gps系統(tǒng)組成及信號(hào)(編輯修改稿)
2025-06-17 17:42 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 與信號(hào)的高度角有關(guān) – 與信號(hào)的方位角有關(guān) – 相同類型的天線具有相同的相位中心特性 重要的物理與幾何特性 ? 天線相位中心 ? 接收鐘差 ? 接收機(jī)信號(hào)通道間的延遲 GPS的信號(hào)結(jié)構(gòu) ? 載波 ? 測(cè)距碼 ? 導(dǎo)航電文 碼的基本概念 用于導(dǎo)航定位的 GPS信號(hào)由三部分組成： ?載波（ L1和 L2） ?導(dǎo)航電文 ?測(cè)距碼（ C/A碼和 P(Y)碼 ） GPS衛(wèi)星信號(hào)的產(chǎn)生與構(gòu)成是比較復(fù)雜的，考慮了以下幾方面的要求 : ?適應(yīng)多用戶系統(tǒng)的要求 ?滿足實(shí)時(shí)定位的要求 ?滿足高精度定位的需求 ?滿足軍事保密的要求 載波 ?載波 作用 ：搭載其它信號(hào)，也可用于測(cè)量（測(cè)距） ?類型 目前 L1：頻率： ，波長(zhǎng)： 19cm L2：頻率： ，波長(zhǎng)： 24cm 現(xiàn)代化后 增加 L5： ，波長(zhǎng)： 26cm 導(dǎo)航電文 ? 方波 ? 碼速： 50bps ? 導(dǎo)航電文是用戶用來定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。它包含該衛(wèi)星的星歷、工作狀況、時(shí)鐘改正、電離層時(shí)延改正、大氣折射改正以及由 C/A碼捕獲 P碼等導(dǎo)航信息，也是由衛(wèi)星信號(hào)中解調(diào)出來的數(shù)據(jù)碼 D(t)。這些信息以 50bit/s的數(shù)據(jù)流調(diào)制在載頻上，數(shù)據(jù)采用不歸零制（ NRZ）的二進(jìn)制碼。 GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文 （簡(jiǎn)稱衛(wèi)星電文又叫數(shù)據(jù)碼）：所謂導(dǎo)航電文，就是包含了有關(guān)衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時(shí)間系統(tǒng)、衛(wèi)星鐘運(yùn)行狀態(tài)、軌道攝動(dòng)改正、大氣折射改正和由 C/A碼捕獲碼等導(dǎo)航信息的數(shù)據(jù)碼 (或 D碼 )。它分為 預(yù)報(bào)星歷 、和 精密星歷 。是用戶用來定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 它的基本單位是長(zhǎng) 1500bit的一個(gè)主幀（如圖 41所示），傳輸速率是 50bit/s,30秒鐘傳送完畢一個(gè)主幀。一個(gè)主幀包括 5個(gè)子幀，第 3子幀每 30秒鐘重復(fù)一次，內(nèi)容每小時(shí)更新一次。第 5子幀的全部信息則需要 750秒鐘才能夠傳送完。即第 5子幀是，然后再重復(fù)之，其內(nèi)容僅在衛(wèi)星注入新的導(dǎo)航數(shù)據(jù)后才得以更新。 遙測(cè)字 (TLM—Telemetry Word)，位于各子幀的開頭，作為捕獲導(dǎo)航電文的前導(dǎo)。其中所含的同步信號(hào)為各子幀提供了 —個(gè)同步的起點(diǎn)，使用戶便于解釋電文數(shù)據(jù)。 交接字 (HOW—Hand Over Word），緊接著各子幀開頭的遙測(cè)字，主要是向用戶提供用于捕獲 P碼的 Z計(jì)數(shù)。所謂 Z計(jì)數(shù)是從每星期六／星期日子夜零時(shí)起算的時(shí)間計(jì)數(shù)．它表示下一子幀開始瞬間的GPS時(shí)。但為了實(shí)用方便， Z計(jì)數(shù)一般表示為從每星期六／星期日子夜零時(shí)開始發(fā)播的子幀數(shù)。因?yàn)槊恳蛔訋ニ脱永m(xù)的時(shí)間為 6秒，所以，下一子幀開始的瞬時(shí)即為 6x Z。通過交接字可以實(shí)時(shí)地了解觀測(cè)瞬時(shí)在 P碼周期中所處的準(zhǔn)確位置，以便迅速地捕獲 P碼。 1．時(shí)延差改正 Tgd 第 7字碼的第 17—24比特表示載波L L2的電離層時(shí)延差改正 Tgd。當(dāng)使用單頻接收機(jī)時(shí)，用 Tgd改正所觀測(cè)的結(jié)果，以減小電離層效應(yīng)影響提高定位精度；當(dāng)采用雙頻接收機(jī)時(shí)，就不必要采用這個(gè)時(shí)延差改正。 第一數(shù)據(jù)塊 ，含有關(guān)于衛(wèi)星鐘改正參數(shù)及其數(shù)據(jù)齡期、星期的周數(shù)編號(hào)以及電離層改正參數(shù)和衛(wèi)星工作狀態(tài)等信息?，F(xiàn)對(duì)其中的主要內(nèi)容介紹于下： AODC＝ toctl 式中 :toc為第一數(shù)據(jù)塊的參考時(shí)刻， tl是計(jì)算時(shí)鐘參數(shù)所作測(cè)量的最后觀測(cè)時(shí)間。 2．?dāng)?shù)據(jù)齡期 AODC 第 3字碼的第 2和第 24比特 ,以及第 8字碼的第 1—8比特，均表示衛(wèi)星時(shí)鐘的數(shù)據(jù)齡期 AODC。 GPS試驗(yàn)衛(wèi)星的 AODC只占 8個(gè)比特，而 GPS工作衛(wèi)星卻擴(kuò)展到了 10個(gè)比特。A0DC是時(shí)鐘改正數(shù)的外推時(shí)間間隔，它向用戶指明對(duì)衛(wèi)星時(shí)鐘改正數(shù)的置信度，且知 WN。表示從 1980年 1月 6日協(xié)調(diào)時(shí)零點(diǎn)起算的 GPS時(shí)星期數(shù)。 ： a0、 a a2， 分別表示該衛(wèi)星的鐘差、鐘速及鐘速的變化率。當(dāng)巳知這些參數(shù)后，便可按下式計(jì)算任意時(shí)刻 t的鐘改正數(shù)△ t △ t＝ a0十 a1(t—toc)十 a2(t—toc)2 第二數(shù)據(jù)塊 包含第 2和第 3子幀，其內(nèi)容表示GPS衛(wèi)星的星歷，這些數(shù)據(jù)為用戶提供了有關(guān)
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