偽衛(wèi)星方案設(shè)計(jì)

1、第3章偽衛(wèi)星方案設(shè)計(jì)本章將討論偽衛(wèi)星相關(guān)的硬件設(shè)計(jì)問(wèn)題。簡(jiǎn)單的說(shuō)，偽衛(wèi)星就是一臺(tái)無(wú)線電 發(fā)射機(jī)。每個(gè)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生一個(gè)固定頻率的載波， 將導(dǎo)航定位信息調(diào)制到載波上并 進(jìn)行放大，最后通過(guò)天線發(fā)射出去，以便用戶的遠(yuǎn)距離接收。3.1偽衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)本節(jié)將介紹三種偽衛(wèi)星的設(shè)計(jì)方案及功能，它們分別是簡(jiǎn)單型偽衛(wèi)星、脈沖 型偽衛(wèi)星和收發(fā)型偽衛(wèi)星。3.1.1簡(jiǎn)單型偽衛(wèi)星所謂“簡(jiǎn)單型偽衛(wèi)星”，就是指擁有最基本的功能只產(chǎn)生符合一定規(guī)范標(biāo)準(zhǔn) 的發(fā)射信號(hào)的偽衛(wèi)星。同時(shí)簡(jiǎn)單型偽衛(wèi)星的信號(hào)也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制并向附近的用戶傳送，成為DataLink站。此時(shí)的偽衛(wèi)星并不需要精準(zhǔn)的時(shí)鐘，因?yàn)閭魉偷臄?shù)據(jù)并沒(méi)有使用到偽衛(wèi)星本身的計(jì)時(shí)器圖

2、3.1簡(jiǎn)單型偽衛(wèi)星原理框圖天線圖3.1是簡(jiǎn)單型偽衛(wèi)星的原理框圖。載波頻率由壓控振蕩器產(chǎn)生，通過(guò)調(diào)節(jié)輸入電壓值可控制振蕩頻率。鎖相環(huán)將壓控振蕩器輸出頻率進(jìn)行分頻， 然后和晶 體振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行比較，通過(guò)環(huán)路濾波器來(lái)調(diào)節(jié)壓控振蕩器的輸入電壓， 直到這兩個(gè)信號(hào)在頻率和相位上達(dá)到匹配。這樣就將壓控振蕩器的頻率調(diào)節(jié)在要 求的載波頻率上。通常，環(huán)路濾波器的帶寬在12kHz左右。這個(gè)帶寬的相位噪聲由晶體振蕩 器來(lái)進(jìn)行控制。晶體振蕩器產(chǎn)生的參考頻率驅(qū)動(dòng)碼發(fā)生器產(chǎn)生偽隨機(jī)碼序列，碼發(fā)生器電路可以通過(guò)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)雙平衡混頻器將偽隨機(jī)碼調(diào)制到載波頻率 上產(chǎn)生偽衛(wèi)星信號(hào)并由天線發(fā)射出去。3.1.2脈沖型偽衛(wèi)星

3、圖3.2脈沖型偽衛(wèi)星原理框圖當(dāng)偽衛(wèi)星用于輔助軌道衛(wèi)星定位時(shí)，遠(yuǎn)近問(wèn)題就成了需要解決的顯著問(wèn)題之 一。由于軌道衛(wèi)星距離用戶接收機(jī)的距離很遠(yuǎn)，所以當(dāng)用戶接收機(jī)位置變化時(shí)， 軌道衛(wèi)星與用戶之間的幾何距離可以近似認(rèn)為不變， 接收到的信號(hào)強(qiáng)度也不會(huì)發(fā) 生顯著變化。而偽衛(wèi)星則不然，它距離接收機(jī)較近，接收機(jī)收到的信號(hào)強(qiáng)度會(huì)隨 著用戶位置變化而劇烈變化，并且有時(shí)比接收到的軌道衛(wèi)星的信號(hào)強(qiáng)度要高出許 多。這就導(dǎo)致接收機(jī)不能很好的接收兩者的信號(hào)從而產(chǎn)生所謂的“遠(yuǎn)近問(wèn)題”。目前，對(duì)于遠(yuǎn)近問(wèn)題己經(jīng)進(jìn)行了很多相關(guān)的研究， 可以通過(guò)采用一種加長(zhǎng)的 新的偽隨機(jī)碼序列來(lái)改善遠(yuǎn)近問(wèn)題。而脈沖偽衛(wèi)星設(shè)計(jì)是一種基于硬件設(shè)計(jì)方案 的

