GPS卫星导航信号产生过程.doc

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1、2.1.2信号结构与特性2.1.2.1信号组成GPS系统采用典型的CDMA体制，这种扩频调制信号具有低截获概率特性，系统以码分多址形式区分各卫星信号。目前GPS系统是部分公开的，采用的伪码有C/A码、P(Y)码等。该系统主要利用直接序列扩频调制技术，采用1.023MHz（C/A码）和10.23MHz（P(Y)码）两种速率的伪随机码在L1和L2频率上调制发射50Hz的导航定位信息，L1和L2频率在和平时期是确知的，分别为1575.42MHz和1227.6MHz，其中L1频率上的信号是非平衡QPSK调制，其I通道上的伪码序列是C/

2、A码，其Q通道的伪码序列是P码；L2频率上采用P码扩频的BPSK调制。目前，GPS信号组成可由2.1.2-1式表示。式中、和分别为载波L1、L2的振幅，、和分别为第颗卫星的P码、C/A码和导航电文D码。、分别为载波L1、L2的角频率，和分别为第颗卫星载波L1、L2的初始相位。图2.1.2.1为GPS信号结构。图2.1.2.1GPS卫星信号产生机理(2.1.2-1)GPS信号采用L波段作为载波，主要是因为其独有的频段特性：L波段的频率占用率低于其他频段，不易发生频率冲突，利于导航定位测量；GPS卫星采用直接序列扩频通信技术发送导

3、航电文，信号带宽高达20MHz左右，在占用率低的L波段上，易于传送扩频后的宽带信号；卫星在约20000km的高空运行，卫星信号的载波频率越高，多普勒频移就越大，有利于测量用户的行驶速度；GPS系统使用L波段的信号工作波长为19cm和24cm，降低了信号在传输过程中的大气衰减，利于用较经济的接收设备测量GPS信号。2.1.2.2C/A码图2.1.2.2C/A码产生（GPS-ICD-200）C/A码是一种Gold组合码，是由两个10级移位寄存器产生的m序列和模2和的复合码，图2.1.2.2所示。可以表示为：，式中为码元对应的时间1

4、/1023ms，为和间相位偏置的码元数，和的特征方程分别表示为式(2.1.2-2)和(2.1.2-3)所示。(2.1.2-2)(2.1.2-3)每一颗GPS卫星所对应产生的C/A码取决于不同的输出组合，表2.1.2.1中列出了输出位组合产生的对应于每一颗GPS卫星的C/A码。C/A码的码速率为1.023MHz，周期为1ms，码长为1023bit。由于其周期短，速率低，易于被接收机相关捕获，但也造成了测量误差大的不良影响，因此C/A码也被称为粗测量码。表2.1.2.1GPSPRN码分配卫星号PRN号码相位选择码延时/基码前10C

5、/A码(八进制)前12P码(八进制)C/APC/AP1126151144044442237262162040003348373171042224459484174443335519517511334377662106186145543557718713971131434488298140814544340993109141916264342