收机在确定其经、纬度和高度时，需要接收来自4颗以上的卫星导航信息，导航信息包括识别卫星的SV码或PRN以及每个卫星的所在位置。 8.2 GPS的信号接收 GPS的基本原理及应用 卫星的位置用三维坐标系统描述，如图所示。三维坐标系统的原点（0,0,0）取自地球的中心点。这样，导航卫星相对地心的位置在坐标系统中用Xs, Ys, Zs表示。由于卫星在其轨道上会有些变化，它的坐标位置必须不断地更新。地面接收站相对地心的位置在坐标系统中用Xe, Ye, Ze表示。 GPS的基本原理及应用 如果地面接收站只掌握某一个导航卫星的坐标位置及接收机与卫星之间的距离，是无法确定接收机所在位置的经纬度（二维信息）。 为什么确定接收机所在位置的经纬度（二维信息）需要从三颗卫星获得相应的导航信息？三维信息需要从四颗卫星获得相应的导航信息？ GPS的基本原理及应用 当用户接收到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。　 GPS的基本原理及应用 　可见GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。然而，由于用户接收机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z 外，还要引进一个Δt 即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后，用4个方程将这4个未知数解出来。所以，如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。 Ts 表示信号离开卫星时的系统时； Tu 表示信号到达用户接收机时的系统时； δt 表示卫星时钟与系统时之间的偏移，超前为正，滞后为负； tu 表示接收机时钟与系统时之间的偏移； Ts + δt 表示信号离开卫星时卫星时钟的读数； Tu + tu 表示信号到达用户接收机时用户接收机时钟的读数； c 表示光速。 几何距离 r = c（Tu — Ts）= cΔt 伪距 ρ= c[ (Tu + tu) —（Ts +δt）] = c[( Tu –Ts) + c（tu –δt）] = r + c( tu —δt) * * * 7.2.1 频分多址技术原理与应用特点 1. 工作原理 以频分多址方式工作的卫星通信网，每个地球站向卫星转发器发射一个或多个载波，每个载波都具有一定的频带，它们互不重叠地占用卫星转发器的带宽。 7.2 频分多址技术 2． F