GPS卫星导航信号产生过程
- 格式：doc
- 大小：310.50 KB
- 文档页数：3
2.1.2 信号结构与特性
2.1.2.1 信号组成
GPS 系统采用典型的CDMA 体制，这种扩频调制信号具有低截获概率特性，系统以码分多址形式区分各卫星信号。
目前GPS 系统是部分公开的，采用的伪码有C/A 码、P(Y)码等。
该系统主要利用直接序列扩频调制技术，采用1.023MHz （C/A 码）和10.23MHz （P(Y)码）两种速率的伪随机码在L1和L2频率上调制发射50Hz 的导航定位信息，L1和L2频率在和平时期是确知的，分别为1575.42MHz 和1227.6MHz ，其中L1频率上的信号是非平衡QPSK 调制，其I 通道上的伪码序列是C/A 码，其Q 通道的伪码序列是P 码；L2频率上采用P 码扩频的BPSK 调制。
目前，GPS 信号组成可由2.1.2-1式表示。
式中P A 、C A 和P B 分别为载波L 1、L 2的振幅，)(t P i 、)(t G i 和)(t D i 分别为第i 颗卫星的P 码、C/A 码和导航电文D 码。
1ω、2ω分别为载波L 1、L 2的角频率，i 1ϕ和i 2ϕ分别为第i 颗卫星载波L 1、L 2的初始相位。
图2.1.2.1为GPS 信号结构。
图2.1.2.1 GPS 卫星信号产生机理
(2.1.2-1)
GPS 信号采用L 波段作为载波，主要是因为其独有的频段特性：L 波段的频率占用率低于其他频段，不易发生频率冲突，利于导航定位测量；GPS 卫星采用直接序列扩频通信技术发送导航电文，信号带宽高达20MHz 左右，在占用率低的L 波段上，易于传送扩频后的宽带信号；卫星在约20000km 的高空运行，卫星信号的载波频率越高，多普勒频移就越大，有利于测量用户的行驶速度；GPS 系统使用L 波段的信号工作波长为19cm 和24cm ，
12111122()()()cos()()()sin()()()()cos()
i L P i i i C i i i i L P i i i S t A P t D t t A G t D t t S t B P t D t t ωϕωϕωϕ⎧=+++⎪⎨=+⎪⎩总和模2和混频器
降低了信号在传输过程中的大气衰减，利于用较经济的接收设备测量GPS 信号。
2.1.2.2 C/A 码
图2.1.2.2 C/A 码产生（GPS-ICD-200）
C/A 码是一种Gold 组合码，是由两个10级移位寄存器产生的m 序列1G 和2G 模2和的复合码，图2.1.2.2所示。
可以表示为：)()()(021τi N t G t G t G +⊕=，式中0τ为码元对应的时间1/1023ms ，i N 为1G 和2G 间相位偏置的码元数，1G 和2G 的特征方程分别表示为式(2.1.2-2)和(2.1.2-3)所示。
(2.1.2-2) (2.1.2-3)
每一颗GPS 卫星所对应产生的C/A 码取决于不同的2G 输出组合，表2.1.2.1中列出了2G 输出位组合产生的对应于每一颗GPS 卫星的C/A 码。
C/A 码的码速率为1.023MHz ，周期为1ms ，码长为1023bit 。
由于其周期短，速率低，易于被接收机相关捕获，但也造成了测量误差大的不良影响，因此C/A 码也被称为粗测量码。
表2.1.2.1 GPS PRN 码分配
10311)(X X t G ++=109863221)(X X X X X X t G ++++++=。
