gps卫星信号的内容及其作用

GPS卫星信号体制研究

2011年第1期

文章编号:1006 2475(2011)01 0142 03

计算机与现代化JISUANJIYUXIANDAIHUA

总第185期

GPS卫星信号体制研究

陈振宇,冯旭哲

(国防科技大学机电工程与自动化学院,湖南长沙410073)

摘要:信号体制是卫星导航系统的基础和重要组成部分,本文首先简单地介绍卫星定位原理,接着从GPS卫星信号的组

成入手,从导航码、测距码和载波三个方面对其进行详细的分析,并且简单地研究它们各自的特点。本文对于了解GPS及深入地学习导航有一定的指导意义。

关键词:信号体制;卫星导航;全球定位系统中图分类号:TN967.1;TP872 文献标识码:A do:i10.3969/.jissn.1006 2475.2011.01.041

StudyonSignalStructureofGPS

CHENZhen yu,FENGXu zhe

(SchoolofMechatronicsandAutomation,NationalUniv.ofDefenseTechnology,Changsha410073,China)

Abstract:Signalstructureisthebasi

GPS卫星定位原理

GPS 卫星定位原理

GPS 测量定位涉及很复杂的数学计算，而这些计算都由专门的软件来处理, 所以面对非测绘专业的读者,以下只列出简单的原理公式。

5. 1 GPS 卫星定位基本原理

利用三个以上卫星的已知空间位置, 用空间距离交会法, 求得地面待定点 （接收 机）的位置，这就是GPS 卫星定位的基本原理（图2—23）但考虑到各种误差的 影响,为了达到定位精度要求,至少需要同步观测 4颗以上的卫星。

卫星是高速运行的动态已知点, 卫星的实时位置是由导航电文解算的, 测量出测站（接受机天线中心）至卫星间的距离,

式如下：

式中（xJ , yJ , zJ ）为三个卫星某时刻的位置（

依据测距原理, 根据待定点运动状态可分为静态定位和动态定位。 单机定位又叫绝对定位, 若至少两台以上接收机同时观测, 确定两点间相对位置, 又叫相对定位。

5.2 伪距测量定位原理

1 ）伪距测量 伪距测量通常用C/A 码或P 码进行，在图2-24中，卫星到接收机的距离是通过 测定信号从卫星到接收机的延迟时间乘以光速 C 来求得,延迟时间是通过码相 关技术来求得。 GPS 卫星发射的测距码是按一定的规律排列的，在同一周期内每个码对应着某一 特定的时间,识别每个码的形状

GPS卫星定位原理

GPS 卫星定位原理

GPS 测量定位涉及很复杂的数学计算，而这些计算都由专门的软件来处理, 所以面对非测绘专业的读者,以下只列出简单的原理公式。

5. 1 GPS 卫星定位基本原理

利用三个以上卫星的已知空间位置, 用空间距离交会法, 求得地面待定点 （接收 机）的位置，这就是GPS 卫星定位的基本原理（图2—23）但考虑到各种误差的 影响,为了达到定位精度要求,至少需要同步观测 4颗以上的卫星。

卫星是高速运行的动态已知点, 卫星的实时位置是由导航电文解算的, 测量出测站（接受机天线中心）至卫星间的距离,

式如下：

式中（xJ , yJ , zJ ）为三个卫星某时刻的位置（

依据测距原理, 根据待定点运动状态可分为静态定位和动态定位。 单机定位又叫绝对定位, 若至少两台以上接收机同时观测, 确定两点间相对位置, 又叫相对定位。

5.2 伪距测量定位原理

1 ）伪距测量 伪距测量通常用C/A 码或P 码进行，在图2-24中，卫星到接收机的距离是通过 测定信号从卫星到接收机的延迟时间乘以光速 C 来求得,延迟时间是通过码相 关技术来求得。 GPS 卫星发射的测距码是按一定的规律排列的，在同一周期内每个码对应着某一 特定的时间,识别每个码的形状

GPS卫星定位原理

GPS测量定位涉及很复杂的数学计算,而这些计算都由专门的软件来处理,所以面对非测绘专业的读者,以下只列出简单的原理公式。

5. 1 GPS卫星定位基本原理

利用三个以上卫星的已知空间位置,用空间距离交会法,求得地面待定点(接收机的位置,这就是GPS卫星定位的基本原理(图2—23但考虑到各种误差的影响,为了达到定位精度要求,至少需要同步观测4颗以上的卫星。

