系留气球gps的抗干扰研究与设计

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1、系留气球GPS的抗干扰研究与设计：系留气球的GPS定位系统能在全球范围内为浮空器系统提供精确的位置、速度和时间信息，为保证浮空器系统正常工作发挥着重要的作用。然而，在电磁环境复杂的高空应用中，经常会受到外界干扰，导致信息参数不准确。针对干扰源和GPS的工作特性进行抗干扰设计，采取相应的软硬件滤波方法，最终提高系留气球GPS工作的稳定性和可靠性。　　关键词：系留气球GPS抗干扰滤波　　：TN972;P228.4：A：1007-9416（2011）05-0146-03　　　　Abstract：GPSontetheredaerostatcanprovide

2、preciseposition,velocityandtimeinformationforaerostatsystemallaroundtheportanttoensurethataerostatsystemisally.Hoagismenvironmentofhighaltitudeapplications,ationparameterisnotaccurate.ContraposingtointerferencesourceandanceofGPS,anti-interferenceisdesigned,softethodistaken,prov

3、emingfilter　　　　系留气球通过在囊体中充入一定升力气体产生升力，在系留缆绳的牵引下升空，搭载一定的任务载荷完成其预定功能。通过安装在系留气球上的一系列采集设备来完成对其状态的检测，各种现场数据包括温度、湿度、气压、缆绳张力等。其中球上的GPS定位系统实现对系留气球的高度和水平漂移的测量，提供的定位信息在气球收放和滞空控制中具有重要的作用。　　GPS定位系统在系留气球应用环境下存在多种干扰因素，总的来说可以分为两类。一类是由自由空间损耗、多径衰落、空气噪声、雨衰等组成的自然条件造成的干扰因素；另一类是由人为因素造成的干扰，大体上可分为压制式

4、干扰和欺骗式干扰。由于传输信道中存在干扰信号，致使GPS系统定位困难，严重时影响系留气球系统的控制。因此，针对实际应用环境，进行相应的GPS抗干扰设计是保证系留气球系统安全可靠的关键。　　1、GPS系统工作原理　　GPS卫星发射扩频信号为用户提供定位信息，它利用一种伪随机噪声（PRN）序列在频域上扩展GPS信号，这种PRN序列的优点在于：具有良好的单峰自相关特性和可复制性，能够准确测定GPS卫星与GPS接收机之间的信号传输时间；具有低互相关特性，所有卫星可在同一频率上发射信号而不造成互相干扰。GPS卫星信号包含三种信号分量：载波、测距码和数据码。所有

5、这些信号分量都是在同一个基本的时钟频率的控制下利用频率合成器产生的[1]。　　测距码包括C/A码（粗捕获码），P码（精码）和由P码加密后形成的Y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PRN码。C/A码的码长为Nu=210-1=1023Bit，码元宽度为τc≈0.97752us（相应距离为293.1m），周期Tu=NuTc=1ms，码速率fc=1.023Mb/s。所有GPS卫星采用的C/A码码长、周期和码速率均相同，不同的GPS卫星采用的C/A码码序不同。在GPS中，由C/A码和P码形成的扩频信号具有很强的多址工作能力。GP

6、S利用不同码序的扩频信号实现对24颗卫星的识别和跟踪。尽管24颗卫星发射同一种载频信号，但可以按不同的伪随机码加以识别。　　数据码又称导航电文或D码，它是利用GPS进行导航和定位的基础，包含了有关卫星的星历、工作状态、时间系统、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码等的导航信息。数据码也是二进制码，数码率为50bit/s。　　GPS卫星使用L波段的两种频率的电磁波作为载频，即：　　两种载频之间间隔347.82MHz，等于L2的28.3％。L1载波频率为P码码率的154倍，而L2载波频率为P码码率的120倍，所以选择这两个载波，是为

7、了利用双频法测量出由于电离层效应而引起的延迟误差，以便对定位结果加以修正，提高定位精度。L1载波同时被C/A码、P码和数据码分别以同相和正交两种方式做相位调制，其中C/A码信号比P码信号滞后90°，L2载波上只调制有P码（或Y码）和数据码。分别以和表示载波L1和L2经测距码和数据码调制后的信号，其信号结构为[2]：　　　　式中，分别为P码和C/A码的振幅；分别为P码和C/A码的状态：为数据流；，为载波L1和L2的角频率；，为信号初始相位。GPS卫星的测距码和数据码是采用双相调制技术（BPSK）调制到载波上的，调制码的码值只取0或1。当码值取0时，对应

8、的码状态取1；而码值取1时，对应的码状态取-1。载波和相应的码状态相乘后便实现了对载波的调制，即当码值为0时