GPS原理与应用第4章-GPS组成与卫星信号讲诉课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《GPS原理与应用第4章-GPS组成与卫星信号讲诉课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- GPS 原理 应用 组成 卫星 信号 课件
- 资源描述:
-
1、第第4 4章章 GPSGPS卫星信号卫星信号黄海军黄海军 中国地质大学(武汉)测绘工程系中国地质大学(武汉)测绘工程系 2GPS卫星信号的组成卫星信号的组成34.1.1 关于关于GPS卫星信号卫星信号pGPS卫星发射的三类信号卫星发射的三类信号n载波信号载波信号 (Carrier Phase)nL1nL2n测距码测距码 (Ranging Code)nP码(或码(或Y码)码)(Precise code)分别分别被被调制调制在在L1和和L2 上上nC/A码码 (Coarse/Acquisition code)被被调制在调制在L1上上n卫星的导航电文卫星的导航电文(Navigation Messag
2、e/Data Message)pGPS卫星信号的生成卫星信号的生成n关键设备关键设备 原子钟原子钟4.1.2 GPS卫星信号结构卫星信号结构4 1 L1载波 1575.42MHz L2载波 1227.60MHz C/A码 1.023MHz P 码 10.23MHz 导航电文 50Hz 导航电文 50Hz 10 204600 基本频率 10.23MHz 154 120 P 码 10.23MHz p由卫星上的原子钟直接产生由卫星上的原子钟直接产生p频率为频率为10.23MHzp卫星信号的所有成分均是该基准频率的倍频或卫星信号的所有成分均是该基准频率的倍频或者分频者分频4.1.3 GPS卫星的基准频
3、率卫星的基准频率f051012020001541575.42MHz;19.03cm1201227.60MHz;24.42cm/101.023MHz;10.23MHz;2046000050LLLLffffC AfPffHz码码率码码率卫星(导航)电文码率4.1.4载波载波 6p作用作用n搭载其它调制信号搭载其它调制信号n测距测距n测定多普勒频移测定多普勒频移p类型类型 n目前目前n L1 频率:频率:154 f0 =1575.43MHz;波长:;波长:19.03cmn L2 频率:频率:120 f0 =1227.60MHz;波长:;波长:24.42cmn现代化后现代化后n 增加增加L5 频率:频
4、率:115 f0=1176.45MHz;波长:;波长:25.48cmL119.03c mL224.42c m4.1.4 载波载波7p特点特点n所选择的频率有利于所选择的频率有利于测定多普勒频移测定多普勒频移n所选择的频率有利于所选择的频率有利于减弱信号所受的电离层折射影响减弱信号所受的电离层折射影响n选择两个频率可以较好地消除信号的电离层折射延迟选择两个频率可以较好地消除信号的电离层折射延迟(电离层折射延迟与信号的频率有关)(电离层折射延迟与信号的频率有关)8GPS的测距码信号的测距码信号4.2.1 伪随机噪声码伪随机噪声码-码的基本概念码的基本概念9p码(码(code):表达不同信息的二进制
5、数组合。表达不同信息的二进制数组合。p编码(编码(coding):将文字,图像、声音等信息,:将文字,图像、声音等信息,按照一定规则,表示为二进制数组合的过程。按照一定规则,表示为二进制数组合的过程。通过编码可以将各种信息转变为相应的文本、通过编码可以将各种信息转变为相应的文本、栅格图像、矢量图形、音频、视频等具有固定栅格图像、矢量图形、音频、视频等具有固定格式,便于存储、编辑、传播和显示输出的数格式,便于存储、编辑、传播和显示输出的数字信息集合。字信息集合。p一个比特(一个比特(bit)或一个码元)或一个码元:一位二进制数。:一位二进制数。p比特率:比特率:在信息传播的过程中,每秒传输的比在
6、信息传播的过程中,每秒传输的比特数。单位特数。单位bit/s,或者用,或者用BPS(Bit Per Second)表示。表示。p比特比特和和比特率比特率都是码的基本单位。都是码的基本单位。4.2.2 随机噪声码随机噪声码p码是一组二进制的数码序列,可以表达成以码是一组二进制的数码序列,可以表达成以0和和1为幅度的时间函数。为幅度的时间函数。p假设一组码序列假设一组码序列u(t),对某一时刻来说,码元是,对某一时刻来说,码元是0或或1完全是随机的,但出现的概率均为完全是随机的,但出现的概率均为1/2。这种。这种码元幅度的取值完全无规律的码序列,称为码元幅度的取值完全无规律的码序列,称为随机随机码
7、码(Random Noice)序列(或)序列(或随机噪声码随机噪声码序列)序列)n不可复制的不可复制的n非周期性序列非周期性序列n具有良好的自相关性:相关性的好坏,对提高利用具有良好的自相关性:相关性的好坏,对提高利用GPS卫星码信号测距精度,极其重要卫星码信号测距精度,极其重要10114.2.3 随机噪声码的自相关性随机噪声码的自相关性n将随机序列将随机序列u(t)平移平移k个码元,得到一个新的随机序个码元,得到一个新的随机序列列u(t),如果两随机序列,如果两随机序列u(t)和和u(t)所对应的码元中,所对应的码元中,相同的码元数(同为相同的码元数(同为0或或1)为)为Au,相异的码元数为
