第四章 导航卫星信号20171115.ppt

歌曲长度为 60 秒，当歌曲包含10个字时，每个字平均占用 6 秒，则同步误差最大为 5.9 秒；当歌曲包含1200个字时，每个字平均占用 0.005 秒，则同步误差最大为0.0049 秒。音速为 344米/秒，则二者对应的最大测距误差分别为 1720 米和 1.68 米。 综上，为保证测距精度，我们需要关注以下几点指标： 为保证同步的精度，单位时间内，歌词应尽可能地多，这样每个字对应的时间(码元宽度)则会较短； 保证两个人同时唱歌(具有相同的初相和相位)； 聆听者必须有较高的灵敏度，能在最佳时刻同步(满足相关峰值最大)； 1、在GPS 测距技术中，用于同步的“歌曲”叫伪噪声码，即 C/A 码。C/A 码为民用码，码长很短，周期只有 1 毫秒，结构较为简单，在一个周期内码结构不会出现重复现象，可实现快速测距。 2、C/A 码的码长为1023 bit，码元宽度是 0.97752 微秒。在一个周期内(1毫秒)，码结构不会出现重复。 卫星发射的C/A码测距原理 当卫星发射一伪随机码，接收机内也产生一个相同结构的伪随机码。当卫星信号经过传播距离的延迟 ζ 后到达接收机，与本地码进行相关运算；通过移动本地码，使相关函数达到最大值(即峰值)。这样，本地码所移动的时间延迟值就是卫星信号在空间的传播时间 ζ，乘以光速就可以得到所测距离。 #1 #2 #3 #4 需要说明的是，测距仅仅是定位的一个中间环节，测距精度并不等同于定位精度。电离层误差、对流层误差、多路径效应、星历误差等因素都会导致定位精度的降低。但测距精度是衡量接收机性能的一个重要指标。 测距精度对定位精度的影响 GPS卫星导航电文P码 1.P码的码元宽度为C/A码的1/10，若取码元对齐精度仍为码元宽度的1/10~1/100，则相应的距离误差为2.93~0.29m,故P码称为精码。 2.由于P码周期长，GPS接收机为了捕捉周期长达7天的P码，一般都是先有哪些信誉好的足球投注网站、捕捉周期短得多的C/A码，然后从C/A码中解译出它所传送的导航电文，依次得到P码。 测距方法 测距精度 实现的难易程度 C/A 码 一般 ( 10 ~ 15 米 ) 容易 P 码 较高 ( 3 ~ 5 米 ) 较难 通过使用码相位测距法，可快速得到接收机到不 同卫星的距离，而卫星的位置坐标是已知的，从 而可以推算出接收机的三维位置坐标。 C/A 码的结构特点，可以满足快速、准确同步的 要求，从而可以快速计算出接收机到卫星的距离。 3.GPS卫星的导航电文和卫星信号 使用L 波段的优点 减少拥挤，避免“撞车” - 频率占用率低 适应扩频，传送宽带信号 卫星高轨运行能获较大的多普勒频移 - 有利于测量用户的行驶速度 大气衰减小，有益于研制用户设备 扩 频 概念：将原拟发送的几十比特速率的电文变换成发送几兆甚至几十兆比特速率的由电文和伪随机噪声码组成的组合码。 增加频带宽度，可减小信噪比（信噪比越小，信号深埋在噪声之中，不易被他人捕获，具有极强的必威体育官网网址性）。 扩频的目的：节省卫星的电能，增强信号的抗干扰性，实现必威体育官网网址的信息传送。 在无线电通信技术中，为了有效地传播信息，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。载波携带着有用信号传送出去。 调 制 数据码 测距码 调制信号 载波信号 第四章 导航卫星信号 目录 1.卫星导航基本知识 2.GPS卫星C/A测距码测距（重点） 3.GPS卫星的导航电文和卫星信号 卫星导航系统 一、卫星导航系统简介 卫星导航系统由导航卫星、地面站、用户设备组成。 卫星导航系统 ★ GPS定位精度：P 码—1 m；CA 码—20 ~ 30 m CA码定位精度受SA和AS政策影响。 ★ GPS特点： 全球、全天候、高精度、连续、近于实时的三维 定位与导航功能。 1. GPS卫星导航系统（美国） ★ Navigation Satellite Timing and Ranging/ Global Positioning System——NAVSTAR/GPS ★ 73年开始研制，95年进入全部运作。 ★ GPS卫星： 24（21+3）颗高轨卫星，分布在 6个 　　轨道面内，轨道倾角约55°，双频发射，全球 　　范围内可视性良好。 卫星导航系统 2. GLONASS卫星导航系统（前苏联） ★ 78年代开始研制，1982年开始部署，1995年底全 部星座部署完毕。 ★ Global Navigation Satellite System——GLONASS ★ GLONASS定位精度： 10-15 m 无任何政策影响，不限制民