衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)

1、三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)3.5 GPS衛(wèi)星星歷 衛(wèi)星星歷是描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道的信息描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道的信息。 衛(wèi)星星歷包含某一時(shí)刻的衛(wèi)星軌道參數(shù)（也叫軌道根數(shù)）及其變化率。 根據(jù)衛(wèi)星星歷，可以計(jì)算出任一時(shí)刻的衛(wèi)星位置及其速度。（在GPS中就是如此） 精確的軌道信息是精密定位的基礎(chǔ)。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用1三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)GPS衛(wèi)星星歷 GPS衛(wèi)星星歷可以分為：預(yù)報(bào)星歷（廣播星歷，broadcast ephemeris）；后處理星歷（精密星歷，precise ephemeris）。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用2三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)3.5.1 預(yù)報(bào)星歷 預(yù)報(bào)星歷，

2、通過衛(wèi)星發(fā)射的、含有軌道信息的導(dǎo)航電文傳遞給用戶。 用戶使用接收機(jī)接收到信號(hào)后，經(jīng)過解碼便可獲得所需要的衛(wèi)星星歷。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用3三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)3.5.1 預(yù)報(bào)星歷 預(yù)報(bào)星歷通常包括相對(duì)某一參考?xì)v元某一參考?xì)v元的開普勒軌道參數(shù)和必要的軌道攝動(dòng)改正項(xiàng)參數(shù)： 開普勒軌道的6個(gè)參數(shù)； 反映攝動(dòng)力影響的9個(gè)參數(shù)； 參考時(shí)刻； 星歷數(shù)據(jù)齡期； 預(yù)報(bào)星歷包含的參數(shù)是根據(jù)GPS監(jiān)測(cè)站約一周的觀測(cè)資料推算的，也稱參考星歷。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用4三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)3.5.1 預(yù)報(bào)星歷 預(yù)報(bào)星歷（參考星歷）只代表衛(wèi)星在參考?xì)v元的瞬時(shí)軌道參數(shù)，在攝動(dòng)力的影響下，

3、衛(wèi)星的實(shí)際軌道將偏離參考軌道。 偏離程度主要取決于：觀測(cè)歷元與參考?xì)v元的時(shí)間差。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用5三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)3.5.1 預(yù)報(bào)星歷 用軌道參數(shù)的攝動(dòng)項(xiàng)對(duì)已知的衛(wèi)星星歷加以改正，可以外推出任意觀測(cè)歷元的衛(wèi)星星歷。 只要保證外推時(shí)間間隔不太長(zhǎng)，可以保證衛(wèi)星預(yù)報(bào)星歷的精度。 地面的監(jiān)控站時(shí)刻觀測(cè)衛(wèi)星的運(yùn)行軌道；主控站每天更新衛(wèi)星的參考星歷，由注入站每天向衛(wèi)星注入新的參考星歷。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用6三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)3.5.1 預(yù)報(bào)星歷 GPS衛(wèi)星發(fā)射的廣播星歷，每小時(shí)更新一次。 那么外推星歷的時(shí)間間隔將不會(huì)超過0.5小時(shí)。 預(yù)報(bào)星歷的精度一般為2

4、040m。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用7三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)3.5.2 GPS衛(wèi)星的后處理星歷 預(yù)報(bào)星歷包含外推誤差，其精度不能滿足某些需要精密定位服務(wù)的用戶要求。 后處理星歷，是根據(jù)地面跟蹤站所獲得的精密觀測(cè)資料計(jì)算而得到的星歷，是一種不包含外推誤差不包含外推誤差的實(shí)測(cè)星歷。 可為用戶提供觀測(cè)時(shí)刻的精密衛(wèi)星星歷，精度可達(dá)米級(jí)，以后將達(dá)到分米級(jí)。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用8三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)3.5.2 GPS衛(wèi)星的后處理星歷 后處理星歷不是通過衛(wèi)星廣播的。 需要通過無(wú)線電、網(wǎng)絡(luò)等通信方式向用戶傳遞。 是有償服務(wù)。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用9三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS

