GPS 卫星的信号结构(精选PPT)

GPS原理及其应用 四 1 第二章全球定位系统的组成及信号结构 2 2GPS卫星的信号结构 2 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 3 概述 GPS卫星信号的组成部分载波 Carrier L1L2测距码 RangingCode 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 4 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 5 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 f0 1575 43MHz 波长 19 03cmL2 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 全球定位系统的组成及信号结构 GPS卫星信号结构 载波 6 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 7 测距码 作用测距性质为伪随机噪声码 PRN PseudoRandomNoise 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 8 测距码 类型目前C A码 Coarse AcquisitionCode 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 PreciseCode 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 9 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 10 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 11 卫星 导航 电文 遥测字 TLM TelemetryWord 每一子帧的第1个字用作捕获导航电文的前导交接字 HOW HandOverWord 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 12 卫星 导航 电文 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 URATGD 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 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 13 卫星 导航 电文 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 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 14 卫星 导航 电文 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 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 15 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 16 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 17 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 18 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 19 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 20 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 21 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 22 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 23 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 24 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 25 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 26 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 27 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 28 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 2004115000 00000000P15945 50963515759 60840420698 949374324 533285P21141 10111122665 35998914690 489309 257 156064P3 10344 44706824021 826531 3968 23332577 825932P422798 349665 6520 82087212310 795279 43 522805P5 12628 924903 23445 674881 1192 03679113 422888P6 13958 380086 7542 10349721489 237683 2 952584P718939 291158 12511 028058 13257 166627635 667094P826246 825668 918 226411 5165 342142383 670428