GPS卫星的信号结构.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,GPS原理及其应用,GPS卫星的信号结构,第二章全球定位系统的组成及信号结构,2.2 GPS卫星的信号结构,GPS卫星信号结构,全球定位系统的组成及信号结构 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,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,概述,GPS卫星的基准频率,f0,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,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,GPS卫星的基准频率,载波,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,f,0,=1575.43MHz；波长：19.03cm,L2 频率：120,f,0,=1227.60MHz；波长：24.42cm,现代化后,增加L5 频率：115,f,0,=1176.45MHz；波长：25.48cm,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,载波,载波,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）,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,载波,测距码,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,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,测距码,测距码,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,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,测距码,卫星（导航）电文,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,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,卫星（导航）电文,卫星（导航）电文,基本内容,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,卫星（导航）电文,卫星（导航）电文,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,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,卫星（导航）电文,卫星（导航）电文,第一数据块,第1子帧的第310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,a,0,（钟偏），,a,1,（钟速），,a,2,（钟漂）,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,卫星（导航）电文,卫星（导航）电文第二数据块,第2、3子帧的第310个字,内容,该发送信号卫星的星历 广播星历,星历参数,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,卫星（导航）电文,卫星（导航）电文,第三数据块,第4、5子帧的第310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,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,卫星（导航）电文,星历参数详解,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,星历参数详解,星历参数详解,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,星历参数详解,星历参数详解,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,星历参数详解,星历参数详解,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,星历参数详解,卫星信号的调制,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,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,卫星信号的调制,卫星信号的调制,二进制信号的相位调制,调频FM,调幅AM,调相PM,注：其它调制方式,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,卫星信号的调制,卫星信号的调制,GPS卫星信号的调制,示意图,卫星信号的调制原理,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,卫星信号的调制,GPS卫星位置的计算,-根据广播星历计算卫星位置,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,轨道平面坐标系,轨道参数,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,GPS卫星位置的计算,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,GPS卫星位置的计算,GPS卫星位置的计算,-根据广播星历计算卫星位置,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,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,GPS卫星位置的计算,GPS卫星位置的计算,-根据广播星历计算卫星位置,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,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,GPS卫星位置的计算,GPS卫星位置的计算,-根据广播星历计算卫星位置,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,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,GPS卫星位置的计算,GPS卫星位置的计算,-根据广播星历计算卫星位置,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,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,GPS卫星位置的计算,精密星历,按一定时间间隔给出卫星在地固坐标系下的三维位置、三维速度和钟差,*2004 1 15 0 0 0.00000000,P 1 5945.509635 15759.608404 20698.949374 324.533285,P 2 1141.101111 22665.359989 14690.489309 -257.156064,P 3-10344.447068 24021.826531 -3968.233325 77.825932,P 4 22798.349665 -6520.820872 12310.795279 -43.522805,P 5-12628.924903-23445.674881 -1192.036791 13.422888,P 6-13958.380086 -7542.103497 21489.237683 -2.952584,P 7 18939.291158-12511.028058-13257.166627 635.667094,P 8 26246.825668 -918.226411 -5165.342142 383.670428,GPS卫星位置的计算,-根据精密星历计算卫星位置,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,GPS卫星位置的计算,任意时刻,t,卫星位置的计算,原理：插值法,方法：拉格朗日插值法等,GPS卫星位置的计算,-根据精密星历计算卫星位置,全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构,GPS卫星位置的计算,