5、衛(wèi)星信號(hào)3.6 GPS衛(wèi)星的偽隨機(jī)測(cè)距碼3.6.1 概述 GPS衛(wèi)星向廣大用戶發(fā)送的導(dǎo)航定位信號(hào)，是經(jīng)過偽隨機(jī)噪聲碼擴(kuò)頻擴(kuò)頻的調(diào)相信號(hào)。 導(dǎo)航信號(hào)采用L波段（22cm）做載波。L波段的優(yōu)點(diǎn)： 減少擁擠，避免“撞車”。目前L波段的頻率占用率較低。 適應(yīng)擴(kuò)頻，傳送寬帶信號(hào)。在占用率較低的L波段，易于傳送寬帶信號(hào)。廣東工業(yè)大學(xué)10GPS定位技術(shù)與應(yīng)用三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào) 衛(wèi)星高軌運(yùn)行能獲得較大的多普勒頻移。載波頻率越高、多普勒頻移越大，有利于測(cè)量用戶的行駛速度。 大氣衰減小，有益于研制用戶設(shè)備。大氣對(duì)某些頻率的電磁波產(chǎn)生諧振吸收。使用L波段避免了諧振吸收，有利于用低成本設(shè)備測(cè)量接收GPS信號(hào)

6、。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用11三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)信號(hào)的擴(kuò)頻 GPS衛(wèi)星采用擴(kuò)頻技術(shù)傳送衛(wèi)星導(dǎo)航電文。 擴(kuò)頻，是指將原定發(fā)送的低速率（約幾十bps）的電文變換成發(fā)送高速率（幾兆、幾十兆bps）的由電文和偽隨機(jī)噪聲碼組成的組合碼。 通過香農(nóng)信道容量定理說明擴(kuò)頻的優(yōu)越性。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用12三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)香農(nóng)信道容量定理在高斯白噪聲干擾條件下，通信系統(tǒng)信道容量： 其中B是通信帶寬，S是信號(hào)功率，N是噪聲功率。 要取得一定的信道容量C，在S/N較小時(shí)，可以通過增大帶寬B實(shí)現(xiàn)。 例如，要求C=10.23Mbps，如果S/N=1.5，B=7.74MHz；如果

7、S/N=0.1，B=74.40MHz。 增大系統(tǒng)帶寬，可以降低要求的信噪比。（抗干擾）廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用132log1SCBN三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)偽隨機(jī)噪聲碼（pseudo-random noise code）的作用 對(duì)導(dǎo)航電文進(jìn)行擴(kuò)頻； 節(jié)省衛(wèi)星電能 抗干擾 保密 測(cè)距：測(cè)量衛(wèi)星到地面用戶的距離。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用14三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)隨機(jī)噪聲碼 用u(t)表示一組二進(jìn)制碼序列。 隨機(jī)碼序列：碼元的幅值是完全隨機(jī)的碼序列，碼元寬度為tu。 在t時(shí)刻，碼元是0或1是隨機(jī)的，但是出現(xiàn)的概率均為1/2。 是非周期的，無(wú)法復(fù)制。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)

8、與應(yīng)用15三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)隨機(jī)噪聲碼的自相關(guān)特性 具有良好的自相關(guān)特性。 自相關(guān)函數(shù)的定義廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用161( )lim( ) ()2TaTTRu t u tdtT三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)隨機(jī)噪聲碼的自相關(guān)特性 前頁(yè)的u(t)是指信號(hào)波形。如果要求二進(jìn)制碼序列的自相關(guān)系數(shù)，按以下做法。 當(dāng)僅需要計(jì)算的時(shí)間差為碼元時(shí)間的整數(shù)倍時(shí)，兩個(gè)序列的相關(guān)系數(shù)可以這樣計(jì)算 其中Su為兩個(gè)序列碼值相同的個(gè)數(shù)，Du為兩個(gè)序列碼值不同的個(gè)數(shù)。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用17( )aSuDuR tSuDu三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào) 舉例：求序列x=1111000100110