4、改善偽衛(wèi)星與軌道衛(wèi)星之間的遠(yuǎn)近問(wèn)題的一種方法。偽衛(wèi)星的信號(hào)僅在傳送時(shí) 才會(huì)對(duì)軌道衛(wèi)星信號(hào)的接收產(chǎn)生影響，假如偽衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射時(shí)間僅占定位信號(hào)接 收的十分之一，那么它對(duì)軌道衛(wèi)星信號(hào)的影響的時(shí)間也就只有十分之一。這樣用戶接收機(jī)就有百分之九十的時(shí)間可以接收到軌道衛(wèi)星的信號(hào)，從而能夠同時(shí)跟蹤 偽衛(wèi)星和軌道衛(wèi)星的信號(hào)，而不會(huì)因?yàn)閭涡l(wèi)星信號(hào)過(guò)強(qiáng)而對(duì)軌道衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生抑 制。圖3.2是脈沖偽衛(wèi)星的原理框圖。可以看出，它是在簡(jiǎn)單型偽衛(wèi)星的基礎(chǔ)上 加以改進(jìn)而得到的。微處理器和簡(jiǎn)單偽衛(wèi)星產(chǎn)生的信號(hào)保持同步，實(shí)現(xiàn)了脈沖格 式，并產(chǎn)生數(shù)據(jù)調(diào)制。3.1.3收發(fā)型偽衛(wèi)星簡(jiǎn)單型偽衛(wèi)星和脈沖型偽衛(wèi)星雖然能夠發(fā)送符合一定標(biāo)準(zhǔn)格式的

5、信號(hào)，但是由于其自身內(nèi)部沒(méi)有精確的時(shí)鐘，所以很難保證和軌道衛(wèi)星以及各偽衛(wèi)星之間的 同步問(wèn)題。即使含有和軌道衛(wèi)星一樣穩(wěn)定的發(fā)射時(shí)鐘，在進(jìn)行差分定位的時(shí)候仍 需要額外的參考站和數(shù)據(jù)鏈路來(lái)校正時(shí)鐘偏滯， 并且精確的時(shí)鐘的使用會(huì)使偽衛(wèi) 星的造價(jià)昂貴而不利于實(shí)際應(yīng)用。收發(fā)型偽衛(wèi)星很好的解決了這一問(wèn)題。收發(fā)型偽衛(wèi)星就是將接收器和發(fā)射器合為一體的偽衛(wèi)星。收發(fā)型偽衛(wèi)星有多 種實(shí)現(xiàn)方案，早期的一種方案就是在僅僅改變偽衛(wèi)星接收器接收到的信號(hào)的中心 頻率后再發(fā)射出去來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖 3.3所示。本振頻率圖3.3收發(fā)型偽衛(wèi)星早期方案這種方案不需要解調(diào)和調(diào)制，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，但是由于存在多個(gè)不同的 載波頻率，接收機(jī)的構(gòu)

6、造將會(huì)變的更加復(fù)雜。若將發(fā)射信號(hào)用不同的碼調(diào)制在與 接收信號(hào)相同的載波頻率上，就可以簡(jiǎn)化用戶接收機(jī)。收發(fā)型偽衛(wèi)星分為兩種不同的類型：一種是保持發(fā)射信號(hào)與接收器接收的信 號(hào)的同步；另一種就是將發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的差分結(jié)果傳送出去。兩種類型都 可以使用一個(gè)或兩個(gè)天線，這主要取決于接收器的射頻輸入端的個(gè)數(shù)。我們將能夠?qū)崿F(xiàn)接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)同步的收發(fā)型偽衛(wèi)星稱為同步偽衛(wèi)星。同步偽衛(wèi)星的設(shè)計(jì)為同步問(wèn)題的解決提供了一種比較經(jīng)濟(jì)的選擇，因?yàn)樗鼉H使用了接收機(jī)級(jí)別的計(jì)時(shí)器。同步偽衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)和接收信號(hào)載波頻率相同，只是偽隨機(jī)碼不同而已。圖3.4給出了同步偽衛(wèi)星的功能示意圖，簡(jiǎn)要的說(shuō)明了信號(hào) 的傳送過(guò)程，如此傳

