第二章 第二节GPS卫星信号.ppt

第二节 GPS卫星运动和星历 第三节 GPS卫星信号 GPS卫星定位是通过地面接收机通过接收GPS信号，并对其解译来获得数据进行定位和测量的。GPS卫星信号是由载波信号、测距码和导航电文三部分组成的。 它能满足多用户系统的导航、高精度定位的需要。 载波信号 测距码 导航电文 L1 L2 L2C码 第三节 GPS卫星信号 GPS卫星信号的内容 GPS载波信号 L1载波 GPS的测距码 C/A码 P码 导航 电文 卫星的星历 卫星工作状态 时间系统 卫星钟运行状态 轨道摄动改正 大气折射改正 L2载波 GPS 卫 星 信 号 L2C码 第三节 GPS卫星信号 一、GPS卫星的载波信号 载波：可运载调制信号的高频震荡波。GPS卫星发射两种频率的载波信号，由于它属于微波的L波段，故分别称为L1和L2载波。 在无线电通信技术中，为了有效地传播信息，都是将频率较低的信号加载在频率较高的载波上，此过程称为调制。然后载波携带着有用信号传送出去，到达用户接收机。 GPS使用的两种载波，都是由卫星上的原子钟所产生的基准频率 f0=10.23MHZ倍频的154倍和120倍产生。 第三节 GPS卫星信号 L1载波：fL1=154×f0=1575.42MHz,波长λ1=19.032cm, L2载波：fL2=120×f0=1227.6MHz,波长λ2=24.42cm。 载波还具有测距功能，在载波相位测量中可以进行载波测距。 选择这两个载波的目的是：测量出或消除掉由于电离层而引起的延迟误差。 一、GPS卫星的载波信号 第三节 GPS卫星信号 “码”的概念 在现代数字通信中，广泛使用二进制数（0和1）及其组合，来表示各种信息。表达不同信息的二进制数及其组合，称为码。一位二进制数叫一个码元或一比特（Bit）。比特为码和信息量的度量单位。 在二进制数字化信息的传输中，每秒传输的比特数称为数码率，表示数字化信息的传输速度，单位为bit/s。 二、GPS的测距码信号 第三节 GPS卫星信号 二、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。 GPS卫星所采用的两种测距码，即C/A码和P码（或Y码），均属于伪随机噪声码。 在信息理论中我们把一组不包含我们想要的有用信息的量称为噪声。 伪随机噪声码（Pseudo Random Noice——PRN）简称伪随机码或伪码。像噪声一样随机分布，可准确复制的一组二进制数码序列。由一个“多极反馈移位寄存器”的装置产生的。 第三节 GPS卫星信号 （1）C/A码：又称粗捕获码，即用于进行粗略测距和捕获精码的测距码。 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：1.023MHz。 C/A码码长Nu=1023bit，码元宽为tu ? 0.97752?s,相应的距离为293.1m。周期为Tu= 1ms，数码率为1.023Mbit/s。测距精度为±（2~3）m。 二、GPS的测距码信号 第三节 GPS卫星信号 二、GPS的测距码信号 特性： （1）C/A码的码长较短（周期小于1ms），共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，只需20.5s，易于捕获，称捕获码。 （2）码元宽度大，为为0.97752?s（码元持续时间），相应的距离(空间矢距)较大（293.1m）。使得相应的测距误差为2.9m。由于精度低，又称粗码。 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。 第三节 GPS卫星信号 （2）P码 P码又称精码，即用于精确测定从GPS卫星至接收机距离的测距码。 调制在L1载波和L2载波上，是10.23MHz的伪随机噪声码，直接使用原子钟基准频率。由于被同时调制在L1和 L2两种载波上，可完善的消除电离层延迟，故用它测距可获得较精确结果。 P码码长Nu?2.35?1014比特，码元宽为tu=0.097752?s，相应的距离为29.3m。周期为Tu? 267d，数码率为10.23Mbit/s。 第三节 GPS卫星信号 P码的周期较长，267天重复一次，实际应用时P码的周期被分成38部分，（每一部分为7天，码长约6.19 ?1012比特），其中1部分闲置，5部分给地面监控站使用，32部分分配给不同卫星，每颗卫星使用P码的不同部分，都具有相同的码长和周期，但结构不同。 P码的捕获一般是先捕获C/A码，再根据导航电文信息，捕获P码。由于P码的码元宽度为C/A码的1