9、10在=0、tu、2tu時(shí)的自相關(guān)系數(shù)解：一般，要比較兩個(gè)序列a和b的對(duì)應(yīng)碼元的值是否相等，使用序列模2求和的方法。即兩個(gè)序列模二求和得到新序列ab，新序列中“0”的個(gè)數(shù)等于兩個(gè)序列碼值相同的個(gè)數(shù)，“1”的個(gè)數(shù)等于兩個(gè)序列碼值不同的個(gè)數(shù)。那么模二求和的運(yùn)算法則：11=0， 00=0， 10=1， 01=1廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用1801( )0+1aR t的個(gè)數(shù)的個(gè)數(shù)的個(gè)數(shù)的個(gè)數(shù)三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào) 當(dāng)=0時(shí)，自相關(guān)函數(shù)等于x和x的相關(guān)系數(shù)。因?yàn)閤x=000000000000000，所以R(0)=1 當(dāng)=tu時(shí)，自相關(guān)函數(shù)等于求下列序列的相關(guān)系數(shù)： 111 1000 1001

10、1010 011 1100 0100 1101 100 0100 1101 0111 所以R(tu)=(7-8)/(7+8)=-1/15 當(dāng)=2tu時(shí)，自相關(guān)函數(shù)等于求下列序列的相關(guān)系數(shù)： 111 1000 1001 1010 101 1110 0010 0110 010 0110 1011 1100 所以R(2tu)=(7-8)/(7+8)=-1/15廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用19三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)隨機(jī)噪聲碼的互相關(guān)特性 完全隨機(jī)的噪聲碼的互相關(guān)函數(shù)為零。 即：兩組隨機(jī)生成的碼，完全不相關(guān)。 因此，GPS接收機(jī)必須能夠重新生成與GPS衛(wèi)星發(fā)射相同的隨機(jī)碼，并且使兩組隨機(jī)碼在時(shí)

11、間上對(duì)齊，才能成功接收到導(dǎo)航電文。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用20三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)3.6.2 偽隨機(jī)噪聲碼及其產(chǎn)生 20世紀(jì)40年代末期，信息論的奠基人香農(nóng)指出，白噪聲形式的信號(hào)是一種實(shí)現(xiàn)有效通訊的最佳信號(hào)。但是由于技術(shù)限制，當(dāng)時(shí)未能實(shí)現(xiàn)香農(nóng)的設(shè)想。 直到20世紀(jì)60年代中期，偽隨機(jī)噪聲編碼技術(shù)的問世，噪聲通信才獲得了實(shí)際的應(yīng)用，并隨機(jī)擴(kuò)展到雷達(dá)、導(dǎo)航等技術(shù)領(lǐng)域。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用21三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)偽隨機(jī)碼的產(chǎn)生 偽隨機(jī)碼是使用移位寄存器產(chǎn)生的，這種移位寄存器叫做抽頭式反饋移位寄存器（tapped feedback shift register） 產(chǎn)

12、生的偽隨機(jī)碼也稱為m序列。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用22三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用23D1D2D3D4x0111110111100111000111000001000001001001111000011001011101011101001101111100反饋移位寄存器的特征多項(xiàng)式：f1(x)=1+x3+x4其中，x的上標(biāo)（3,4）表示從（D3D4）抽頭。三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用24D1D2D3D4x011111011100011000010100000100000100100111100001100101110101

13、0101001101111100特征多項(xiàng)式：f2(x)=1+x3+x4雖然特征多項(xiàng)式相同，但是輸出序列的輸出結(jié)構(gòu)不同。三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用25D1D2D3D4x0111110111110111010111010011011011000011110011010000010000011100001100011100反饋移位寄存器的特征多項(xiàng)式：f3(x)=1+x1+x4反饋連接方式與前面的例子不同三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)m序列的特點(diǎn) r級(jí)移位寄存器產(chǎn)生的m序列的碼元寬度等于時(shí)鐘脈沖周期tu； 一個(gè)周期的m序列的最大碼長(zhǎng)度為Nu=2r-1，m序列的最大周期為

14、Tu=Nu*tu。 在一個(gè)m序列周期中，“1”的個(gè)數(shù)比“0”的個(gè)數(shù)多1，即“1”出現(xiàn)(2r-1)次，“0”出現(xiàn)(2r-1-1)次，具有平衡性。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用26三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)m序列的特點(diǎn) 對(duì)一個(gè)周期的m序列，與自身的平移序列做模二和，其結(jié)果是一個(gè)結(jié)構(gòu)不變的等價(jià)平移m序列。 與向后平移序列的模二和111 1010 1100 1000 011 1101 0110 0100100 0111 1010 1100 與向前平移序列的模二和111 1010 1100 1000 111 0101 1001 0001000 1111 0101 1001廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與

