2023學年完整公開課版GNSS衛(wèi)星信號

任務2-1

GNSS衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號聯(lián)合全國22家院校與企業(yè)聯(lián)合建設(shè)主要內(nèi)容衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)1衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)1GNSS衛(wèi)星信號2衛(wèi)星信號的調(diào)制與解調(diào)3一、衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)衛(wèi)星信號應滿足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需要滿足軍事保密的需要衛(wèi)星信號的組成部分載波測距碼導航電文一、衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)載波定義可運載調(diào)制信號的高頻振蕩波作用搭載其它調(diào)制信號測距一、衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)GPS載波目前L1–頻率：154×f0=1575.43MHz；波長：19.03cmL2–頻率：120×

f0=1227.60MHz；波長：24.42cm–現(xiàn)代化后 增加L5

–

頻率：115×f0=1176.45MHz；波長：25.48cm一、衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)測距碼定義:用于測定從衛(wèi)星至接收機間距離的二進制碼碼的基本概念碼：二進制數(shù)組合構(gòu)成的數(shù)碼序列碼元：一位二進制數(shù)即為一碼元編碼：將各種信息通過量化，并按某種預定規(guī)則表示二進制數(shù)的組合形式數(shù)碼率：在數(shù)字化信息傳輸中，每秒鐘傳輸?shù)谋忍財?shù)碼元寬度：傳輸一個碼元所需要的時間例如：1，2，3，4編碼：001，010，011，100一、衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)測距碼是一組為隨機碼PRN可以在接收機內(nèi)復制產(chǎn)生只有相同結(jié)構(gòu)的PRN碼完全對齊時才產(chǎn)生強相關(guān)。GPS接收機正是利用PRN碼的這兩個突出特性進行衛(wèi)星識別和偽距測量。一、衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，GPS測距碼分為C/A碼(粗碼)P碼（精碼）一、衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)C/A碼定義C/A碼用于分址、搜捕衛(wèi)星信號和粗測距，是具有一定抗干擾能力的明碼，提供給民用。基本特性是GPS衛(wèi)星的民用偽隨機噪聲碼碼長1023bit，很短，易于捕獲（捕獲碼）碼元寬度977.517nsec時間周期1ms碼元寬度：293.05m；不同的衛(wèi)星具有不同的C/A碼是L1載波的調(diào)制信號測距誤差2.93~29.3m，精度較低（粗碼）一、衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)P碼基本特性是GPS衛(wèi)星的軍用碼碼元寬度為C/A碼的1/10時間周期266天9小時45分55.5秒是L1、L2載波的調(diào)制信號不同的衛(wèi)星具有不同的P碼測距誤差0.29~2.93m，精度較高（精碼）現(xiàn)代化后一、衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)導航電文所謂導航電文，是指包含導航信息的數(shù)據(jù)碼（D碼）。導航信息指的是：衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、衛(wèi)星歷書、時間系統(tǒng)、星鐘改正參數(shù)、軌道攝動改正參數(shù)、大氣折射改正參數(shù)、遙測碼以及由粗碼確定精碼的交換碼等。它是用戶利用GNSS進行導航定位的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。一、衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)二、GNSS衛(wèi)星信號GPS信號組成衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)載波信號測距碼導航電文載波頻率/MHz波長/cmGPSL11575.4219.03C/A碼P碼M碼衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時間系統(tǒng)、衛(wèi)星鐘運行狀態(tài)、軌道攝動改正、大氣折射改正、由C/A碼捕獲P碼的信息。L21227.6024.42L51176.4225.48GLONASS信號組成衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)載波信號測距碼導航電文載波頻率/MHz波長/cmGLONASSG11602.00018.7C/A碼P碼衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時間系統(tǒng)、衛(wèi)星鐘運行狀態(tài)、軌道攝動改正、大氣折射改正、由C/A碼捕獲P碼的信息。G21246.00024.1G51204.70424.9二、GNSS衛(wèi)星信號GALILEO信號組成衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)載波信號測距碼導航電文載波頻率/MHz波長/cmGALILEOE11575.42019.0E61278.75023.4E51191.79525.2E5a1176.45025.5ESb1207.14024.8二、GNSS衛(wèi)星信號BDS信號組成衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)載波信號測距碼導航電文載波頻率/MHz波長/cmBDSB11575.4219.0分為D1和D2導航電文。D1導航電文內(nèi)容包括本衛(wèi)星基本導航信息、全部衛(wèi)星星歷書與其他與時間同步信息；D2包含基本導航信息和增強服務信息。B21191.79525.17B31268.5223.65二、GNSS衛(wèi)星信號衛(wèi)星信號調(diào)制調(diào)制就時將載波上加上信號碼，方法是用調(diào)相技術(shù)將信號調(diào)制到載波上。二、GNSS衛(wèi)星信號三、衛(wèi)星信號調(diào)制與解調(diào)GPS衛(wèi)星信號調(diào)制在無線電通信技術(shù)中，為了有效地傳播信息，一般將頻率較低的信號，加載到頻率較高的載波上。在L1載波上，調(diào)制有C/A碼、P(Y)碼和數(shù)據(jù)碼，在L2載波上，調(diào)制有P(Y)碼和數(shù)據(jù)碼。GPS衛(wèi)星天線發(fā)射的信號，是將導航電文經(jīng)過兩級調(diào)制后的信號。一級調(diào)制是將低頻D碼分別調(diào)制高頻C/A碼和P碼，實現(xiàn)導航電文的偽隨機碼擴頻；二級調(diào)制是將一級調(diào)制的組合碼再分別調(diào)制在兩個載波頻率上。三、衛(wèi)星信號調(diào)制與解調(diào)衛(wèi)星信號解調(diào)解調(diào)就是去掉二進制碼，只留下載波。GPS衛(wèi)星信號解調(diào)由于在GPS信號中已用二進制