GPS卫星的信号结构

admin 发表于 2015-4-30 07:38:04

GPS卫星信号结构

概述

[*]GPS卫星信号的组成部分

[*]载波（Carrier）

[*]L1
[*]L2

[*]测距码（Ranging Code）

[*]C/A码（目前只被调制在L1上）
[*]P(Y)码（被分别调制在L1和L2上）

[*]卫星（导航）电文（Message）

[*]GPS卫星信号的生成

[*]关键设备 – 原子钟
GPS卫星的基准频率

[*]由卫星上的原子钟直接产生
[*]频率为10.23MHz
[*]卫星信号的所有成分均是该基准频率的倍频或分频

载波①

[*]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 = 1575.43MHz；波长：19.03cm
[*]L2 – 频率： 120f0 = 1227.60MHz；波长：24.42cm

[*]现代化后

[*]增加L5 – 频率：115f0 = 1176.45MHz；波长：25.48cm

载波②

[*]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）

测距码①

[*]作用

[*]测距

[*]性质

[*]为伪随机噪声码（PRN － Pseudo Random Noise）
[*]不同的码（包括未对齐的同一组码）间的相关系数为0或1/n（n为码元数）
[*]对齐的同一组码间的相关系数为1

测距码②

[*]类型

[*]目前

[*]C/A码（Coarse/Acquisition Code） – 粗码/捕获码；码率：1.023MHz；周期：1ms；1周期含码元数：1023；码元宽度：293.05m；仅被调制在L1上
[*]P（Y）码（Precise Code） – 精码；码率：10.23MHz；周期：7天；1周期含码元数：6187104000000；码元宽度：29.30m；被调制在L1和L2上

[*]现代化后

[*]在L2上调制C/A码
[*]在L1和L2增加调制M码

卫星（导航）电文①

[*]作用：向用户提供卫星轨道参数、卫星钟参数、卫星状态信息及其它信息
[*]基本结构

卫星（导航）电文②

[*]基本内容

卫星（导航）电文③

[*]遥测字（TLM – Telemetry Word）

[*]每一子帧的第1个字
[*]用作捕获导航电文的前导

[*]交接字（HOW – Hand Over Word）

[*]每一子帧的第2个字
[*]主要内容：Z计数

卫星（导航）电文④

[*]第一数据块

[*]第1子帧的第3~10个字
[*]内容：

[*]WN – GPS周
[*]L2所调制测距码标识符 – “10”表示C/A码，“01”表示P(Y)码
[*]传输参数N – URA
[*]TGD – 信号在卫星内部的时延

[*]星钟数据龄期AODC

[*]星钟改正参数a0（钟偏），a1（钟速），a2（钟漂）

卫星（导航）电文⑤

[*]第二数据块

[*]第2、3子帧的第3~10个字
[*]内容

[*]该发送信号卫星的星历－广播星历
[*]星历参数

卫星（导航）电文⑥

[*]第三数据块

[*]第4、5子帧的第3~10个字
[*]内容：所有卫星历书（概略星历）
[*]第三数据块的内容每12.5分钟重复一次

星历参数详解①

星历参数详解②

星历参数详解③

星历参数详解④

卫星信号的调制①

[*]模二和

[*]运算规则

[*]二进制信号：“1”表示二进制“0”，“-1”表示二进制“1”，则

卫星信号的调制②

卫星信号的调制③

[*]GPS卫星信号的调制

[*]示意图

[*]卫星信号的调制原理

GPS卫星位置的计算-根据广播星历计算卫星位置①

[*]计算思路

[*]首先计算卫星在轨道平面坐标系下的坐标
[*]然后将上述坐标分别绕X轴旋转-i角、绕Z轴旋转-k角，求出卫星在地固系下的坐标

轨道参数

轨道平面坐标系

GPS卫星位置的计算-根据广播星历计算卫星位置③

[*]计算过程

[*]计算卫星运行的平均角速度

[*]计算t时刻卫星的平近点角

[*]计算偏近点角

GPS卫星位置的计算-根据广播星历计算卫星位置④

[*]计算过程（续）

[*]计算真近点角

[*]计算升交距角（未经改正的）

[*]计算卫星向径

GPS卫星位置的计算-根据广播星历计算卫星位置⑤

[*]计算过程（续）

[*]计算摄动改正项

[*]进行摄动改正

[*]计算卫星在轨道平面坐标系中的位置

GPS卫星位置的计算-根据广播星历计算卫星位置⑥

[*]计算过程（续）

[*]计算升交点经度

[*]计算卫星在地固坐标系下的坐标

GPS卫星位置的计算-根据精密星历计算卫星位置

GPS卫星位置的计算-根据精密星历计算卫星位置

李小路 发表于 2020-10-2 07:18:40

谢谢分享！:D

whmph 发表于 2022-1-29 19:46:24

看帖回复是种美德支持

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