15、應(yīng)用27向后平移1位的m序列向后平移4位的m序列向前平移1位的m序列向后平移3位的m序列三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)m序列的特點(diǎn) m序列具有良好的相關(guān)特性。 m序列的自相關(guān)系數(shù)自相關(guān)系數(shù)是廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用281,0, 1, 2,( )121ariTu iRiTu 三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)m序列的特點(diǎn) m序列的互相關(guān)系數(shù)互相關(guān)系數(shù) 要求序列a和b的互相關(guān)系數(shù)，先對(duì)它們求模二和，通過得到的新序列中”0”和”1”的個(gè)數(shù)求得。111 1000 1001 1010 111 1010 1100 1000000 0010 0101 0010所以Rc(t)=(11-4)/15=7/15廣東

16、工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用2901( )0+1cR t的個(gè)數(shù)的個(gè)數(shù)的個(gè)數(shù)的個(gè)數(shù)三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)m序列的特點(diǎn) 總結(jié)：兩個(gè)結(jié)構(gòu)不相同的m序列，互相關(guān)系數(shù)總是小于1。 即使兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的m序列，如果兩者之間存在時(shí)延，它們的互相關(guān)系數(shù)總是小于1。只有使它們的時(shí)延等于零（即碼元“對(duì)齊”），自相關(guān)系數(shù)才等于1. 這是極為重要的特性，GPS信號(hào)接收機(jī)利用自相關(guān)系數(shù)為最大值的特性，捕獲、跟蹤和識(shí)別來自不同GPS衛(wèi)星的偽噪聲碼，解釋出傳送的導(dǎo)航電文。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用30三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)幾種特殊的偽噪聲碼1、截短偽噪聲碼2、復(fù)合偽噪聲碼3、Gold組合碼廣東工業(yè)大學(xué)GPS

17、定位技術(shù)與應(yīng)用31三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)1、截短偽噪聲碼 在一個(gè)長(zhǎng)度為Nu的m序列中，截取一部分碼元組成長(zhǎng)度周期為Nu的新序列（NuNu），該序列稱為m序列的截短序列，也叫截短偽噪聲碼。 例如，為了獲得一個(gè)長(zhǎng)度Nu=11的新序列，可以從長(zhǎng)度Nu=15的m序列中截除一個(gè)子序列，而獲得該新序列。具體方法如下。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用32三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào) 具體方法是在線性移位寄存器中增加一個(gè)狀態(tài)檢測(cè)器狀態(tài)檢測(cè)器（0011），使其輸出脈沖饋送到模二加法器。 當(dāng)移位寄存器處于0011狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)檢測(cè)器輸出1，這導(dǎo)致模二加法器的輸出從0變成1，使一位寄存器從0011狀態(tài)躍變到10

18、01狀態(tài)。 當(dāng)移位寄存器處于其它狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)檢測(cè)器輸出0，這不會(huì)影響模二加法器的輸出。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用33三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用34D1D2D3D4x0111110111100111000111000001000001001001111000011001011101011101001101111100一個(gè)周期輸出從原來的111100010011010變成截短后的11110011010相當(dāng)于“截除了”原序列的“1000”子序列三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)2、復(fù)合偽噪聲碼 在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要長(zhǎng)度周期很大的m序列。 通常采用兩個(gè)或兩個(gè)以上較短

19、的m序列（成為子碼）構(gòu)成一個(gè)較長(zhǎng)的復(fù)合偽噪聲碼。 如果n個(gè)子碼的周期分別為P1,P2,Pn，構(gòu)成的復(fù)合碼周期為 上式表明，復(fù)合碼周期比子碼周期長(zhǎng)得多。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用351,niijiPPPP三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)舉例，如何獲得復(fù)合碼 用子碼x=1110100和子碼y=110構(gòu)成復(fù)合碼z 復(fù)合碼的周期Pz=PxPy=21111010011101001110100 110110110110110110110001100101011111000010 方法：將x重復(fù)Pz/Px次，將y重復(fù)Pz/Py次，然后求模二和，可以得到復(fù)合碼z。z=xy廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用36