7、送的接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相位同步。天線由于發(fā)射信號(hào)電平和接收電平之間差別較大， 為了避免偽衛(wèi)星內(nèi)部的接收器 被發(fā)射信號(hào)堵塞，可以采用脈沖偽衛(wèi)星解決遠(yuǎn)近問(wèn)題時(shí)的處理方法，同步偽衛(wèi)星 發(fā)射器發(fā)射信號(hào)為短脈沖，接收器在脈沖之間進(jìn)行接收。此時(shí)的同步偽衛(wèi)星就像 一面位于地面的電子反射鏡，能夠發(fā)射和軌道衛(wèi)星一致的復(fù)制信號(hào)，用戶接收機(jī) 可以利用接收到的定位信息進(jìn)行差分定位。同步偽衛(wèi)星原理框圖如圖 3.5所示。天線發(fā)斛功啟鍛誼羸地發(fā)生囂中頻載波 發(fā)生熔PR碼 境生踐眾歸壞路 控制f圖3.5同步偽衛(wèi)星原理框圖同步偽衛(wèi)星的接收信號(hào)可以是來(lái)自導(dǎo)航衛(wèi)星的信號(hào)也可以是其它偽衛(wèi)星的發(fā)射信號(hào)。接收器把接收到的信號(hào)與本振混頻將

8、輸入信號(hào)頻率降低到合適的中頻頻率上，本振信號(hào)、碼信號(hào)和載波信號(hào)在接收器中被剝離， 偽衛(wèi)星發(fā)射器硬件將來(lái)自不同通道的載波和偽隨機(jī)碼重組并調(diào)制到載波上，這樣就產(chǎn)生了具有新的偽隨機(jī)碼序列的發(fā)射信號(hào)，并和接收信號(hào)保持著同步。但是，混頻后發(fā)射出去的信 號(hào)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)鏡像信號(hào)，因此在具體的電路設(shè)計(jì)中應(yīng)加入濾波器將鏡像信號(hào)濾除 掉。3.2偽衛(wèi)星關(guān)鍵技術(shù)3.2.1遠(yuǎn)近效應(yīng) 3.2.1.1遠(yuǎn)近效應(yīng)概念由于偽衛(wèi)星與用戶的相對(duì)位置變化范圍很大， 因此接收機(jī)接收到的偽衛(wèi)星信 號(hào)功率會(huì)隨它們直接的距離變化而變化。由兩萬(wàn)多公里高空傳來(lái)的GPS衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)地面時(shí)己經(jīng)相當(dāng)微弱，非常容易被干擾。當(dāng)偽衛(wèi)星距離接收機(jī)較時(shí)，會(huì)堵 塞接

9、收機(jī)，使其不能跟蹤衛(wèi)星信號(hào)；而當(dāng)偽衛(wèi)星距離接收機(jī)較遠(yuǎn)時(shí)，接收到的偽 衛(wèi)星的信號(hào)功率會(huì)比較弱，以至于接收機(jī)不能跟蹤到偽衛(wèi)星信號(hào)， 這一矛盾就是 偽衛(wèi)星定位中的遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題。圖3.6遠(yuǎn)近場(chǎng)效應(yīng)示意圖接收機(jī)在“遠(yuǎn)”區(qū)內(nèi)，偽衛(wèi)星信號(hào)將過(guò)于微弱，接收機(jī)接收不到其信號(hào)；在“近”區(qū)以內(nèi)，偽衛(wèi)星則阻塞了 GPS接收機(jī)，使得接收機(jī)無(wú)法跟蹤到 GPS衛(wèi)星 的信號(hào)。遠(yuǎn)近場(chǎng)的距離比例大約是 3200:1。只有在工作區(qū)內(nèi)，偽衛(wèi)星和 GPS衛(wèi) 星信號(hào)才能正常定位。遠(yuǎn)近效應(yīng)的示意圖如圖3.6所示。對(duì)于多個(gè)偽衛(wèi)星的情況， 問(wèn)題將更為復(fù)雜。不僅要考慮偽衛(wèi)星和 GPS之間的干擾，更要考慮到多個(gè)偽衛(wèi) 星的工作區(qū)重疊。GPS衛(wèi)星以約

