卫星导航(合并版)分析.ppt

2.1.1 载波 作用 搭载其它调制信号 测距 测多普勒频移 类型 L1 – 频率： 154?f0 = 1575.43MHz；波长：19.03cm L2 – 频率： 120?f0 = 1227.60MHz；波长：24.42cm 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） 2.1.2 测距码 作用 测距 类型 C/A码 P码 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 Slide * C/A码（Coarse/Acquisition code） C/A码：是用于粗测距和捕获GPS卫星信号的伪随机码。它是由两个10级反馈移位寄存器组合而产生。 C/A码的码长短，周期1ms，1个周期共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，所以C/A码通常也称捕获码。 C/A码的码元宽度大（293.05m），假设两序列的码元对齐误差为码元宽度的1/10~1/100，则相应的测距误差为29.3~2.93m。由于精度低，又称粗码。 Slide * P码(Precise code) P码是卫星的精测码，码率为10.23MHz，产生的原理与C/A码相似，但更复杂。发生电路采用的是两组各由12级反馈移位寄存器构成。 P码的周期长，周期7天， 1周期含码元数：6187104000000；由于P码的码元宽度为C/A码的1/10（ 29.30m ），若取码元对齐精度仍为码元宽度的1/100，则相应的距离误差为0.29m，仅为C/A码的1/10，故P码称为精码。 Slide * GPS卫星的导航电文，是用户用来定位和导航的数据基础。 导航电文包含有关卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由C/A码捕获P码等导航信息。导航电文又称为数据码（或D码）。 导航电文也是二进制码，依规定格式组成，按帧向外播送。每帧电文含有1500比特，播送速度50bit/s，每帧播送时间30s。 2.1.3 GPS卫星导航电文 Slide * GPS卫星天线发射的信号，是将导航电文D(t)经过两级调制后的信号。 （1）第一级调制是将低频D(t)码分别调制高频C/A码和P码（导航电文信号与测距码模2和运算） （2）第二级调制是将一级调制的组合码再分别调制在两个载波频率（L1和L2）上。（载波调制） 2.4 GPS卫星信号的调制 卫星信号的调制：第一级调制 卫星信号的调制：第二级调制 GPS卫星的伪随机码是利用调相技术调制到载波上的。 卫星信号的调制 在L1载波上，调制了C/A码和P码，且采用正交方式进行调制； 在L2载波上，只调制了P码。这里的C/A码和P码已实现了对数据码的扩频。 主要内容 第一部分 GPS系统的组成 第二部分 GPS定位原理和方法 GPS系统信号结构 GPS系统定位原理 GPS系统误差特性及误差方程 卫星定位的必要条件 卫星在坐标系内的精确位置 用户相对于卫星的某种观测值 定位方法，根据观测值的不同可以分为 测距定位（测码伪距观测量） 测角定位（测相伪距观测量） 测速定位（多普勒频移观测量） 2.2 GPS系统定位原理 已知卫星的位置 如何测量出站星距离 2.2 GPS系统定位原理 测距定位基本原理 所谓测码伪距观测量，实际上是测量GPS卫星发射的测距码信号（C/A码和P码）到达用户接收机天线的电波传播时间，因此，这种方法也称为时间延迟测量。 距离测定的基本思路 GPS到用户的观测距离，由于各种误差源的影响，并非真实的反应卫星到用户的几何距离，而是含有误差，这种带有误差的GPS量测距离，称为伪距。 信号传播时间 测码伪距观测量 调整本地码延迟　，使相关输出达到最大值，此时 则 当测得本地码延迟后，即可得 是所测定的距离观测值， R为卫星信号传播的真实距离， 代表伪随机码的波长， 为整周模糊度，可以消除。 用户在接收机里复制了与卫星发射的测距码结构完全相同的码信号，通过接收机中的时间延迟器，使复制的测距码进行相移，使其在码元上与卫星发射的测距码对齐，即进行相关处理。当相关系数为１时，所需的相移量就是卫星发射的信号到达接收机所需的传播时间。 测距定位基本原理 测距码测距原理 信号（测距码）传播时间的测定 信号传播时间的测定 当观测4颗星时，可以求解。当观测超过4颗星时,怎么办？ 选择用户接收机时钟误差的概略值 为用户接收机钟差与所选概略值之间的偏移 将观测伪距在概略位置和接收机概略值处展开，并忽略二阶以