文档介绍：卫星导航20141103
2008年安全评价人员教育培训
2 卫星导航定位基本原理
跟踪站1
跟踪站2
跟踪站3
跟踪站n
未知点
2 卫星导航定位基本原理
(X1-Ux)2+(Y1-Uy)2+(Z1-Uz卫星
3 GPS系统组成
系统组成-空间部分
Block Ⅱ卫星
3 GPS系统组成
系统组成-空间部分
Block ⅡR卫星
3 GPS系统组成
系统组成-空间部分
3 GPS系统组成
系统组成-空间部分
GPS卫星星座（=35  ，=90）
3 GPS系统组成
系统组成-空间部分
3 GPS系统组成
系统组成-空间部分
3 GPS系统组成
系统组成-用户部分
3 GPS系统组成
系统组成-用户部分
用户接收部分的基本设备，就是GPS信号接收机，其作用是接收、跟踪、变换和测量GPS卫星所发射的GPS信号，以达到导航和定位的目的。
GPS信号接收机
按用途的不同，可分为导航型、测地型和授时型等三种。
按携带形式的不同可分为袖珍式、背负式、车载式、舰用式、空（飞机）载式、弹载式和星载式等七种。
按工作原理可分为码接收机和无码接收机，前者动态、静态定位都能用，后者只能用于静态定位。
按使用载波频率的多少可分为单频接收机（用一个载波频率L1）和用两个载波频率（L1、L2）的双频接收机，以双频接收机为今后精度定位的主要用机。
按型号分，种类就更多，计约160个厂家生产出几百种不同牌（型）号的接收机。
4 GPS信号组成及特点
GPS信号的组成
GPS信号的产生
GPS信号的作用
GPS信号的调制与解调
4 GPS信号组成及特点
GPS信号的组成
GPS卫星信号由载波、测距码和导航电文三部分组成。
GPS卫星信号的产生与构成主要考虑了如下因素：
（1）适应多用户系统要求。
（2）满足高精度定位需要。
（3）满足实时定位要求。
（4）满足军事保密要求。
4 GPS信号组成及特点
GPS信号的组成
4 GPS信号组成及特点
GPS信号的组成-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 = ；波长：
L2 – 频率： 120f0 = ；波长：
现代化后
L5 – 频率： 115f0 = ；波长：
4 GPS信号组成及特点
GPS信号的组成-载波
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）
4 GPS信号组成及特点
GPS信号的组成-随机噪声码
表达某种信息的一组二进制的数码序列。
码元是0或1完全是随机的，但出现的概率均为50％。这种码元幅度的取值完全无规律的码序列，称为随机码序列（或随机噪声码序列）。
特点：（1）非周期性序列，无法复制；
（2）自相关性好。对提高GPS测距精度有利。
码元可以表示为0、1为幅度的时间函数
4 GPS信号组成及特点
GPS信号的组成-随机噪声码
GPS采用了一种伪随机噪声码（Pseudo Random Noice——PRN）简称伪随机码或伪码。
特点：具有随机码的良好自相关性和互相关性，又具有某种确定的编码规则，是周期性的，容易复制。
伪随机码是由一个“多极反馈移位寄存器”的装置产生的。
4 GPS信号组成及特点
GPS信号的组成-随机噪声码
GPS卫星所采用的两种测距码，即C/A码和P码（或Y码），均属于伪随机码。
C/A码：是由两个10级反馈移位寄存器组合而产生。码长Nu=210-1=1023比特，码元宽为tu=1/f1= s,（ f1为基准频率f0的10分之1， MHz）,。周期为Tu= Nu/tu= 1ms，。
C/A码的码长短，共1023个码元，若以每秒50码元的速度搜索，，易于捕获，称捕获码。
码元宽度大，假设两序列的码元对齐误差为为码元宽度的100分之1，。由于精度低，又称粗码。
4 GPS信号组成及特点
GPS信号的组成-随机噪声码
C/A码的生成
4 GPS信号组成及特点
GPS信号的组成-随机噪声码
P码采用的是两组各由12级反馈移位寄存器构成。
码长Nu1014比特，码元宽为tu=1/f0= s，