10、15瓦特的功率發(fā)送信號(hào)，經(jīng)過(guò) 2萬(wàn)多公里到達(dá)地面之后其功 率己顯著損耗。而偽衛(wèi)星的工作半徑較小，通常在 50km以下。因此在相同信號(hào) 結(jié)構(gòu)下，偽衛(wèi)星的發(fā)射功率也是一個(gè)重要的問(wèn)題。 其設(shè)置不當(dāng)會(huì)惡化遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn) 題，甚至?xí)斐山邮諜C(jī)無(wú)法正常工作。 它必須能保證在較大的適應(yīng)范圍內(nèi)， 既能 夠保證一定的功率，又避免信號(hào)阻塞。解決遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題的關(guān)鍵是，所設(shè)計(jì)的偽衛(wèi)星發(fā)射器應(yīng)能保證在最大范圍內(nèi) 提供足夠強(qiáng)的偽衛(wèi)星信號(hào)，又不干擾GPS的衛(wèi)星信號(hào)，從而使接收機(jī)正常工作。 如果遠(yuǎn)近效應(yīng)不能合理解決，不僅使基于衛(wèi)星定位的偽衛(wèi)星定位系統(tǒng)無(wú)法立足， 甚至?xí)绊懶l(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的正常使用。321.2解決遠(yuǎn)近場(chǎng)效應(yīng)的方法

11、解決遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題應(yīng)當(dāng)從“硬件”和“軟件”這兩個(gè)方面入手?！坝布狈矫姘▊涡l(wèi)星發(fā)射器硬件結(jié)構(gòu)、編碼、頻率、信號(hào)發(fā)射方式以及發(fā)射天線等；而 所謂“軟件”，則包括了偽衛(wèi)星和用戶接收設(shè)備的位置布設(shè)、用戶接收機(jī)的處理 軟件等諸多方面。為保證用戶接收機(jī)不需要作改動(dòng)，很多學(xué)者就從修改偽衛(wèi)星信 號(hào)格式方面解決遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題作了大量研究，并提出了三種技術(shù)方法：3.2.1.2.1碼多分址技術(shù)（CDMA）碼分多址是基于擴(kuò)頻技術(shù)的一種實(shí)際應(yīng)用。CDMA系統(tǒng)在使用時(shí)不僅使所 有用戶在信道上同時(shí)都能發(fā)送信號(hào)， 而且每個(gè)用戶都采用擴(kuò)頻調(diào)制，即將要發(fā)的 信號(hào)，與一種類似噪聲的偽隨機(jī)序列 PRN碼相乘，使發(fā)送信號(hào)在頻帶很寬的信

12、 道上傳送。為了解調(diào)信號(hào)，接收機(jī)中必須用完全相同的PRN序列，與接收到的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性解擴(kuò)。只有兩個(gè) PRN碼完全匹配，才能在兩個(gè)函數(shù)相關(guān)時(shí)產(chǎn)生 最大值。對(duì)其它不匹配的PRN碼序列，互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果的數(shù)值很小。在這里， 每個(gè)偽衛(wèi)星能分配一個(gè)PRN碼，因此即使各個(gè)偽衛(wèi)星在傳送時(shí)有相互干擾，所 有偽衛(wèi)星的信號(hào)也可以同時(shí)存在。這種多址聯(lián)接方案稱為碼分多址。在選擇地址碼時(shí)應(yīng)折衷考慮各種要求，雖然隨機(jī)噪聲是一種理想的地址信號(hào)， 它的正交性好，有很好的相關(guān)特性，有強(qiáng)的抗干擾能力，也容易產(chǎn)生，但接收端 要實(shí)現(xiàn)捕獲和跟蹤是很困難的，要產(chǎn)生完全一樣的本地隨機(jī)噪聲也不可能。因此, 在實(shí)際應(yīng)用中，人們廣泛采用了偽隨機(jī)

