《GPS卫星信号》PPT课件

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1、第三章GPS卫星及其信号地理系张玉红GPS卫星及其信号第一节GPS卫星的发展1.初期概念证实卫星——BlockⅠ2.初期的生产卫星——BlockⅡ3.升级的生产卫星——BlockⅡA4.补充卫星——BlockⅡR5.后续坚持卫星——BlockⅡFGPS卫星及其信号BLOCKⅠ:用于GPS系统的实验,称为GPS实验卫星。BLOCKⅡ:用于组成GPS系统的工作卫星星座。现在运行的卫星有:BLOCKⅡ、ⅡA和ⅡR型卫星。BLOCKⅢ:预计2010年前后将研制并发射试验卫星。GPS卫星及其信号Block小结：Block号码自主导航数据存储时间动量管理自主工作期限URE/mⅡ无14

2、OCS14161.1ⅡA无180星载180<100ⅡR有210星载1807.4GPS卫星及其信号GPS卫星及其信号第二节GPS卫星工作星座GPS卫星及其信号ABCDEF3171777137197257GPS卫星轨道位置平面投影图16012080400320280240200GPS卫星及其信号GPS卫星信号两种载波:L1载波、L2载波;两种测距码:C/A码、P码;导航电文:D码第三节GPS卫星的信号GPS卫星及其信号在L1载波上调制有:C/A码、P码和导航电文(D码);在L2载波上调制有:P码和导航电文(D码);※到2007年约有2/3的GPS卫星在L2载波上亦调制有C/A

3、码!GPS卫星及其信号1.GPS卫星的伪随机测距码（1）码：码是一种表达信息的二进制数及其组合，是一组二进制的数码序列。码可以看作是以0和1为幅度的时间函数，用u(t)来表示。······t1-1111101011000100100······信号波形信号序列GPS卫星及其信号（2）伪随机噪声码：是一个具有一定周期的取值0和1的离散符号串，它具有类似随机码的良好相关特性和某种确定的编码规则，是可人工复制的码序列。PRN的产生：基础电路为移位寄存器。1234模二相加模二相加的运算规则：1+1=0；0+1=1；1+0=1；0+0=0。GPS卫星及其信号状态编号各级状态4321

4、模二加反馈末级输出的二进制数111110121110013110001410001150001006001000701001081001119001100100110101111010112101011130101101410111115011110四级反馈移位寄存器状态序列GPS卫星及其信号一般来说，一个r级移位寄存器所产生的m序列，在一个周期内其码元的最大个数Nu=2r–1与此相应，这是m序列的最大周期为：Tu=(2r–1)tu=Nutu式中，Nu也称为码长。GPS卫星及其信号（3）GPS的测距码信号测距码包括：C/A码：亦称粗码、明码和捕获码，其波长为293m；P码

5、：亦称精码、保密码，其波长为29.3m；GPS卫星及其信号1）C/A码（Clear/AcquisitionCode）码长Nu=1023bit；码元宽度tu=0.97752us；相应长度293.1m；周期Tu=Nutu=1ms；数码率BPS=1.023Mbit/sC/A码的特点：1）易于捕获；2）精度较低。GPS卫星及其信号2）P码（PrecisionCode）码长Nu=2.35*1014bit；码元宽度tu=0.097752us；相应长度29.3m；周期Tu=Nutu=267天；数码率BPS=10.23Mbit/sGPS卫星及其信号对于两噪声码的相关性可表示为：相关系数：

6、R=（A－B）/（A＋B）；例如对于任意两个噪声码:X（t）：1010110001010………n.Y（t）：1001011010110………n.比较可知:A=6,B=7,n→∞时A=B→n/2其相关系数R=（A－B）/（A＋B）→0GPS卫星及其信号若对于同一个噪声码:X（t）：1010110001010………nX（t）：1010110001010………n比较可知:A=n，B=0则R=（A－B）/（A＋B）=1（MAX）。※对于伪随机噪声码，只有其自身才具有相关性，即伪随机噪声码具有良好的自相关特性！GPS卫星及其信号如何利用其良好的自相关特性？假设：卫星和测站接收机可以

7、产生同一种噪声码(结构完全相同)。卫星：测距码U（t）；测站；跟踪码U'（t）；在接收机处:因测距码U（t）须经过Δt时间的传播到达接收机,则测距码U（t）比跟踪码U'（t）要延迟Δt的时间。GPS卫星及其信号测距码U（t）:1010110001010……跟踪码U'（t）:1010110001010………现利用码相关器求两码相关系数:R=0再利用码延迟器将跟踪码U'（t）延迟τ1τ2τ3…的时间，若有：τi≠Δt则R=0直至：τn=Δt即:测距码U（t）:1010110001010………跟踪码U'（t）:10101100010