GPS卫星的信号结构 |
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GPS卫星的信号结构
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目录 GPS卫星信号的组成部分 GPS卫星载波信号 GPS卫星测距码 C/A码(Coarse/Acquisition Code) P码 (Precise Code) M码 SA和AS政策 SA (Selective Availability)技术：选择可用性技术 AS (Anti-Spoofing)技术：反欺骗技术 GPS卫星信号的组成部分 载波 (Carrier)： L1、L2、L5 最底层测距码 ( Ranging Code )：C/A码、P(Y)码、军用M码、 L1C码、L2C码 导航电文 ( Message )：数据码D GPS卫星基准频率 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
GPS卫星载波信号
可运载调制信号的高频振荡波 载波作用 搭载并发送测距码和导航电文等信息 测距 ，基本原理为载波相位测量，其测距精度高于 C/A码2~3个数量级)L1载波上调制C/A码和P码，L2载波上调制P码 信号解调 用户接收机接收到GPS卫星信号是一种调制波， 必须将接收到的调制波分离出测距码信号、导航电文 信号以及纯净的载波信号。 （码相关解调技术，平方解调技术） GPS卫星测距码 测定从卫星至接收机之间的距离的二进制码 测量站星之间的距离 承载卫星导航电文 识别不同的卫星测距码（Ranging Code）类型：C/A码 P(Y)码 M码 L1C码 L2C码 C/A码(Coarse/Acquisition Code) 标准定位服务: 面向民用用户 Standard Positioning Service, SPS用于进行粗略测距和捕获精码的测距码。由两个10级移位寄存器产生的周期性的二进制码序列G1和G2模二相加。 码率为1.023MHz 使用周期为1ms 1个使用周期含码元数为2 10 -1=1023，或码长为1023bit，易于捕获 码元宽度为293.05m (1/1.023MHz×c)，或码元持续时间为 0.97752 μ m (1/1.023MHz) 测距精度：29.3m~ 2.93m；（现有卫星导航设备的码元对齐误差约为码元宽度的1/10~1/100 ）结构公开，可免费使用(开源)； 通过捕获C/A码卫星提供的导航电文，容易捕获P码。 P码 (Precise Code) 精密定位服务: 面向政府和特许民用用户 Precise Positioning Service, PPS用于精确测定站星距离的测距码（精码） 由12级移位寄存器产生的周期性的二进制码序列X1和X2模二相加。不同GPS卫星的P码互不相同。 码率为10.23MHz； 截短周期(使用周期)为7天；1个完整设计周期含码元数： 15345000×15345037=235469592765000bit， 精码：码元宽度为29.3m (1/10.23MHz×c)，测距精度为 2.93m~0.293m。 难以捕获，首先捕获C/A码，从而解译出导航电文， 再通过导航电文中的Z计数捕获P码信息； 结构不公开； P码设计周期约为266天，采用了两种措施进行捕获和跟踪： ① P码时间周期截断: 每个星期日的子夜零时作为截断周期的起点，每个星期六的子夜24时作为截断周期的终点，即 截短周期(使用周期)为7天。 ② Z计数: 7天周期仍不易捕获，采用二步捕获法(先捕获和跟踪C/A码，并解译出导航电文，依据其中转换码的Z计数捕获P码)。 M码 军方使用的保密码 信号发射功率大、相对容易捕获； Block IIR-M卫星的L1、L2两个载波上调制的是两种不同的M码，抗干扰更强； 调制在M码的导航电文有利于使用基于信息的通信协议，允许定义新的信息； 生成方法和结构不对外公开。 SA和AS政策人为降低GPS的定位精度 SA (Selective Availability)技术：选择可用性技术 人为地引入干涉信号，显著地降低非特许用户用 GPS信号作实时导航定位测量时的精度。SA技术包括对 GPS卫星基准频率所采用的δ技术，对卫星导航电文所采用的ε技术。 δ技术是将卫星的基准频率(10.23MHz)施加高频抖动噪声 信号。该信号使由基准频率派生出来的所有信号都会出现高 频抖动，从而造成测距误差和测速误差。 ε技术是将卫星发送的GPS卫星轨道参数人为地施加一个 慢变偏移，使广播星历精度由原来的15m左右降到75m以上，达到降低用户定位精度的目的2000年5月2日，SA政策被取消。 AS (Anti-Spoofing)技术：反欺骗技术 将P码与更加保密的w码进行模二相加而形成Y码，使得非授权用户无法接受L2频率的P码信号。导致既不能用P码进行实时定位，又不能用P码和C/A码作相位测量进行联合解算。 |
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