8、,相异的码元数为Bu,则随机序列,则随机序列u(t)的自相关系数的自相关系数R(t)定义为:定义为:n当平移的码元数当平移的码元数k=0,说明两个结构相同的随机码序,说明两个结构相同的随机码序列,相应的码元相互对齐列,相应的码元相互对齐,Bu=0,自相关系数,自相关系数R(t)=1。n当当k0时,由于码序列的随机性,当序列中码元数充时,由于码序列的随机性,当序列中码元数充分大时,则分大时,则AuBu,即自相关系数,即自相关系数R(t)0。n根据码序列根据码序列自相关系数的取值自相关系数的取值,可以判断两个随机,可以判断两个随机码序列的相应码元是否对齐。码序列的相应码元是否对齐。()uuuuR
9、tABAB124.2.3 随机噪声码的自相关性随机噪声码的自相关性n假设假设GPS卫星发射的是一个随机码序列卫星发射的是一个随机码序列u(t),而,而GPS接接收机若能同时复制出结构与之相同的随机码序列收机若能同时复制出结构与之相同的随机码序列u(t),则由于卫星信号时间传播延迟的影响,被接收的则由于卫星信号时间传播延迟的影响,被接收的u(t)与与u(t)之间产生了平移,即之间产生了平移,即相应的码元错开相应的码元错开,因而,因而R(t)0n如果通过一个时间延迟器来调整如果通过一个时间延迟器来调整u(t),使之与,使之与u(t)的码的码元元相互完全对齐相互完全对齐,即有,即有R(t)=1则可以
10、从接收机的时间延则可以从接收机的时间延迟器中测出卫星信号到达用户接收机的准确传播时间,迟器中测出卫星信号到达用户接收机的准确传播时间,从而准确测定从而准确测定GPS卫星到测站的距离卫星到测站的距离n随机序列相关性的好坏,对提高利用随机序列相关性的好坏,对提高利用GPS卫星码信号测卫星码信号测距精度,非常重要距精度,非常重要134.2.4 伪随机噪声码及其产生伪随机噪声码及其产生p尽管尽管随机码随机码具有良好的自相关性,但却是一种非周期具有良好的自相关性,但却是一种非周期序列,不服从任何编码规则,实际中序列,不服从任何编码规则,实际中无法复制和利用无法复制和利用pGPS采用了一种采用了一种伪随机
11、噪声码伪随机噪声码(Pseudo Random Noise-PRN)简称)简称伪随机码或伪码伪随机码或伪码,特点是:,特点是:n具有随机码的良好自相关性,又具有某种确定的编码规则,具有随机码的良好自相关性,又具有某种确定的编码规则,是周期性的,容易复制。是周期性的,容易复制。n伪随机码是由一个伪随机码是由一个“多极反馈移位寄存器多极反馈移位寄存器”的装置产生的。的装置产生的。n移位寄存器由一组连接在一起的存储单元组成,每个存储移位寄存器由一组连接在一起的存储单元组成,每个存储单元只有单元只有0或或1两种状态。两种状态。n移位寄存器的控制脉冲有两个:移位寄存器的控制脉冲有两个:钟脉冲钟脉冲和和置
12、置1脉冲脉冲。n移位寄存器是在钟脉冲的驱动和置移位寄存器是在钟脉冲的驱动和置1脉冲的作用下而工作的脉冲的作用下而工作的 模模二二相相加加 钟钟脉脉冲冲 置置1脉脉冲冲 输输出出 2 3 4 1 4.2.4伪随机噪声码及其产生伪随机噪声码及其产生14四级反馈移位寄存器四级反馈移位寄存器状态编号状态编号各存储单元状态各存储单元状态 模二相加模二相加输出码元输出码元1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010111112121313141415151 1 1 11 1 1 11 1 1 01 1 1 01 1 0 01 1 0 01 0 0 01 0 0 00 0 0 10 0 0
13、 10 0 1 00 0 1 00 1 0 00 1 0 01 0 0 11 0 0 10 0 1 10 0 1 10 1 1 00 1 1 01 1 0 11 1 0 11 0 1 01 0 1 00 1 0 10 1 0 11 0 1 11 0 1 10 1 1 10 1 1 10 00 00 01 10 00 01 11 10 01 10 01 11 11 11 11 11 11 11 10 00 00 01 10 00 01 11 10 01 10 04.2.4伪随机噪声码及其产生伪随机噪声码及其产生4.2.4 伪随机码及其产生伪随机码及其产生n码序列的产生也可以选择其它的反馈方式,以
14、上介绍的码序列的产生也可以选择其它的反馈方式,以上介绍的是是 的反馈方式,还可以是的反馈方式,还可以是 等其他方式。一等其他方式。一般说来,对于一个般说来,对于一个r级反馈移位寄存器来说,它可能经级反馈移位寄存器来说,它可能经历的状态有历的状态有nNu是码序列的长度,如果每个钟脉冲的时间周期为是码序列的长度,如果每个钟脉冲的时间周期为tu,该该码序列的最大周期为:码序列的最大周期为:n以上例子以上例子r4,属于周期较短的伪码。在,属于周期较短的伪码。在GPS测距中,测距中,为了保证测量精度还需要周期更长,结构更复杂的伪随为了保证测量精度还需要周期更长,结构更复杂的伪随机噪声码。机噪声码。202
15、2-11-2016(21)ruuu uTtN t21ruN pGPS卫星所采用的两种测距码,即卫星所采用的两种测距码,即C/A码和码和P码(或码(或Y码),均属于码),均属于伪随机码伪随机码。nC/A码码:是由两个:是由两个10级反馈移位寄存器组合产生级反馈移位寄存器组合产生n码长码长Nu=210-1=1023比特比特n码元宽为码元宽为tu=1/f1=0.97752 s,(f1为基准频率为基准频率f0的的1/10,1.023 MHz)n相应的距离为相应的距离为293.05mn周期为周期为Tu=Nutu=1ms,数码率为,数码率为1.023Mbit/s。nC/A码的码长短,共码的码长短,共102
展开阅读全文