GPS卫星导航电文和卫星信号

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1、第四章GPS卫星的导航电文和卫星信号§4.1GPS卫星的导航电文§4.2GPS卫星信号§4.3GPS卫星位置的计算§4.4GPS接收机基本工作原理4.1GPS卫星（导航）电文内容：卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、卫星钟参数、卫星状态信息及其它信息。数据码§4.2GPS信号4.2.1概述GPS信号的组成GPS信号的产生GPS信号的调制4.2.2伪随机噪声码的产生及特性4.2.3载波、C/A码、P码4.2.2码、随机噪声码和伪随机噪声码码：表达信息的二进制数及其组合。随机噪声码：每一时刻，码元是0或是1完全是随机的一组码序列，这种码元幅值是完全无规律的码序列，

2、称为随机噪声码序列。特性：它是一种非周期序列，无法复制。但是，随机噪声码序列却有良好的自相关性，GPS码信号测距就是利用了GPS测距码的良好的自相关性才获得成功。自相关性自相关性是指两个结构相同的码序列的相关程度，它由自相关函数描述。自相关函数：１１１１０００１００１１０１０１１１１１１１０００１００１１０１０1110１１１１０００１００１１０１０11伪随机噪声码(PseudoRandomNoise-PRN)伪随机噪声码PRN的产生伪随机噪声码PRN由多级反馈移位寄存器产生。这种移位寄存器由一组连接在一起的存储单元组成，每个存储单元只有“0”或“1”两种状态，

3、并接受钟脉冲和置“1”脉冲的驱动和控制。4.2.1GPS信号概述GPS卫星信号（续）GPS卫星信号的组成部分载波（Carrier）L1L2电离层延迟误差测距码（RangingCode）C/A码（目前只被调制在L1上）P(Y)码（被分别调制在L1和L2上）卫星（导航）电文（D码）GPS卫星信号的生成关键设备–原子钟卫星信号导航电文星历GPS信号的产生由卫星上的原子钟直接产生基准频率为10.23MHz卫星信号的所有成分均是该基准频率的倍频或分频载波作用搭载其它调制信号测距测定多普勒频移类型目前L1–频率：154f0=1575.43MHz；波长：19.03cmL2

4、–频率：120f0=1227.60MHz；波长：24.42cm现代化后增加L5–频率：115f0=1176.45MHz；波长：25.48cm卫星信号的调制在数字通讯技术中，为了有效地传播信息，一般均将低频信号加载到高频的载波上，这时原低频信号称为调制信号，而加载信号后的载波就称为已调波。GPS信号调制，是采用调相技术实现的。调制定义：数据码和测距码组合码放到载波上，载波携带着有用信号传上去。（频率变大）组合码P-D,C/A-D卫星信号的调制①模二和--运算规则--二进制信号：“+1”表示二进制“0”，“-1”表示二进制“1”，则信号序列01信号波形+1-1

5、卫星信号的调制②二进制信号的相位调制调相PM卫星信号的调制③GPS卫星信号的调制原理AP、BP：调制在L1、L2上的P码振幅AC：调制在L1上的C/A码振幅为P码、数据码、C/A码的状态码：卫星编号GPS卫星信号的调制与解调１、调制调制就是在载波上加上信号码，方法是用调相技术将信号调制到载波上。二进制码（电位）1(-1)0(1)载波相位改变180°不变2、解调解调就是去掉二进制码，只留下载波。4.2.3载波作用搭载其它调制信号测距测定多普勒频移类型目前L1–频率：154f0=1575.43MHz；波长：19.03cmL2–频率：120f0=1227.60M

6、Hz；波长：24.42cm现代化后增加L5–频率：115f0=1176.45MHz；波长：25.48cm载波特点所选择的频率有利于测定多普勒频移所选择的频率有利于减弱信号所受的电离层折射影响选择两个频率可以较好地消除信号的电离层折射延迟（电离层折射延迟于信号的频率有关）优点减少拥挤，避免“撞车”适应扩频，传送载波先将带有导航信息的编码脉冲D（t）调制到伪码（C/A，P码上）；然后对L波段的载波L1，L2进行调制），L2只调P码，L1C/A，P码GPS卫星信号构成示意图载波相位测量原理载波精度L1频率：1575.42MHz。波长：19.03cm。测距精度：19

7、.03cm/100=1.9mm。L2频率：1227.60MHz。波长：24.42cm测距精度：24.42cm/100=2.4mm。4.2.3GPS测距码测距码类型目前C/A码（Coarse/AcquisitionCode）–粗码/捕获码；码率：1.023MHz；周期：1ms；1周期含码元数：1023；码元宽度：293.05m；仅被调制在L1上P（Y）码（PreciseCode）–精码；码率：10.23MHz；周期：7天；1周期含码元数：6187104000000；码元宽度：29.30m；被调制在L1和L2上现代化后在L2上调制C/A码在L1和L2增加调制M码码

8、相关伪距测量原理（1）卫星依据自己时钟