【正文】 進制數(shù)的組合形式，則這一過程稱為編碼。 在二進制數(shù)字化信息的傳輸中，每秒傳輸?shù)谋忍財?shù)稱為數(shù)碼率，表示數(shù)字化信息的傳輸速度，單位為 bit/s。 GPS衛(wèi)星信號的測距碼 隨機噪聲碼 既然碼是用以表達各種信息的二進制數(shù)的組合，是一組二進制的數(shù)碼序列，則這一序列就可以表達成以 0和 1為幅度的時間函數(shù)。 假設(shè)一組碼序列 u(t)， 對某一時刻來說，碼元是 0或 1完全是隨機的，但出現(xiàn)的概率均為 1/2。這種碼元幅度的取值完全無規(guī)律的碼序列，稱為 隨機碼序列（或隨機噪聲碼序列） 。它是一種非周期性序列，無法復制，但其自相關(guān)性好。而相關(guān)性的好壞，對提高利用 GPS衛(wèi)星碼信號測距精度，極其重要。 GPS衛(wèi)星信號的測距碼 偽隨機噪聲碼 盡管隨機碼具有良好的自相關(guān)性，但卻是一種非周期序列，不服從任何編碼規(guī)則，實際中無法復制和利用。 GPS采用了一種偽隨機噪聲碼（ Pseudo Random Noice—— PRN） 簡稱偽隨機碼或偽碼。它的特點是：具有隨機碼的良好自相關(guān)性，又具有某種確定的編碼規(guī)則，是周期性的，容易復制。 GPS衛(wèi)星信號的測距碼 C/A碼 C/A碼：用于粗測距和捕獲 GPS衛(wèi)星信號的偽隨機碼。它是由兩個 10級反饋移位寄存器組合而產(chǎn)生。 C/A碼的碼元寬度大，假設(shè)兩序列的碼元對齊誤差為為碼元寬度的 1/10~1/100，則相應的測距誤差為~。 由于精度低，又稱 粗碼 。 GPS衛(wèi)星信號的測距碼 P碼 P碼是衛(wèi)星的精測碼，碼率為 ， 產(chǎn)生的原理與 C/A碼相似，但更復雜。發(fā)生電路采用的是兩組各由 12級反饋移位寄存器構(gòu)成。 P碼的周期長， 267天重復一次 。 P碼的捕獲一般是先捕獲 C/A碼，再根據(jù)導航電文信息，捕獲 P碼。由于 P碼的碼元寬度為 C/A碼的 1/10，若取碼元對齊精度仍為碼元寬度的 1/100，則相應的距離誤差為 ， 僅為 C/A碼的1/10，故 P碼稱為 精碼 。 P碼是專為 軍用 ！ GPS衛(wèi)星導航電文 GPS衛(wèi)星的導航電文，是用戶用來定位和導航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 導航電文包含有關(guān)衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時間系統(tǒng)、衛(wèi)星鐘運行狀態(tài)、軌道攝動改正、大氣折射改正和由 C/A碼捕獲 P碼等導航信息。導航電文又稱為 數(shù)據(jù)碼（或D碼） 。 導航電文也是二進制碼，依規(guī)定格式組成，按幀向外播送。每幀電文含有 1500比特，播送速度 50bit/s， 每幀播送時間 30s。 GPS衛(wèi)星導航電文 導航電文的格式： 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 30s 6s 子幀 5各含 25頁 一個子幀 一個字碼 一個主幀 一個頁面 GPS衛(wèi)星導航電文 一幀導航電文的內(nèi)容 TLW HOW 數(shù)據(jù)塊 — 1時鐘修正參數(shù) TLW HOW 數(shù)據(jù)塊 — 2星歷表 TLW HOW 數(shù)據(jù)塊 — 2星歷表繼續(xù) TLW HOW 數(shù)據(jù)塊 — 3衛(wèi)星歷書等 TLW HOW 數(shù)據(jù)塊 — 3衛(wèi)星歷書等 子幀 1 一個子幀 6s長， 10個字，每字 30比特 1幀 30s 1500比特 子幀 3 子幀 4 子幀 5 子幀 2 GPS衛(wèi)星信號的載波和調(diào)制 GPS衛(wèi)星信號包含三種信號分量：載波、測距碼和數(shù)據(jù)碼。信號分量的產(chǎn)生都是在同一個基本頻率f0=， GPS衛(wèi)星信號 示意圖 如下 基本頻率 L1載波 L2載波 C/A碼 P碼 P碼 數(shù)據(jù)碼 50BPS 數(shù)據(jù)碼 50BPS ?154 ?120 ?10 ?204600 GPS衛(wèi)星信號的載波和調(diào)制 衛(wèi)星取 L波段的兩種不同電磁波頻率為載波 : L1載波 頻率為 ， 波長為 ； L2載波頻率為 ， 波長為 。 