武汉大学测绘学院：《GPS原理及其应用》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 全球定位系统的组成及信号结构 2.2 GPS卫星的信号结构

GPS原理及其用 第二章全球定位系统的组成及信号结构 §22GPS卫星的信号结构

GPS原理及其应用 第二章 全球定位系统的组成及信号结构 §2.2 GPS卫星的信号结构

GPS原理及其用 全球定位系统的组成及信号结构>GPS卫星信号结构 GPS卫星信号结构 基准频率 10.23MHz ÷10 L1 C/A CODE P-CODE 1575421023MHz1023MHz 154 MHz C/A码) (P码) L2 P-CODE 1227.60 10.23MHz 120 MHz (P码) 50 BPS 卫星电文

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GPS原理及其用 全球定位系统的组成及信号结构>GPS卫星信号结构>概述 概述 基准频率 GPS卫星信号的组成部分 10.23MHz L1 CODE P-CODE 1575.4 MHz 10.23 MH 154 (c/A码) 载波( Carrier) PCODE 1227,60 50 BPS 卫星电文 L2 测距码( Ranging Code) 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 关键设备一原子钟

GPS原理及其应用 概述 • GPS卫星信号的组成部分 – 载波（Carrier） • L1 • L2 – 测距码（Ranging Code） • 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

GPS原理及其用 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 GPS卫星的基准频率后 由卫星上的原子钟直接产生 频率为1023MIHz 卫星信号的所有成分均是该基准频率的倍频 或分频 fn1=154×f=157542MHz,An1=19.03cm f2=120×f6=1227.60MHz,12=2442cm C/A码码率=f6÷10=1.023MHz P码码率=f6=10.23MHz 卫星(导航)电文码率=f6÷20460000=50H

GPS原理及其应用 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 1 0 1 2 0 2 0 0 0 154 1575.42MHz; 19.03cm 120 1227.60MHz; 24.42cm / 10 1.023MHz; 10.23MHz; 20460000 50 L L L L f f f f C A f P f f Hz   =  = = =  = = =  = = = =  = 码码率 码码率 卫星（导航）电文码率 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

GPS原理及其用 全球定位系统的组成及信号结构>GPS卫星信号结构>载波 载波① 作用 搭载其它调制信号 19.03cm 测距 测定多普勒频移 类型 24.42cm 目前 L1-频率:154×f=157543MHz;波长:19.03cm L2一频率:120×f0=122760MHz;波长:2442cm 现代化后 增加L5-频率:115×J6=1176.45MHz;波长:2548cm

GPS原理及其应用 载波① • 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：19.03cm • L2 – 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 L1 19.03c m L2 24.42c m 全球定位系统的组成及信号结构 > GPS卫星信号结构 > 载波

GPS原理及其用 全球定位系统的组成及信号结构>GPS卫星信号结构>载波 载波② 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)

GPS原理及其应用 载波② • 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

GPS原理及其用 全球定位系统的组成及信号结构>GPS卫星信号结构>测距码 测距码① 作用 测距 性质 为伪随机噪声码(PRN一 Pseudo random 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

GPS原理及其应用 测距码① • 作用 – 测距 • 性质 – 为伪随机噪声码（PRN － Pseudo Random Noise） – 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

GPS原理及其用 全球定位系统的组成及信号结构>GPS卫星信号结构>测距码 测距码② 类型 目前 C/A码( Coarse/ Acquisition Code)一粗码!捕获码: 码率:1.023MIz;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( Precise Code)-精码;码率 10.23MHz;周期:7天;1周期含码元数: 618710400000码元宽度:2930m;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

GPS原理及其应用 测距码② • 类型 – 目前 • C/A码（Coarse/Acquisition Code） – 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（Precise Code） – 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

GPS原理及其用 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 卫星(导航)电文① 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 导航电文 第25主帧 (1500bits) (500bits) (1500bits) 第4子帧 (第1数据块 (第2数据块)(第2数据块)(第3据块)(第3据块 (第1数据块) (第3数据块 (300bits) (300bits) (300bits (300bits) (300bits) (300bits) 第2字 第10字 遥测字 交接字 (30bits) 30bits)(30bits) □幽幽豳口

GPS原理及其应用 卫星（导航）电文① • 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 ... 第1字 遥测字 (30bits) 第2字 交接字 (30bits) ... 第10字 (30bits) 第1子 帧 （ 第1数据块） (300bits) 第1字 遥测字 (30bits) 第2字 交接字 (30bits) ... 第10字 (30bits) 第2子 帧 （ 第2数据块） (300bits) 第3子 帧 （ 第2数据块） (300bits) 第4子 帧 （ 第3数据块） (300bits) 第5子 帧 （ 第3数据块） (300bits) 第1主 帧 (1500bits) 第2主 帧 (1500bits) ... 第1子 帧 （ 第1数据块） (300bits) ... 第5子 帧 （ 第3数据块） (300bits) 第25主 帧 (1500bits) 导航电文 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

GPS原理及其用 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 卫星(导航)电文② 基本内容 第1子 遥测字转换码 标识码、GPS周、数据龄期、URA信息和星钟改正等 第2子 遥测字转换码 星历 第3子帧 遥测字|转换码 星历 第4子帧 遥测字转换码 多峭) 信息(每25帧中,每1帧的内容均不同) 24 SEC 第5子帧 遥测字转换码 (多帧)历书、健康状态等(每25帧中,每10的内容均不同s 整个导航电文的内容12.5分钟重复一次

GPS原理及其应用 卫星（导航）电文② – 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