GPS(卫星信号).ppt

学习要求
了解码的概念,了解随机噪声码的概念及其特征,理解GPS测距码的产生原理,理解GPS导航电文及其组成,掌握GPS卫星星历的概念,理解利用GPS卫星星历进行卫星坐标计算方法,了解卫星载波信号及其组成,了解美国的GPS政策。
GPS卫星信号是GPS卫星向广大用户发送的用于导航
定位的调制波,
它包含有:
数据码(导航电文)
测距码
载波
,是产生上述三种信号
的基础。
GPS卫星的测距码信号
GPS卫星的导航电文
GPS卫星星历
GPS卫星的载波信号
美国政府关于GPS卫星信号的限制使用政策
主要内容
码的基本概念
码
码元
编码
表达信息的二进制数及其组合
将各种信息按某种规则表示为数码的过程
码组合中的每个二进制数均称作码元,单位是bit
数码率
数字化信息的传输速度,单位为bit/s或BPS
码长
一个周期内码元的最大个数,以Nu表示。
码元宽度
钟脉冲的时间间隔,以tu表示
因此一个码序列的周期为码长Nu与码元宽度tu的乘积,以Tu表示,即Tu=Nu×tu
GPS卫星的测距码信号
自相关性
码序列的相关程度,用以比较码序列之间的结构,以相关函数R(t)表示,
码値相同
的码元个数
码値相异
的码元个数
结论
随机噪声码具有良好的自相关性。
码元值完全无规律的码序列。非周期、无法复制
码的基本概念
随机噪声码序列
GPS卫星的测距码信号
概念
特征一
特征二
码的基本概念
伪随机噪声码
GPS卫星的测距码信号
具有随机噪声码的良好自相关性
特征一
具有周期性,可以复制,
特征二
伪随机噪声码由r级移位反馈寄存器产生,码长为
码的基本概念
输出
状态编号
各级状态
3 4
末级输出
①
②
③
④
1
2
0
1
3
0
0.
1
1
0
1
4
0
0
0
1
1
1
5
1
0
0
0
0
0
6
0
1
0
0
0
0
7
0
0
1
0
1
0
8
1
0
0
1
1
1
9
1
1
0
0
0
0
10
0
1
1
0
1
0
11
1
0
1
1
0
1
12
0
1
0
1
1
1
13
1
0
1
0
1
0
14
1
1
0
1
1
1
15
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
R(t)=-1/(2r-1)≈0
可见,伪随机噪声码具有良好的自相关特性,并且具有周期性,可以复制。
以四级反馈移位寄存器为例
1
1
1
1
钟脉冲
置“1”
脉冲
1
1
1
1
伪随机噪声码
GPS卫星的测距码信号
0
由两个具有良好互相关特性的同族m码序列构成的哥尔德码(Gold Code)族。
r级移位寄存器只能产生码长为2r-1的m序列,然而实际
应用中,往往需要各种不同码长序列。GPS卫星发播两种伪随机测距码:
由两个码长互素的m码组成模2和复码;
精密测距码p码
粗捕获码C/A码
GPS的测距码信号
GPS卫星的测距码信号
C/A码产生原理
GPS的C/A码是由两个10级移位寄存器产生的m序列G1和G2,经模2和产生的复合码。
GPS的测距码信号
GPS卫星的测距码信号
码元对应的时间,为1/1023ms
G1与G2间相位偏置的码元数
C/A码是利用两个同周期、具有良好互相关特性的同族的m码序列,组成复合码序列族,称此为哥尔德码。这些码既具有良好的自相关特性,又具有优良的互相关特性。
C/A码是短码,易于搜索和捕获;并可据此捕获P码。
C/A码数字特征及其定位精度
GPS的测距码信号
GPS卫星的测距码信号
C/A码的数字特征
码长
Nu=2r-1=1023bit
码元宽度
对应长度L=c×tu=
周期
Tu=Nu×tu=1ms
C/A码的精度
-
结论
C/A码精度较低,所以称其为粗码
(Coarse/Acquisition Code)
由于钟脉冲频率f1=1/10f0=,
码元宽度为
tu=1/f=,
若两个序列的码元相关误差为码元宽度的1/10~1/100,
钟脉冲的时间间隔