文档介绍：第四章电磁波传播与GPS卫星信号
第一节电磁波的基本知识
1、参数
周期T、频率f、速度v、波长λ、相位φ及其相互关系:T=1/ f , λ=, φ=2π ft。
2、电磁波普
1)全普与窗口
2)卫星大地测量常用普
全普与窗口
卫星定位常用波普
符号
频率GHz
平均波长(cm)
P
~
115
L
1~2
20
S
2~4
10
C
4~8
5
X
8~
3
第二节大气层对电磁波传播的影响
一、大气结构及性质
对流层:40km以下,冷热、雨雪风、水蒸气。属非弥散介质。
电离层:70km以上,空气分子以带电粒子的形式存在,属弥散介质,对电磁波传播影响显著,折射率主要取决于带电子数的多少和电磁波频率的高低。
折射数——N0=(n-1)×106。
对流层与电离层比较
对流层电离层
H越大,t越低 H越大,t越高
与气象有关与气象无关
与f无关与f有关
n>1 n<1
电离层对不同频率电磁波折射
二、电离层影响及对策
1、电离层影响:
dion=- 2
NΣ——断面为1m2传播路径上的电子数总合。
若NΣ=5×1017,而f 1=, f 2=
dion 1=, dion2=-。
2、对策:
1)双频观测;
2)利用电离层模型改正(是否改正取决于数据处理软件);
3)同步观测求差(相对定位或差分定位)。
4) 载波相位观测与码相位观测取平均。
3、影响带电离子密度的因素
电离层高度,200~400km时密度最大;
地方时,白天是晚上的5倍,地方时11时最大;
季节,夏天是冬天的4倍;
测站纬度,赤道最高,南北极最低;
年份,太阳黑子活动周期为11年,最高年份可达1016/m2,最低年份近于零。58,69,80,91,02年最高。
三、对流层影响及对策
与电磁波频率无关,与传播路径上的大气状况、大气压、温度、高程、高度角等有关。
减弱措施:
1)模型改正;
2)作为未知数求解;
3)同步观测值求差;
4)用水汽辐射计求路径折射率。
第三节 GPS卫星的测距码信号
一、GPS卫星信号概述
载波信号:
L1 。
L2 。
测距码信号:C/A码,P码。
数据码信号:导航电文。
二、码的概念及其产生
1) 码的基本概念
码——表达不同信息的二进制数及其组合。(波形与序列见下一幻灯片。)
码元——一位二进制数叫一个码元。
编码——用二进制数表示信息的过程。
信息量——某种事物有2r种类型,可用r位二进制数表示,即含有r比特的信息量。
信息的传输速度——单位时间内传输的比特数。
码元宽度——传输一个码元所用时间。
码元、信息的传播速度、码元宽度三概念应牢固掌握
符号与波形
名称
二进制序列
符号序列
1 1 1 0
信号电位
-1 -1 -1 1
信号波形
模二加法:
二进制码的模二加法等价于电位的乘法。
码序列——将r比特的二进制数看作是由0、1组成的序列。
2)随机码——在一个码序列中,0和1出现的概率相等,而某一码元是0或是1却是随机的,事先无法确定的,这样的码序列叫随机码。
随机码特点:非周期性序列;自相关性好;无法复制。
自相关性用自相关系数表示,
自相关系数——将U(t)平移k个码元,平移后与平移前两序列相同码元个数A,相异个数B,(A-B)/(A+B)叫自相关系数,用R(t)表示。
自相关性好——原码与复制码对齐R(t)=1,不对齐≈0。
自相关系数:
11101001110100
11101001110100
R(t)=(3-4)/7=-1/7。
11101001110100
11101001110101
R(t)=(3-4)/7=-1/7
3)噪声码
信号强度远低于噪声强度的信号码。
优点:耗能少;隐蔽性好。
4)伪随机噪声码及其产生
伪随机码——有良好的自相关性且按周期重复出现的二进制码。
产生:多级反馈移位寄存器;也可用程序产生。
111100010011010111100010011010