20、將x重復(fù)3次將y重復(fù)7次新的組合碼三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)復(fù)合碼生成器廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用37三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)解碼 涉及復(fù)合碼的另一個(gè)使用問題是，從已知的復(fù)合碼以及其中的一個(gè)子碼，解譯出另一個(gè)子碼，即“解碼”。 已知復(fù)合碼z、一個(gè)子碼y，求另一個(gè)子碼x。zy=xy y=x 可見，即使機(jī)密隱藏在某一個(gè)子碼中，可以通過“解碼”求得該子碼，從而破解隱藏的機(jī)密。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用38三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)解碼 001100101011111000010 110110110110110110110 111010011101001110100 方法：將已知的

21、子碼y重復(fù)寫Pz/Py次，與復(fù)合碼的碼元一一對(duì)齊，求出它們的模二和?？梢灾来笞哟ax的周期為Pz/Py ，就可以知道模二和結(jié)果中包含Py個(gè)待求子碼x，即在上述結(jié)果中包含3個(gè)周期的x。因此，x=1110100。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用39已知組合碼z已知子碼y求出的子碼x三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)3、Gold組合碼 Gold碼由兩個(gè)周期和速率相同相同而碼元結(jié)構(gòu)不不同同的m序列組合而成。 例如，具有相同周期Nu=2r-1的兩個(gè)m序列：x和y，由它們構(gòu)成的Gold序列為G=xyj 其中yj為向左移動(dòng)了j個(gè)碼元的y序列。 因此，可以構(gòu)成(xy), (xy1), (xy2),，連同x和y本身

22、，總共2r+1個(gè)序列，稱為Gold序列族。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用40三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用41三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)Gold組合碼的特點(diǎn) Gold碼的速率和周期與構(gòu)成它的m序列相同 Gold碼的互相關(guān)值為 Gold碼的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，具有大量的可用碼型，適宜于碼分多址的大量用戶需求。 10級(jí)線性移位寄存器只能產(chǎn)生60個(gè)獨(dú)立的m序列。然而，兩個(gè)10級(jí)線性移位寄存器卻能產(chǎn)生1025個(gè)Gold碼。GPS衛(wèi)星采用Gold碼作為粗捕獲碼。廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用42122 1 1/1/2( )NuRNu三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)3.6.

23、3 GPS的測(cè)距碼信號(hào)（偽噪聲碼） GPS衛(wèi)星向地面發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)中，包含兩種偽隨機(jī)噪聲碼信號(hào)： C/A碼（粗捕獲碼） P碼（精確碼）廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用43三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)1、C/A碼 GPS衛(wèi)星的C/A碼是一種Gold碼。 Gold碼的周期和速率與構(gòu)成它的m序列是一致的，但是，改變兩個(gè)m序列之間的相位關(guān)系，可以組成一種新的Gold碼。第j顆GPS衛(wèi)星的C/A碼為Gj(t)=G1(t)G2t+Nj(10tp) G1(t)和G2(t)表示構(gòu)成C/A碼的m序列；Nj表示第j顆衛(wèi)星的相位偏差系數(shù)，便于識(shí)別、跟蹤、捕獲GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號(hào)；tp是P碼的碼元寬度廣東工業(yè)大學(xué)

24、GPS定位技術(shù)與應(yīng)用44三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)1、C/A碼 不同的衛(wèi)星，具有不同的C/A碼，它們的碼率均為1.023MHz，周期為1ms。C/A碼由兩個(gè)1023bit的m序列構(gòu)成。 特征多項(xiàng)式：G1(x)=1+x3+x10G2(x)=1+x2+x3+x6 +x8+x9+x10廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用45三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào) G2的輸出經(jīng)過相位選擇器，使不同的GPS衛(wèi)星能有不同的C/A碼。 相位選擇的方法：改變G2的輸出模二和。例如：對(duì)于PRN01衛(wèi)星，采用第2、6級(jí)輸出模二和。(C/A)PRN01=G1G22,6對(duì)于PRN02衛(wèi)星，采用第3、7級(jí)輸出的模二和。(C/A)PRN02=G1G23,7廣東工業(yè)大學(xué)GPS定位技術(shù)與應(yīng)用46三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)C/A碼的特點(diǎn) C/A碼碼長(zhǎng)較短，易于捕獲。通過捕獲