GPS原理-第四章-GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文和衛(wèi)星信號(hào)課件

1、第四章 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文和衛(wèi)星信號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航電文14.1 衛(wèi)星（導(dǎo)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(shí)鐘改正、電離層時(shí)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(dǎo)航）電文基本內(nèi)容3衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文遙測(cè)字（TLM Telemetry Word）每一子幀的第1個(gè)字用作捕獲導(dǎo)航電文的前導(dǎo)交接字（HOW Hand Over Word）每一子幀的第2個(gè)字主要內(nèi)容：Z計(jì)數(shù)4衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文第一數(shù)據(jù)塊第1子幀的第310個(gè)字內(nèi)容：WN GPS周L2所調(diào)制測(cè)距碼標(biāo)識(shí)符 “10”表示C/A碼，“01”表示P(Y)碼傳輸參數(shù)N

2、URATGD 信號(hào)在衛(wèi)星內(nèi)部的時(shí)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(dǎo)航）電文第二數(shù)據(jù)塊第2、3子幀的第310個(gè)字內(nèi)容該發(fā)送信號(hào)衛(wèi)星的星歷 廣播星歷星歷參數(shù)6衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文第三數(shù)據(jù)塊第4、5子幀的第310個(gè)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(fù)一次74.2 GPS衛(wèi)星信號(hào)GPS衛(wèi)星信號(hào)結(jié)構(gòu)8GPS衛(wèi)星信號(hào)的要求適應(yīng)多用戶系統(tǒng)的要求滿足實(shí)時(shí)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(hào)的組成部分載波（Carrier）L1L2測(cè)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(dǎo)航）電文（Message）GPS衛(wèi)星信號(hào)的生成關(guān)鍵設(shè)備 原子鐘10GPS衛(wèi)星的基準(zhǔn)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(hào)的所有成分均是該基準(zhǔn)頻率的倍頻或分頻11載波作用搭載其它調(diào)制信號(hào)測(cè)距測(cè)定多普勒頻移類型目前L1 頻率： 154f0 = 1575.43MHz；波長(zhǎng)：19.03cmL2 頻率： 120f0 = 1227.60MHz；波長(zhǎng)：24.42cm現(xiàn)代化后增加L5 頻率：115f0 = 1176.45MHz；波長(zhǎng)：25.48cm12載波特點(diǎn)所選擇的頻率有利于測(cè)定多普勒頻移所選擇的頻率有利于減弱信號(hào)所受的電離層折射影響選擇兩個(gè)頻率

4、可以較好地消除信號(hào)的電離層折射延遲（電離層折射延遲于信號(hào)的頻率有關(guān)）13測(cè)距碼作用測(cè)距性質(zhì)為偽隨機(jī)噪聲碼（PRN Pseudo Random Noise）不同的碼（包括未對(duì)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(duì)齊的同一組碼間的相關(guān)系數(shù)為114測(cè)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(cè)量觀測(cè)站（用戶接收天線）至GPS衛(wèi)星（信號(hào)發(fā)射天線）的距離（或稱信號(hào)傳播路徑），通過測(cè)定衛(wèi)星信號(hào)在該路徑上的傳播時(shí)間（時(shí)間延遲），或者測(cè)定衛(wèi)星載波信號(hào)在該路徑上的變化的周數(shù)來導(dǎo)出的。16GPS衛(wèi)星的測(cè)距碼信號(hào)GPS衛(wèi)星所發(fā)射的信號(hào)，包括載波信號(hào)、P碼（或Y碼）、C/A碼和數(shù)據(jù)碼（或稱D碼）等多種信號(hào)分量P碼和 C/A碼統(tǒng)稱為測(cè)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(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼（0和1），按照一定的規(guī)則進(jìn)行組合成為編碼。隨機(jī)噪聲碼碼是表達(dá)某種信息的二進(jìn)制數(shù)的組合，是一組二進(jìn)制的數(shù)碼序列。對(duì)一組碼序列u

6、（t），對(duì)某一時(shí)刻來說，碼元是0或1完全隨機(jī)的，但其出現(xiàn)的概率都為50，無規(guī)律，通常叫隨機(jī)碼序列，也叫隨機(jī)碼噪聲序列。特點(diǎn)是自相關(guān)性好，有利于提高GPS衛(wèi)星碼信號(hào)測(cè)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(fù)制和利用。偽隨機(jī)噪聲及其產(chǎn)生GPS采用偽隨機(jī)噪聲碼（Pseudo Random Noice-PRN)。特點(diǎn)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(fù)制。18偽隨機(jī)碼的組成由一組連在一起 的存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)存儲(chǔ)單元只有0或1兩種狀態(tài)。移位存儲(chǔ)器的控制脈沖有兩個(gè)：鐘脈沖和置“1”脈沖。移位存儲(chǔ)器就是在鐘脈沖的驅(qū)動(dòng)及置“1”脈沖的作用下而工作的。19C/A碼由兩個(gè)10級(jí)反饋位移寄存器相組合而產(chǎn)生。C/A碼的碼長(zhǎng)很短，易于捕獲。C/A碼共有1023個(gè)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(jí)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