13、噪聲序列。擴(kuò)頻碼自相關(guān)時(shí)得到的峰值， 和它對(duì)所有其他用戶PRN碼互相關(guān)時(shí)得出的總噪聲的比值，確定了載波噪聲比。 因此，在選擇偽隨機(jī)碼時(shí)，必須選擇那些互相關(guān)函數(shù)很低的偽隨機(jī)碼。3.1.222頻分多址技術(shù)（FDMA）頻分多址指?jìng)涡l(wèi)星以偏離 L1標(biāo)稱頻率（1575.42MHZ）約1020MHZ的頻率來(lái)發(fā)射信號(hào)，從而產(chǎn)生出與 GPS信號(hào)約60dB的隔離度。FDMA的主要優(yōu)點(diǎn) 是：技術(shù)成熟、設(shè)備簡(jiǎn)單、不需要網(wǎng)同步、工作可靠、可與地面頻分制線路接口、 工作于大容量線路時(shí)效率較高，特別適用于站少而量大的場(chǎng)合。但它有一些不可 忽視的缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)發(fā)器要同時(shí)放大多個(gè)載波，容易形成互調(diào)干擾，為了減少互調(diào)產(chǎn) 物，轉(zhuǎn)發(fā)器要

14、降低功率運(yùn)用，因而降低了衛(wèi)星通容量；各上行功率電平要求基本 一致，否則出現(xiàn)強(qiáng)信號(hào)抑制弱信號(hào)現(xiàn)象，因此不易兼容；由于需要保護(hù)頻帶，故 頻帶利用率不充分。應(yīng)用這一方案將對(duì)接收機(jī)的影響很小，但是由于偽衛(wèi)星和GPS衛(wèi)星信號(hào)是通過(guò)不同通道進(jìn)入接收機(jī)的，接收偽衛(wèi)星信號(hào)時(shí)要有一個(gè)獨(dú)立的射頻調(diào)諧器，因 此要求接收機(jī)擁有兩個(gè)以上的射頻調(diào)諧器。另外，兩個(gè)通道接收的信號(hào)相對(duì)時(shí)延會(huì)由于時(shí)間和溫度的原因產(chǎn)生漂移， 產(chǎn)生組合誤差。這需要大范圍的修改硬件使 得濾波器通過(guò)所有所需的頻率，于是在接收機(jī)中需改善濾波器和內(nèi)部校準(zhǔn)技術(shù)， 增加了接收機(jī)的成本。3.1.2.2.3時(shí)分多址技術(shù)（TDMA）時(shí)分多址技術(shù)使用一種低占空率的短脈

15、沖來(lái)傳送偽衛(wèi)星信號(hào)。當(dāng)偽衛(wèi)星每秒發(fā)送11個(gè)90.91us的脈沖時(shí)，偽衛(wèi)星發(fā)射占空比為 10%，就足夠強(qiáng)到能被輕易 接受，而他的干擾僅為10%，接收機(jī)的衛(wèi)星平均信號(hào)功率損耗不大于 1 dB。所有偽衛(wèi)星都在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)射脈沖，脈沖對(duì)脈沖，數(shù)據(jù)bit對(duì)數(shù)據(jù)bit的位置，都是每200ms重復(fù)一次，并且與GPS時(shí)間同步。在脈沖間隙，剩下的 90%的時(shí) 間，接收機(jī)收到全部是不被干擾的 GPS衛(wèi)星信號(hào)。這樣，偽衛(wèi)星信號(hào)只會(huì)在很 短的時(shí)間內(nèi)干擾GPS信號(hào)，絕大部分接收機(jī)能同時(shí)跟蹤衛(wèi)星信號(hào)和偽衛(wèi)星信號(hào)。TDMA的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）這種通信方式是屬于“間歇”通信形式，而不 同于一般的連續(xù)通信。（2） TDMA方式

