2025年GPS的基本原理、通讯码制及定位应用. .pdfVIP

士不可以不弘毅，任重而道远。仁以为己任，不亦重乎?死而后已，不亦远乎?——《论语》

GPS的基本原理、通讯码制及定位应用

目录：

1全球定位系统的原理及组成

1.1GPS基本原理

1.2GPS的组成

2有关GPS工作的几个问题

2.1信号与多通道

2.2差分工作方式与独立工作方式

2.3载波相位与码相位

2.4操作码

2.5系统精度

3GPS信号结构

3.1GPS传输信号的分类

3.2GPS信号结构

3.3C/A码

3.4P码

一、全球定位系统的原理及组成

1.1基本原理

学而不知道，与不学同；知而不能行，与不知同。——黄睎

GPS系统是由美国国防部的陆海空三军在70年代联合研制的新型卫星导航系

统它的英文名称是“NavigationSatelliteTimingAndRanging/GlobalPositioning

System”，其意为“卫星测时测距导航全球定位系统”，简称GPS系统。该系统是以

卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性(陆地、海洋、航空和航天全球

性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能，能为各类用户提供精密

的三维坐标、速度和时间。

GPS的定位原理实质上就是测量学的空间测距定位，利用在平均20200km高

空均匀分布在6个轨道上的24颗卫星，发射测距信号码和载波，用户通过接收机

接收这些信号测量卫星至接收机之距，通过一系列方程演算，便可知地面点位坐

标。

1.2GPS的组成

GPS由三部分组成GPS空间部分、地基监控站和GPS用户接收机部分

1.2.1GPS空间部分

GPS空间部分由24颗分布在6个等间隔轨道上的卫星组成。卫星分布可保证

全球任何地区、任何时刻都不少于4颗卫星供观测。24颗卫星中3颗作为备份。

每个轨道平面上有4颗卫星，它们按与地球

成55的相同方向运行，空间间隔约为90°.这些卫星工作在2种频率下

1575.42MHz和1227.6MHz，通过测量这些卫星到达的时间用户可以用4颗卫星确

定4个导航参数：纬度经度、高度和时间。

每个GPS卫星都对应一组编号它们有多种编号一般采用PRN（卫星所采用的

伪随机噪声码）编号。GPS定位精度高低关键在于高稳定度的频率标准，为此每

颗GPS卫星都设有两台铷原子钟和两台铯原子钟。

1.2.2地基监控站地基部分

先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。——范仲淹

地基监控站由一个主控站和四个监控站组成。主控站设置在美国大陆四个监控

站分别设在大西洋太平洋和印度洋诉岛屿上。

1.2.3GPS用户接收机

用户接收机通过接收多颗卫星的信号来解算出自身的位置，以实现定位和导

航。GPS接收机按使用环境可分为中、低动态接收机和高动态接收机；按所收信

号可分为单频C/A码接收机和双频P码和Y码接收机。

GPS接收机可以捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并

跟踪这些卫星的运行。对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量

出GPS信号从卫星到接收机天