GPS原理-第四章-GPS衛(wèi)星導航電文和衛(wèi)星信號課件

1、第四章 GPS衛(wèi)星導航電文和衛(wèi)星信號衛(wèi)星導航電文14.1 衛(wèi)星（導航）電文作用：向用戶提供衛(wèi)星軌道參數(shù)、衛(wèi)星鐘參數(shù)、衛(wèi)星狀態(tài)信息及其它信息主要包括： 衛(wèi)星星歷、時鐘改正、電離層時延改正、工作狀態(tài)信息以及C/A碼轉(zhuǎn)換到捕獲P碼的信息?；窘Y(jié)構(gòu)2衛(wèi)星（導航）電文基本內(nèi)容3衛(wèi)星（導航）電文遙測字（TLM Telemetry Word）每一子幀的第1個字用作捕獲導航電文的前導交接字（HOW Hand Over Word）每一子幀的第2個字主要內(nèi)容：Z計數(shù)4衛(wèi)星（導航）電文第一數(shù)據(jù)塊第1子幀的第310個字內(nèi)容：WN GPS周L2所調(diào)制測距碼標識符 “10”表示C/A碼，“01”表示P(Y)碼傳輸參數(shù)N

2、URATGD 信號在衛(wèi)星內(nèi)部的時延星鐘數(shù)據(jù)齡期AODC星鐘改正參數(shù)a0（鐘偏），a1（鐘速），a2（鐘漂）5衛(wèi)星（導航）電文第二數(shù)據(jù)塊第2、3子幀的第310個字內(nèi)容該發(fā)送信號衛(wèi)星的星歷 廣播星歷星歷參數(shù)6衛(wèi)星（導航）電文第三數(shù)據(jù)塊第4、5子幀的第310個字內(nèi)容：所有衛(wèi)星歷書（概略星歷）第三數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容每12.5分鐘重復一次74.2 GPS衛(wèi)星信號GPS衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)8GPS衛(wèi)星信號的要求適應多用戶系統(tǒng)的要求滿足實時定位的要求滿足高精度定位的要求滿足軍事保密的要求9概述GPS衛(wèi)星信號的組成部分載波（Carrier）L1L2測距碼（Ranging Code）C/A碼（目前只被調(diào)制在L1上）P(Y)碼

3、（被分別調(diào)制在L1和L2上）衛(wèi)星（導航）電文（Message）GPS衛(wèi)星信號的生成關(guān)鍵設(shè)備 原子鐘10GPS衛(wèi)星的基準頻率 f0由衛(wèi)星上的原子鐘直接產(chǎn)生頻率為10.23MHz衛(wèi)星信號的所有成分均是該基準頻率的倍頻或分頻11載波作用搭載其它調(diào)制信號測距測定多普勒頻移類型目前L1 頻率： 154f0 = 1575.43MHz；波長：19.03cmL2 頻率： 120f0 = 1227.60MHz；波長：24.42cm現(xiàn)代化后增加L5 頻率：115f0 = 1176.45MHz；波長：25.48cm12載波特點所選擇的頻率有利于測定多普勒頻移所選擇的頻率有利于減弱信號所受的電離層折射影響選擇兩個頻率

4、可以較好地消除信號的電離層折射延遲（電離層折射延遲于信號的頻率有關(guān)）13測距碼作用測距性質(zhì)為偽隨機噪聲碼（PRN Pseudo Random Noise）不同的碼（包括未對齊的同一組碼）間的相關(guān)系數(shù)為0或1/n（n為碼元數(shù)）對齊的同一組碼間的相關(guān)系數(shù)為114測距碼類型目前C/A碼（Coarse/Acquisition Code） 粗碼/捕獲碼；碼率：1.023MHz；周期：1ms；1周期含碼元數(shù)：1023；碼元寬度：293.05m；僅被調(diào)制在L1上P（Y）碼（Precise Code） 精碼；碼率：10.23MHz；周期：7天；1周期含碼元數(shù)：6187104000000；碼元寬度：29.30m

5、；被調(diào)制在L1和L2上現(xiàn)代化后在L2上調(diào)制C/A碼在L1和L2增加調(diào)制M碼15基本觀測量觀測站（用戶接收天線）至GPS衛(wèi)星（信號發(fā)射天線）的距離（或稱信號傳播路徑），通過測定衛(wèi)星信號在該路徑上的傳播時間（時間延遲），或者測定衛(wèi)星載波信號在該路徑上的變化的周數(shù)來導出的。16GPS衛(wèi)星的測距碼信號GPS衛(wèi)星所發(fā)射的信號，包括載波信號、P碼（或Y碼）、C/A碼和數(shù)據(jù)碼（或稱D碼）等多種信號分量P碼和 C/A碼統(tǒng)稱為測距碼17碼和碼的產(chǎn)生有關(guān)碼的基本概念廣泛使用二進制數(shù)進行編碼（0和1），按照一定的規(guī)則進行組合成為編碼。隨機噪聲碼碼是表達某種信息的二進制數(shù)的組合，是一組二進制的數(shù)碼序列。對一組碼序列u

6、（t），對某一時刻來說，碼元是0或1完全隨機的，但其出現(xiàn)的概率都為50，無規(guī)律，通常叫隨機碼序列，也叫隨機碼噪聲序列。特點是自相關(guān)性好，有利于提高GPS衛(wèi)星碼信號測距的精度。非周期的序列，不符合任何編碼規(guī)則，這樣就無法復制和利用。偽隨機噪聲及其產(chǎn)生GPS采用偽隨機噪聲碼（Pseudo Random Noice-PRN)。特點是：良好的自相關(guān)性，具有某種確定的編碼規(guī)則。是周期性的，可以復制。18偽隨機碼的組成由一組連在一起 的存儲單元組成，每個存儲單元只有0或1兩種狀態(tài)。移位存儲器的控制脈沖有兩個：鐘脈沖和置“1”脈沖。移位存儲器就是在鐘脈沖的驅(qū)動及置“1”脈沖的作用下而工作的。19C/A碼由兩個10級反饋位移寄存器相組合而產(chǎn)生。C/A碼的碼長很短，易于捕獲。C/A碼共有1023個碼元，若以50秒的速度搜索，只需20.5秒就可。由C/A碼易于捕獲，知道C/A碼可以方便的捕獲P碼，所以又被稱為“捕獲碼”。碼元寬度大。由于其精度低，又叫粗碼。20P碼采用兩組各由12級反饋移位寄存器構(gòu)成。采用先搜索C/A碼的辦法，來捕獲P碼。P碼用于精密定位，故