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武汉大学 第四章 GPS卫星导航电文和卫星信号 卫星导航电文 4.1 卫星（导航）电文 作用：向用户提供卫星轨道参数、卫星钟参数、卫星状态信息及其它信息 主要包括： 卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态信息以及C/A码转换到捕获P码的信息。 基本结构 卫星（导航）电文 基本内容 卫星（导航）电文 遥测字（TLM – Telemetry Word） 每一子帧的第1个字 用作捕获导航电文的前导 交接字（HOW – Hand Over Word） 每一子帧的第2个字 主要内容：Z计数 卫星（导航）电文 第一数据块 第1子帧的第3~10个字 内容： WN – GPS周 L2所调制测距码标识符 – “10”表示C/A码，“01”表示P(Y)码 传输参数N – URA TGD – 信号在卫星内部的时延 星钟数据龄期AODC 星钟改正参数a0（钟偏），a1（钟速），a2（钟漂） 卫星（导航）电文 第二数据块 第2、3子帧的第3~10个字 内容 该发送信号卫星的星历 － 广播星历 星历参数 卫星（导航）电文 第三数据块 第4、5子帧的第3~10个字 内容：所有卫星历书（概略星历） 第三数据块的内容每12.5分钟重复一次 4.2 GPS卫星信号 GPS卫星信号的要求 适应多用户系统的要求 满足实时定位的要求 满足高精度定位的要求 满足军事必威体育官网网址的要求 概述 GPS卫星信号的组成部分 载波（Carrier） L1 L2 测距码（Ranging Code） C/A码（目前只被调制在L1上） P(Y)码（被分别调制在L1和L2上） 卫星（导航）电文（Message） GPS卫星信号的生成 关键设备 – 原子钟 GPS卫星的基准频率 f0 由卫星上的原子钟直接产生 频率为10.23MHz 卫星信号的所有成分均是该基准频率的倍频或分频 载波① 作用 搭载其它调制信号 测距 测定多普勒频移 类型 目前 L1 – 频率： 154?f0 = 1575.43MHz；波长：19.03cm L2 – 频率： 120?f0 = 1227.60MHz；波长：24.42cm 现代化后 增加L5 – 频率：115?f0 = 1176.45MHz；波长：25.48cm 载波② 特点 所选择的频率有利于测定多普勒频移 所选择的频率有利于减弱信号所受的电离层折射影响 选择两个频率可以较好地消除信号的电离层折射延迟（电离层折射延迟于信号的频率有关） 测距码① 作用 测距 性质 为伪随机噪声码（PRN － Pseudo Random Noise） 不同的码（包括未对齐的同一组码）间的相关系数为0或1/n（n为码元数） 对齐的同一组码间的相关系数为1 测距码② 类型 目前 C/A码（Coarse/Acquisition Code） – 粗码/捕获码；码率：1.023MHz；周期：1ms；1周期含码元数：1023；码元宽度：293.05m；仅被调制在L1上 P（Y）码（Precise Code） – 精码；码率：10.23MHz；周期：7天；1周期含码元数：6187104000000；码元宽度：29.30m；被调制在L1和L2上 现代化后 在L2上调制C/A码 在L1和L2增加调制M码 基本观测量 观测站（用户接收天线）至GPS卫星（信号发射天线）的距离（或称信号传播路径），通过测定卫星信号在该路径上的传播时间（时间延迟），或者测定卫星载波信号在该路径上的变化的周数来导出的。 GPS卫星的测距码信号 GPS卫星所发射的信号，包括载波信号、P码（或Y码）、C/A码和数据码（或称D码）等多种信号分量 P码和 C/A码统称为测距码 码和码的产生 有关码的基本概念 广泛使用二进制数进行编码（0和1），按照一定的规则进行组合成为编码。 随机噪声码 码是表达某种信息的二进制数的组合，是一组二进制的数码序列。 对一组码序列u（t），对某一时刻来说，码元是0或1完全随机的，但其出现的概率都为50％，无规律，通常叫随机码序列，也叫随机码噪声序列。 特点是自相关性好，有利于提高GPS卫星码信号测距的精度。 非周期的序列，不符合任何编码规则，这样就无法复制和利用。 伪随机噪声及其产生 GPS采用伪随机噪声码（Pseudo Random Noice-PRN)。 特点是：良好的自相关性，具有某种确定的编码规则。是周期性的，可以复制。 伪随机码的组成 由一组连在一起 的存储单元组成，每个存储单元只有0或1两种状态。 移位存储器的控制脉冲有两个：钟脉冲和置“1”脉冲。 移位存储器就是在钟脉冲的驱动及置“1”脉冲的作用下而工作的。 C/A码 由两个10级反馈位移寄存器相组合而产生。 C/A码的码长很短，易于捕获。C/A码共有1023个码元，若以50秒的速度有哪些信誉好的足球投注网站，只需20.5秒就可。 由C/A码易于捕获，知道