伪卫星方案设计

1、3 章伪卫星方案设计伪卫星系统设计本节将介绍三种伪卫星的设计方案及功能，它们分别是简单型伪卫星、脉冲型伪卫星和收发型伪卫星。简单型伪卫星DataLink 站。此时的伪卫星并不需要精准的时钟，因为传送的数据并没有使用到伪卫星本身的计时器。图 3.1 简单型伪卫星原理框图3.1 载波频率上。12kHz 左右。这个带宽的相位噪声由晶体振荡上产生伪卫星信号并由天线发射出去。脉冲型伪卫星图 3.2 脉冲型伪卫星原理框图制。3.2 收发型伪卫星造价昂贵而不利于实际应用。收发型伪卫星很好的解决了这一问题。3.3 所示。图 3.3 收发型伪卫星早期方案信号相同的载波频率上，就可以简化用户接收机。可以使用一个或

2、两个天线，这主要取决于接收器的射频输入端的个数。3.4 给出了同步伪卫星的功能示意图，简要的说明了信号的传送过程，如此传送的接收信号与发射信号相位同步。图 3.4 同步伪卫星示意图3.5 图 3.5 同步伪卫星原理框图同步伪卫星的接收信号可以是来自导航卫星的信号也可以是其它伪卫星的发射 伪卫星关键技术远近效应远近效应概念GPS 卫星信伪卫星定位中的远近效应问题。图 3.6 远近场效应示意图接收机在“远”区内，伪卫星信号将过于微弱，接收机接收不到其信号；在“近”区以内，伪卫星则阻塞了GPS 接收机，使得接收机无法跟踪到GPS 卫星的信号。远近场的距离比例大约是 3200:1。只有在工作区内，伪卫

3、星和 GPS 卫3.6 GPS 之间的干扰，更要考虑到多个伪卫星的工作区重叠。GPS 15 2 万多公里到达地面之后其功率己显著损耗。而伪卫星的工作半径较小，通常在50km GPS 的卫星信号，从而使接收机正常工作。如至会影响卫星导航定位系统的正常使用。解决远近场效应的方法码多分址技术（CDMA）码分多址是基于扩频技术的一种实际应用。CDMA 系统在使用时不仅使所PRN 码相乘，使发送信号在频带很宽的信PRN 序列，与接收到的PRN 码完全匹配，才能在两个函数相关时产生PRN 码序列，互相关运算结果的数值很小。在这里， PRN 码，因此即使各个伪卫星在传送时有相互干扰，所有伪卫星的信号也可以同

4、时存在。这种多址联接方案称为码分多址。PRN 因此，在选择伪随机码时，必须选择那些互相关函数很低的伪随机码。频分多址技术（FDMA）L1 标称频率（1575.42MHZ）1020MHZ 的频率来GPS 60dB 的隔离度。FDMA 的主要优点是： 技术成熟、设备简单、不需要网同步、工作可靠、可与地面频分制线路接口、工GPS 卫星信号是通过了接收机的成本。时分多址技术（TDMA）90.91us 10%10%1 dB。所有伪卫bit bit 的位置，都是每200ms GPS 90%的时间，接收机收到全部是不被干扰的 GPS 卫星信号。这样，伪卫星信号只会在很短的时间内干扰 GPS 信号，绝大部分接

5、收机能同时跟踪卫星信号和伪卫星信号。TDMA 的主要优点是：（1）这种通信方式是属于“间歇”通信形式，而不同于一般的连续通信。（2）TDMA 方式是一种无交调多址连接方式，因此这种方式在任何时刻可以工作在饱和状态。因而能充分利用卫星功率和转发器带宽、无交调、不会出现强信号对弱信号的抑制现象，组网通信中大、小站可以兼容。（3）TDMA TDMA 的主要缺点是，伪卫星信号能够对不按伪卫星环境综上所述，这三种方案各自具有其优缺点，在使用中应根据具体情况进行选择。但其中 TDMA 无论从技术难度还是造价上都是伪卫星工作的优选方案。伪卫星星历PRN 码用于历书书通道进行跟踪，以便为其它附近的伪卫星提供历

6、书数据。时间同步实现时间同步的方法有直接时间同步法和间接时间同步法。直接时间同步法直接时间同步法是将伪卫星主站发射机的发射触发脉冲以RF 信号的形式直接发送出去或经过各种数据链如无线电、电缆、光缆等直接传送到伪卫星从站，3.7 性性能较好，但无线数据链路易受干扰而导致降低校正精度降低。图 3.7 同步脉冲提取过程示意图间接时间同步法的时间同步的方法。原子钟法率和相位的基准信号，但这种方法会大大提高伪卫星的成本。GPS卫星授时GPS 接收GPS 接收机输出的时钟信号作为伪卫星的时间基准来修正伪卫星时钟， （GPS 卫星授时的方法GPS 3.8 所示。图 3.8 GPS 卫星授时原理图 第 j 颗

7、 GPS 卫星的伪距为：tj jC( dtdT)djdjdjtrop其中： tj 伪卫星在时元t 测得的伪卫星至第 j 颗 GPS 卫星的伪距； j 伪卫星在时元t 至第 j 颗卫星的真实距离；tdt j j GPS GPS 时系的偏差；dTGPS 时系的偏差；d j GPS 卫星星历误差在伪卫星站引起的距离偏差；dj电离层时延在伪卫星站引起的距离偏差；iond j对流层时延在伪卫星站引起的距离偏差；C 电磁波传播速度。根据伪卫星主站的三维坐标已知值和卫星星历，可以精确地计算出真实 j ，t则可得伪距校正值为： j jtj dtdT)djdjdjtrop在上式中，dt j（j GPS GPS 时系的偏差）A tj ，d j ，d ，d 可根据卫星导航电文中的星历数据得出，即为已知值，而jt又可精确算出。因此可以通过上式算出dT（伪卫