文档介绍：GPS卫星的导航电文和卫星信号
遥感学院测绘工程系
2009
第四章
课程名称:全球定位系统
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Global Positioning System
内容提要
GPS卫星播发的信号
伪随机码扩频与相关接收
C/A码与P码
GPS卫星信号的构成
GPS卫星的导航电文
GPS接收机基本工作原理
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Global Positioning System
§ GPS卫星播发的信号
概述
GPS是一种无线电导航系统
观测量是时间延迟或载波变化周数
GPS信号包含三种成分:数据码(D码)、测距码(C/A码和P码)、载波信号(L1和L2)
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Global Positioning System
§ GPS卫星播发的信号
概述
导航电文
数据码中包含有多种与导航有关的信息。这些信息是卫星的星历、卫星钟钟差改正参数、测距时间标志及大气折射改正参数,以及由C/A码捕获P码等其他导航信息。这些信息为GPS导航定位提供数据基础,故又称为导航电文。
导航电文是一组二进制的数码序列,码值取0对应脉冲状态(+1),码值取1对应脉冲状态(-1)
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Global Positioning System
§ GPS卫星播发的信号
概述
GPS信号应满足的要求
GPS卫星广播信号能实现保密通讯,提高抗干扰能力
能对各卫星发射的信号进行区分选择
实现精密定位和实时导航
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Global Positioning System
§ GPS卫星播发的信号
伪随机码
码的基本概念
码:二进制数组合构成的数码序列
码元(比特):一位二进制数
编码:将某种信息通过量化,并按某种规定的标准表示成二进制组合序列,这一过程称为编码。
数码率(比特率):每秒钟传输的码元数。单位:bit/s或BPS或HZ
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Global Positioning System
§ GPS卫星播发的信号
伪随机码
随机码
GPS信号中的关键技术:采用了伪随机码扩频技术
随机码扩频的优点:不仅能提高系统的导航定位精度,而且可以使系统具有极高的抗电子干扰能力和极强的保密性
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Global Positioning System
§ GPS卫星播发的信号
伪随机码
随机码
随机码特点(良好的自相关特性)
随机码为非周期性码序列,不存在任何编码规则,因此不能被复制
随机码序列中0和1出现的概率均为1/2
两随机码序列的模2和为0两码元相同;两随机码序列的模2和为1两码元相异。自相关函数=1时已对齐; 自相关函数≠1时没有对齐。
模2和运算
1 1=0,1 0=1,0 1=1,0 0=0
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Global Positioning System
§ GPS卫星播发的信号
伪随机码
伪随机码
产生原因:随机码序列没有周期性,无法复制
定义:具有良好的自相关特性的有周期性的序列称伪随机序列。由二进制码元组成的伪随机序列称二进制伪随机码简称伪码
产生装置:“多级反馈移位寄存器”
分类:截短序列、复合序列等
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Global Positioning System
§ 伪随机码扩频与相关接收
伪码扩频
定义
将原拟发送几十比特速率的导航电文变换成发送几兆甚至更高比特率的由导航电文和伪噪声码组成的组合码,称之为伪随机码扩频,简称伪码扩频
优越性
保密性强:信号深埋在噪声中,抗干扰
耗电量少:降低了信噪比,节省卫星电能可以很小的发射功率实现2万公里的定位
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Global Positioning System