16、是一種無(wú)交調(diào)多址連接方式，因此這種 方式在任何時(shí)刻可以工作在飽和狀態(tài)。因而能充分利用衛(wèi)星功率和轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬、 無(wú)交調(diào)、不會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)信號(hào)對(duì)弱信號(hào)的抑制現(xiàn)象，組網(wǎng)通信中大、小站可以兼容。（3）TDMA通信是一種數(shù)字通信。它具有數(shù)字通信的許多優(yōu)點(diǎn)：例如，便于保 密；易于實(shí)現(xiàn)按需分配使用信道；對(duì)各種業(yè)務(wù)適應(yīng)性強(qiáng)且靈活；信息傳遞能力比 FDMA方式強(qiáng)。使用TDMA的主要缺點(diǎn)是，偽衛(wèi)星信號(hào)能夠?qū)Σ话磦涡l(wèi)星環(huán)境 下設(shè)計(jì)的接收機(jī)進(jìn)行脈沖干擾。這一方案中偽衛(wèi)星和用戶設(shè)備造價(jià)都很低，具有 巨大的吸引力。綜上所述，這三種方案各自具有其優(yōu)缺點(diǎn)，在使用中應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選 擇。但其中TDMA無(wú)論從技術(shù)難度還是造價(jià)上都是偽

17、衛(wèi)星工作的優(yōu)選方案。322偽衛(wèi)星星歷目前，還沒(méi)有一種完全有效的實(shí)用方法。 主要有兩種可行方案，一種方法是 只對(duì)現(xiàn)有的導(dǎo)航衛(wèi)星歷書(shū)子幀結(jié)構(gòu)作少許改動(dòng)。這樣偽衛(wèi)星播發(fā)歷書(shū)數(shù)據(jù)就與目 前的導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)據(jù)非常相似。另一種方法，在信號(hào)通道上，提供獨(dú)一無(wú)二的一組 偽衛(wèi)星歷書(shū)數(shù)據(jù)。每一個(gè)偽衛(wèi)星可播發(fā)與星歷導(dǎo)航信號(hào)相同的PRN碼用于歷書(shū)數(shù)據(jù)，并且在時(shí)間上有固定時(shí)間的延遲。一旦接收機(jī)跟蹤偽衛(wèi)星并且已經(jīng)確定出 了時(shí)間，那么以此固定時(shí)間為基礎(chǔ)，就能捕獲延遲的歷書(shū)通道，并且也能對(duì)此歷 書(shū)通道進(jìn)行跟蹤，以便為其它附近的偽衛(wèi)星提供歷書(shū)數(shù)據(jù)。3.2.3時(shí)間同步實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步的方法有直接時(shí)間同步法和間接時(shí)間同步法。323.1直接

18、時(shí)間同步法直接時(shí)間同步法是將偽衛(wèi)星主站發(fā)射機(jī)的發(fā)射觸發(fā)脈沖以RF信號(hào)的形式直接發(fā)送出去或經(jīng)過(guò)各種數(shù)據(jù)鏈如無(wú)線電、電纜、光纜等直接傳送到偽衛(wèi)星從站， 然后進(jìn)行信號(hào)解調(diào)，將中頻信號(hào)變?yōu)榛鶐盘?hào)，再將解調(diào)后的信號(hào)來(lái)同步各偽衛(wèi) 星從站接收機(jī)的時(shí)鐘以實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，其提取過(guò)程如圖 3.7所示。這種方法同步 性性能較好，但無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路易受干擾而導(dǎo)致降低校正精度降低。圖3.7同步脈沖提取過(guò)程示意圖323.2間接時(shí)間同步法間接時(shí)間同步法是不同的偽衛(wèi)星站分別從其它信息中提取時(shí)間信息，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的時(shí)間同步的方法。3.3.3.2.1原子鐘法給每顆偽衛(wèi)星配置一個(gè)原子鐘，再由原子鐘分別為各顆偽衛(wèi)星提供時(shí)間、頻 率和相位的

