第2章 GPS卫星定位系统.doc

PAGE PAGE 32 第五讲 GPS卫星的测距码信号和GPS卫星的导航电文 学习指南 在这一章节中，主要讲述了GPS全球卫星定位系统的组成，简单地介绍了GPS卫星信号、GPS卫星星历和卫星运动理论基础。重点介绍了GPS卫星信号特点及其应用。 对本章的学习要重点突出GPS系统的组成、GPS卫星信号的应用，理解和掌握GPS卫星位置计算的各项参数物理意义和几何特点。 本单元教学重点和难点 1、GPS编码的方法； 2、导航电文的格式和内容。 教学目标 1、了解GPS卫星信号的作用； 2、熟悉GPS编码的方法； 3、熟悉导航电文的格式； 4、熟悉导航电文的内容。 一、 GPS卫星信号 1 GPS卫星信号构成及产生 GPS卫星发射的信号由载波、测距码和导航电文三部分组成。如图2—5所示： 1.1 载波L1、、L1由卫星上的原于钟所产生的基准频率f0＝1.023MHz倍频154倍和120倍产生。 1.2 测距码 1.2.1C C/A码又称为粗捕获码，它被调制在L1载波上，是1.023MHz的伪随机噪声码（PRN码），由卫星上的原子钟所产生的基准频率f0降频10倍产生，即：fC/A＝f0／10＝1.023MHz。由于每颗卫星的C/A码都不一样，因此，我们经常用它们的PRN号来区分它们。C/A码是普通用户用以测定测站到卫星间的距离的一种主要的信号。 1.2.1 P P码又被称为精码，它被调制在L1和L2载波上，是10.23MHz的伪随机噪声码，直接使用由卫星上的原于钟所产生的基准频率，即：fp＝f0＝1.023MHz，其周期为七天。在实施AS时，P码与W码进行模二相加生成必威体育官网网址的Y码，此时，一般用户无法利用P码来进行导航定位。 1.2.1 L2C码称为城市码，它被调制在L2载波上，L2C信号包括2个PRN码:即CM码和CL码。2005年9月23日第一颗具有广播L2C信号功能的GPS卫星SLC-17A从CapeCanaveral, Florida（佛罗里达）发射升空。L2码同样可以提供高质量(低相噪，高灵敏度)的数据来进行导航定位 1.3 导航电文 导航信息被调制在L1载波上，其信号频率为50Hz，包含有GPS卫星的轨道参数、卫星钟改正数和其它一些系统参数。用户一般需要利用此导航信息来计算某一时刻GPS卫星在地球轨道上的位置，导航信息也被称为广播星历。 图2—5 GPS卫星信号构成及产生 2 GPS的测距码信号 测距码是用于测定从卫星至接收机间距离的二进制码，如图2—5所示。GPS卫星中所用的测距码从性质上讲属于伪随机噪声码。它们看似一组取值(0或1)完全无规律的随机噪声码序列，其实是具有确定编码规则编排起来的、可以复制的周期性的二进制序列，且具有类似于随机噪声码的自相关性特性，结构相同的随机码序列通过平移码元数，相应的码元相互对齐，易于测量。测距码是由若干个多级反馈移位寄存器所产生的m序列经平移、截短、求模二和等一系列复杂处理后形成的。根据性质和用途的不同，在GPS卫星发射的测距码信号中包含了C／A和P（Y）码两种伪随机噪声码信号，各卫星所用的测距码互不相同。下面将分别介绍其特点及作用。 图2-6 2.1 C 用于进行粗略测距和捕获精码的测距码称为粗码，也称捕获码。C／A码的测距精度一段为?(2-3) m。C／A码是一种结构公开的明码，供全世界所有的用户免费使用。 C／A码的特征是：码长Nu＝210-1=1023bit；码元宽度tu?0.97752us，相应长度293.1m;周期Tu＝Nu·tu=1ms；数码率BPS＝1.023Mbit／s，如图2-7所示。GPS C／A码具有的特性： = 1 \* GB3 ①由于C／A码的码长较短（周期1ms），在GPS导航和定位中，为了捕获C／A码以测定卫星信号传播的时间延迟，通常对C／A码金行逐个有哪些信誉好的足球投注网站，而C／A码总共只有1023个码元，若以每秒50码元的速度有哪些信誉好的足球投注网站，仅需约20.5s便可完成，易于捕获。而通过捕获C／A码所得到的卫星提供的导航电文信息，又可以方便地捕获P码，所以，通常称C／A为捕获码。 = 2 \* GB3 ②C／A码的码元宽度t 0=1/f=0.97752μs(码元持续时间 )，空间矢距：L=293.1m(码元持续时间 与 c乘积 )较大。若两个序列的码元相关误差为码元宽度的l／10—1／100，则此时所对应的测距误差可达29.3—2.9m。由于其精度较低，所以称C／A码为粗捕获码。 2.2 P码(Precision Code) 用于精确测定从GPS卫星至接收机距离的测距码称为精码。该测距码又同时调制在L 1和L2两个载波上，可较完善地消除电离层延迟，故用它来测距可获得较精确的结果。P码是一种结构必威体育官网网址的军用码。目前，美国政府不提