《现代海上通信与信息技术》课件_S4 海上卫星通信与导航.PPT

4.5.1全球定位系统（GPS）2013年底，GPS在轨卫星32颗，主要工作的卫星是其中的24颗，剩余8颗为备用卫星。卫星位置距离地面20200km，运行周期为12h。卫星均匀分布在6个轨道面上，每个轨道面4颗，轨道倾角为55度。GPS系统卫星的分布确保地面任何一点都可以同时观测到9颗以上的卫星，如图4.25所示，目的就是为了能够实现连续不间断的定位、导航和授时服务（Positioning,Navigation,andTiming，PNT）。GPS信号主要包含：①载波（CarrierPhase），主要用于搭载其他信号，也可用于测距。目前有L1（波长为19cm）和L2（24cm）两种；②测距码（RangingCode），主要由伪随机噪声码（PRN码）构成；③导航电文（NavigationMessage），主要包含一些导航信息，卫星钟改正，历书和卫星健康状况等信息。卫星导航系统Chapter4.54.5.1全球定位系统（GPS）卫星导航系统Chapter4.5图4.25GPS卫星分布4.5.2北斗卫星导航系统（BDS）北斗卫星导航系统（简称：北斗系统）是我国着眼于国家安全和经济建设而自主研发，独立运行的卫星导航系统，为区域用户、全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。2000年底，建成北斗一号系统（又称北斗卫星导航试验系统），提供中国区域服务。2012年底，建成正式的北斗卫星导航系统—北斗二号系统向亚太地区提供服务。预计2020年将建成北斗三号系统，提供全球服务。北斗系统覆盖区域如图4.26所示。现阶段的北斗卫星导航系统也称为北斗二号，是我国在第一代北斗导航系统基础上进一步发展起来。卫星导航系统Chapter4.54.5.2北斗卫星导航系统（BDS）卫星导航系统Chapter4.5a）北斗一号区域覆盖图b）北斗二号区域覆盖图c）北斗三号区域覆盖图图4.26北斗各阶段系统的区域覆盖图4.5.2北斗卫星导航系统（BDS）北斗二代导航系统主要由空间段、地面段和用户段组成。①空间段：由5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星组成；②地面段：地面段由主控站、上行注入站和监测站组成。主控站用于系统运行管理与控制等。主控站从监测站接收数据并进行处理，生成卫星导航电文和差分完好性信息，而后交由注入站执行信息的发送。注入站用于向卫星发送信号，对卫星进行控制管理，在接受主控站的调度后，将卫星导航电文和差分完好性信息向卫星发送。监测站用于接收卫星的信号，并发送给主控站，可实现对卫星的监测，以确定卫星轨道，并为时间同步提供观测资料。③用户段：即用户终端，包括北斗用户终端以及与其他全球导航卫星系统（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS）兼容的终端。卫星导航系统Chapter4.54.5.2北斗卫星导航系统（BDS）在信号体制上，北斗卫星导航系统使用码分多址技术，相比于频分多址，码分多址有较高的频谱利用率，在波段频谱资源有限的情况下，选择码分多址更为妥当。北斗区域卫星导航系统在波段和波段分别发播三个导航信号，分别是B1频段：1559.052~1591.788MHz，中心频率1561.098MHz；B2频段：1166.22~1217.37MHz，中心频率1207.14MHz；B3频段：1250.068~1286.423MHz，中心频率1268.52MHz。B1信号采用带宽为4.092MHz，B2采用带宽为24MHz，调制方式为QPSK的信号，各频段均采用QPSK调制方式。北斗区域导航系统已于2012年12月27日宣布投入正式运行。到2020年建成的北斗全球系统所传输的具体信号参见表4.4。卫星导航系统Chapter4.54.5.2北斗卫星导航系统（BDS）卫星导航系统Chapter4.5信号中心频率（MHz）码速率（cps）数据/符号速率（bps/sps）调制方式服务类型B1-CD1575.421.02350/100MBOC（6，1，1/11）开放B1-CPNoB1-A2.04650/100BOC（14，2）授权NoB2aD1191.79510.2325/50AltBOC（15，10）开放B2aPNoB2bD50/100B2bPNoB31268.5210.23500bpsQPSK（10）授权B3-AD2.557550/100BOC（15，2，5）授权B3-APNo表4.4全球覆盖式北斗系统信号4.5.3伽利略系统（GALILEO）