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[待整理] GPS卫星的信号结构

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发表于 2015-4-30 07:38:04 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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

卫星(导航)电文⑤

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


卫星信号的调制②

卫星信号的调制③

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

GPS卫星位置的计算-根据广播星历计算卫星位置④

GPS卫星位置的计算-根据广播星历计算卫星位置⑤

GPS卫星位置的计算-根据广播星历计算卫星位置⑥

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
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发表于 2022-1-29 19:46:24 | 只看该作者
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