L1載波上，調(diào)制有 C/A碼、 P碼（或 Y碼）和數(shù)據(jù)碼； L2載波上，只調(diào)制有 P碼（或 Y碼）和數(shù)據(jù)碼。 GPS衛(wèi)星的測距碼和數(shù)據(jù)碼是采用調(diào)相技術(shù)調(diào)制到載波上，且調(diào)制碼的幅值只取 0或 1。如果碼值取 0，則對應的碼狀態(tài)取 +1；而碼值取 1時，對應碼狀態(tài)為 1，載波和相應的碼狀態(tài)相乘后，即實現(xiàn)了載波的調(diào)制。 GPS衛(wèi)星信號的解調(diào) 為進行載波相位測量，當用戶接收到衛(wèi)星發(fā)播的信號后，可通過以下兩種解調(diào)技術(shù)來恢復載波相位。 （ 1） 復制碼與衛(wèi)星信號相乘 ：由于調(diào)制碼的碼值是用 ?1的碼狀態(tài)來表示的，當把接收的衛(wèi)星碼信號與用戶接收機產(chǎn)生的復制碼，在兩碼同步的條件下相乘，即可去掉衛(wèi)星信號中的測距碼而恢復原來的載波。 （ 2） 平方解調(diào)技術(shù) ：將接收的衛(wèi)星信號進行平方，由于處于 +1狀態(tài)的調(diào)制碼經(jīng)過平方后均為 +1，而 +1對載波相位不產(chǎn)生影響。故衛(wèi)星信號平方后，可達到解調(diào)目的。 GPS接收機 天線前置放大器 信號處理器 微處理器 導航計算機 震蕩器 用戶信息傳輸 數(shù)據(jù)存儲器 外部傳輸 電源 GPS用戶設(shè)備主要包括 GPS接收機及其天線、微處理機及其終端設(shè)備和電源等。接收機和天線是核心部分，習慣上統(tǒng)稱為 GPS接收機。主要功能是接收 GPS衛(wèi)星發(fā)射信號，并進行處理，獲取導航電文和必要的觀測量。 GPS接收機工作原理 當 GPS衛(wèi)星在用戶視界升起時，接收機能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并能夠跟蹤這些衛(wèi)星的運行；對所接收到的 GPS信號，具有變換、放大和處理的功能，以便測量出 GPS信號從衛(wèi)星到接收天線的傳播時間，解譯出 GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導航電文，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。 GPS信號接收機不僅需要功能較強的機內(nèi)軟件，而且需要一個多功能的 GPS數(shù)據(jù)測后處理軟件包。接收機加處理軟件包，才是完整的 GPS信號用戶設(shè)備。 GPS 內(nèi)涵 ? GPS簡史 ? GPS的主要目的 ? GPS構(gòu)成 ? GPS原理 GPS簡史 ? GPS 是 Global Positioning System（全球定位系統(tǒng)）的簡稱，中文簡稱為 “ 球位系 ” 。 ? GPS是 20世紀 70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) 。 ? 經(jīng)過 20余年的研究實驗，耗資300億美元，到 1994年 3月，全球覆蓋率高達 98%的 24顆 GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成 GPS的主要目的 為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實時、 全天候和全球性的導航服務(wù)，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要組成。 GPS構(gòu)成 （ 1/3） GPS的空間部分是由 24顆工作衛(wèi)星組成 ,它位于距地表 20— 200km的上空 ,均勻分布在 6 個軌道面上 (每個軌道面 4 顆 ) ,軌道傾角為 55176。 。此外 ,還有 3 顆有源備份衛(wèi)星在軌運行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到 4 顆以上的衛(wèi)星 ,并能在衛(wèi)星中預存的導航信息。GPS的衛(wèi)星因為大氣摩擦等問題，隨著時間的推移，導航精度會逐漸降低。