19、基準(zhǔn)信號(hào)，但這種方法會(huì)大大提高偽衛(wèi)星的成本。3.3.3.2.2 GPS衛(wèi)星授時(shí)解決偽衛(wèi)星時(shí)鐘同步的另外一種方法是在偽衛(wèi)星上同時(shí)安置一個(gè)GPS接收機(jī)，以GPS接收機(jī)輸出的時(shí)鐘信號(hào)作為偽衛(wèi)星的時(shí)間基準(zhǔn)來(lái)修正偽衛(wèi)星時(shí)鐘， 進(jìn)而消除偽衛(wèi)星的時(shí)鐘誤差（即GPS衛(wèi)星授時(shí)的方法）。GPS衛(wèi)星授時(shí)原理圖如 圖3.8所示。圖3.8 GPS衛(wèi)星授時(shí)原理圖而此時(shí)需要知道在完成精確時(shí)間的傳遞過(guò)程，需要對(duì)傳播時(shí)延作精確修正, 偽衛(wèi)星主站的精確地理位置。 計(jì)算方法如下：在偽衛(wèi)星主站上，偽衛(wèi)星測(cè)得的 第j顆GPS衛(wèi)星的偽距為:少jC(dtj -dT.J dJ dh djtrop其中：呂一偽衛(wèi)星在時(shí)元t測(cè)得的偽衛(wèi)星至第j顆G

20、PS衛(wèi)星的偽距;:?jt 偽衛(wèi)星在時(shí)元t至第j顆衛(wèi)星的真實(shí)距離；dtj 第j顆GPS衛(wèi)星時(shí)鐘相對(duì)于GPS時(shí)系的偏差；dT .偽衛(wèi)星時(shí)鐘相對(duì)于GPS時(shí)系的偏差；dj GPS衛(wèi)星星歷誤差在偽衛(wèi)星站引起的距離偏差；djion 電離層時(shí)延在偽衛(wèi)星站引起的距離偏差；d jtrop 對(duì)流層時(shí)延在偽衛(wèi)星站引起的距離偏差；C 電磁波傳播速度。根據(jù)偽衛(wèi)星主站的三維坐標(biāo)已知值和衛(wèi)星星歷， 可以精確地計(jì)算出真實(shí)jt, 則可得偽距校正值為：叫二砒-唸=-C（dt -dT-dP： 咖-d右。p在上式中，dtj （第j顆GPS衛(wèi)星時(shí)鐘相對(duì)于GPS時(shí)系的偏差）可根據(jù)衛(wèi)星 導(dǎo)航電文給出的星鐘系數(shù) A求得，故可將其視為已知值，

21、以此來(lái)校正衛(wèi)星時(shí)鐘 偏差。dj, djion，djtrop可根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航電文中的星歷數(shù)據(jù)得出，即為已 知值，而譏又可精確算出。因此可以通過(guò)上式算出dT .（偽衛(wèi)星時(shí)鐘相對(duì)于GPS 時(shí)系的偏差），以此來(lái)校正偽衛(wèi)星時(shí)鐘，使其和衛(wèi)星保持同步。參考文獻(xiàn)1王丹偽衛(wèi)星動(dòng)態(tài)定位方法及其增強(qiáng)GPS技術(shù)的研究D哈爾濱工程大學(xué),2009.2康國(guó)棟偽衛(wèi)星定位系統(tǒng)研究D.西北工業(yè)大學(xué)，2006.沁園春北國(guó)風(fēng)光， 千里冰封， 萬(wàn)里雪飄。 望長(zhǎng)城內(nèi)外，惟余莽莽；大河上 下，頓失滔滔。山舞銀蛇，原馳蠟象，欲與天公試 比高。須晴日，看紅裝素裹，分外妖嬈。 江山如此多嬌，引無(wú)數(shù)英雄競(jìng)折腰。 惜秦皇漢武，略輸文采；唐宗宋 祖，稍遜風(fēng)騷。一代天驕，成吉思汗，只識(shí)彎弓射 大雕。俱往矣，數(shù)風(fēng)流人物，還看今朝。 口克出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂， 今天下三分，益州疲弊，此誠(chéng)危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣 不懈于內(nèi)，忠志之士