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全球定位系统与无线定位技术 报告人：冯兴乐 日期：2001.5.18 主要内容 GPS概述 GPS定位原理 GPS接收机工作原理 无线定位概述 定位误差源及解决办法 GPS概述(1) 系统组成 星座部分。24颗卫星分布在六个平面，采用码分多址区分卫星。 控制部分。 主控站（1个）从各监测站收集数据，计算卫星轨道参数和钟参数，并进行卫星控制。 监测站（5个）配置精密铯原子钟，能连续测量卫星伪距，和已知的位置信息进行对比，得到电离层参数和对流层参数，平滑后发给主控站。 注入站（3个）将主控站送来卫星轨道参数和钟参数以S波段上行注入到各卫星。 用户接收机部分 GPS概述(2) 伪码扩频 美国的GPS 限制政策 SA(Select Availability) A-S(Anti-Spoofing) GPS概述(3) 特点 全天候，全球覆盖 高精度 GPS定位原理(1) 伪距：用户测得距离等于接收到信号的时刻与从电文中恢复的卫星钟所记录的发射时刻之差乘以光速，因为卫星钟和用户钟不同步，故所测距离不准确，称为伪距。 GPS定位原理(2) 伪距测量方法 伪码测距。用户恢复的卫星钟和用户钟之钟差所对应的码片时间乘以光速。 载波相位测距。利用调制载波相位，载波频率是码速率的1500倍，故精度更高。 积分多卜勒测距。对比有无多卜勒频移情况下的伪距差。 GPS接收机工作原理(1) 基带信号 伪随机码 扩频码 调制后 GPS接收机工作原理(2) GPS接收机工作原理(3) 跟踪工作状态 假设条件 本地码相位和卫星码相位保持同相 本地载波频率和卫星信号频率保持相等，相位差为 载波环 GPS接收机工作原理(4) 码环 GPS接收机工作原理(5) GPS接收机工作原理(6) 有哪些信誉好的足球投注网站工作状态 GPS卫星大约12小时绕地球一周，由于卫星和接收机存在径向运动，就会产生多卜勒频移fd，对于中低动态用户， fd6KHz，因而接收到的卫星信号频率为1575MHz± fd，经过混频抽样后，数据流速率为14 05± 6KHz, 有哪些信誉好的足球投注网站过程是载波频率有哪些信誉好的足球投注网站和码片有哪些信誉好的足球投注网站同时进行，称为二维有哪些信誉好的足球投注网站。 先确定载波频率（在12KHz范围内，每500Hz为一有哪些信誉好的足球投注网站间隔） 再确定C/A码（对应24颗卫星） 计算 ，若大于门限，则跳出循环， 否则码片移位（1023个码片） GPS接收机工作原理(7) 牵引工作状态 和跟踪状态类似，启动载波环和码环，这时的移动间隔较小，直到 达到最大。 数据解调计算 当通道处于跟踪状态时，每1ms(C/A序列周期）读取累加计数器输出I(n)对准数据，若连续20次均为正，则判断数据1，最后利用这些电文序列进行定位计算。 无线定位概述(1) 自主定位系统 无线定位概述(2) 利用信号强度定位 精度较差，需知发射功率和接收功率。 利用信号方向定位 精度较差，需两个基站就可定位，采用阵元天线。 无线定位概述(3) 利用信号时间定位 TOA(time of arrival) 需要MS和BS时间同步，三圆确定一点 TDOA(time difference of arrival) 需要各BS时间同步，三条双曲线确定一点。由于易于实现，成为无线定位的首选方案。 求时间差 无线定位概述(4) Least squares法 定位误差源及解决办法(1) 多径传播 定位误差源及解决办法(2) NLOS(Non Line of Sight) 由于非视距传播距离长,延时长,测出的延时方差大,可通过减小该基站在计算中所占权重,利用上一时刻测量值进行调整. 多址干扰 各种定位方法都需要至少三个基站同时收到,由于功率控制,本小区的移动台不能被相邻小区的基站接收,可采用Power UP Function ,定期增大移动台的发射功率,以便其它基站可以接收. 参考文献 干国强.导航与定位 .2000; 北京：国防工业出版社 Jame J.Caffery and Gordon L.Stuber . Overview of radiolocation in CDMA cellular systems. IEEE Communications Magazine . April 1998. ???? Silventoinen-M; Rantalainen-T. Mobile station locating in GSM. In Proceedings of the 1995 IEEE Wireless Communication System Symposium. IEEE, New York, NY, USA; 1995; p.53-9 Ghosh-Amitava; Love-Robert