gps系統(tǒng)組成及信號(編輯修改稿)
2025-06-17 17:42 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 與信號的高度角有關(guān) – 與信號的方位角有關(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 ? 接收機信號通道間的延遲 GPS的信號結(jié)構(gòu) ? 載波 ? 測距碼 ? 導航電文 碼的基本概念 用于導航定位的 GPS信號由三部分組成： ?載波（ L1和 L2） ?導航電文 ?測距碼（ C/A碼和 P(Y)碼 ） GPS衛(wèi)星信號的產(chǎn)生與構(gòu)成是比較復雜的，考慮了以下幾方面的要求 : ?適應多用戶系統(tǒng)的要求 ?滿足實時定位的要求 ?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，也可用于測量（測距） ?類型 目前 L1：頻率： ，波長： 19cm L2：頻率： ，波長： 24cm 現(xiàn)代化后 增加 L5： ，波長： 26cm 導航電文 ? 方波 ? 碼速： 50bps ? 導航電文是用戶用來定位和導航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。它包含該衛(wèi)星的星歷、工作狀況、時鐘改正、電離層時延改正、大氣折射改正以及由 C/A碼捕獲 P碼等導航信息，也是由衛(wèi)星信號中解調(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）的二進制碼。 GPS衛(wèi)星的導航電文 （簡稱衛(wèi)星電文又叫數(shù)據(jù)碼）：所謂導航電文，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碼捕獲碼等導航信息的數(shù)據(jù)碼 (或 D碼 )。它分為 預報星歷 、和 精密星歷 。是用戶用來定位和導航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 它的基本單位是長 1500bit的一個主幀（如圖 41所示），傳輸速率是 50bit/s,30秒鐘傳送完畢一個主幀。一個主幀包括 5個子幀，第 3子幀每 30秒鐘重復一次，內(nèi)容每小時更新一次。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，然后再重復之，其內(nèi)容僅在衛(wèi)星注入新的導航數(shù)據(jù)后才得以更新。 遙測字 (TLM—Telemetry Word)，位于各子幀的開頭，作為捕獲導航電文的前導。其中所含的同步信號為各子幀提供了 —個同步的起點，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字，主要是向用戶提供用于捕獲 P碼的 Z計數(shù)。所謂 Z計數(shù)是從每星期六／星期日子夜零時起算的時間計數(shù)．它表示下一子幀開始瞬間的GPS時。但為了實用方便， Z計數(shù)一般表示為從每星期六／星期日子夜零時開始發(fā)播的子幀數(shù)。因為每一子幀播送延續(xù)的時間為 6秒，所以，下一子幀開始的瞬時即為 6x Z。通過交接字可以實時地了解觀測瞬時在 P碼周期中所處的準確位置，以便迅速地捕獲 P碼。 1．時延差改正 Tgd 第 7字碼的第 17—24比特表示載波L L2的電離層時延差改正 Tgd。當使用單頻接收機時，用 Tgd改正所觀測的結(jié)果，以減小電離層效應影響提高定位精度；當采用雙頻接收機時，就不必要采用這個時延差改正。 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)塊的參考時刻， tl是計算時鐘參數(shù)所作測量的最后觀測時間。 2．數(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)星時鐘的數(shù)據(jù)齡期 AODC。 GPS試驗衛(wèi)星的 AODC只占 8個比特，而 GPS工作衛(wèi)星卻擴展到了 10個比特。A0DC是時鐘改正數(shù)的外推時間間隔，它向用戶指明對衛(wèi)星時鐘改正數(shù)的置信度，且知 WN。表示從 1980年 1月 6日協(xié)調(diào)時零點起算的 GPS時星期數(shù)。 ： a0、 a a2， 分別表示該衛(wèi)星的鐘差、鐘速及鐘速的變化率。當巳知這些參數(shù)后，便可按下式計算任意時刻 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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