卫星是高速运行的动态已知点,卫星的实时位置是由导航电文解算的,只要实时测量出测站(接受机天线中心至卫星间的距离,就可以进行测站点的定位。公式如下:

式中(xJ,yJ,zJ为三个卫星某时刻的位置(j=1,2,3; (xP,yP,zP 为测站点P点坐标;

(ρ1,ρ2,ρ3 为卫星到接收机天线的距离。

依据测距原理,其定位方法可分为:伪距法定位、载波相位定位和差分定位等。根据待定点运动状态可分为静态定位和动态定位。

单机定位又叫绝对定位,若至少两台以上接收机同时观测,确定两点间相对位置,又叫相对定位。

5.2 伪距测量定位原理 1伪距测量

伪距测量通常用C/A码或P码进行,在图2-24中,卫星到接收机的距离是通过测定信号从卫星到接收机的延迟时间乘以光速C来求得,延迟时间是通过码

GPS卫星定位原理

GPS测量定位涉及很复杂的数学计算,而这些计算都由专门的软件来处理,所以面对非测绘专业的读者,以下只列出简单的原理公式。

5. 1 GPS卫星定位基本原理

利用三个以上卫星的已知空间位置,用空间距离交会法,求得地面待定点(接收机的位置,这就是GPS卫星定位的基本原理(图2—23但考虑到各种误差的影响,为了达到定位精度要求,至少需要同步观测4颗以上的卫星。

卫星是高速运行的动态已知点,卫星的实时位置是由导航电文解算的,只要实时测量出测站(接受机天线中心至卫星间的距离,就可以进行测站点的定位。公式如下:

式中(xJ,yJ,zJ为三个卫星某时刻的位置(j=1,2,3; (xP,yP,zP 为测站点P点坐标;

(ρ1,ρ2,ρ3 为卫星到接收机天线的距离。

依据测距原理,其定位方法可分为:伪距法定位、载波相位定位和差分定位等。根据待定点运动状态可分为静态定位和动态定位。

单机定位又叫绝对定位,若至少两台以上接收机同时观测,确定两点间相对位置,又叫相对定位。

5.2 伪距测量定位原理 1伪距测量

伪距测量通常用C/A码或P码进行,在图2-24中,卫星到接收机的距离是通过测定信号从卫星到接收机的延迟时间乘以光速C来求得,延迟时间是通过码

GPS课程设计 实验报告（2）

学院 姓名LSC 班级 学号 指导教员

一、试验名称：GPS信号捕获 二、试验目的：

1. 熟悉GPS信号捕获基本概念；

2. 掌握串行搜索算法、并行频率搜索算法和并行码相位搜索捕获算法的基本思想、特点及算法流程；

3. 训练在实际当中分析问题、解决问题的能力。

三、试验内容

1. 编写GPS信号捕获子程序，算法自选。

2. 将实验一最终生成的信号延迟?时间，并加上大小为fD的多普勒频移，使用以上编写的信号捕获子程序对该信号进行捕获。

3. 画出三维捕获结果图（要求至少画出两幅，一幅对应信号成功捕获，一幅对应未捕获到信号）。

四、试验原理

4.1 概述

为了跟踪和解码GPS信号, 首先要捕获到GPS信号。将捕获到的GPS信号的必要参数立刻传递给跟踪过程，再通过跟踪过程便可得到卫星的导航电文。GPS

卫星处于高速运动中，因此，其频率会产生多普勒频移。为覆盖高速卫星预期中的所有多普勒频率范围，捕获方法覆盖的频率范围必须在±10 kHz之内。针对某个特定的卫星信号，捕获过程就是要找到C/A码的起始点，并利用找到的起始点展开C/A码频谱，一旦复现了C/A码的频谱，输出信号将变成连续波（Continuous Wave，C

GPS课程设计 实验报告（2）

学院 姓名LSC 班级 学号 指导教员

一、试验名称：GPS信号捕获 二、试验目的：

1. 熟悉GPS信号捕获基本概念；

2. 掌握串行搜索算法、并行频率搜索算法和并行码相位搜索捕获算法的基本思想、特点及算法流程；

3. 训练在实际当中分析问题、解决问题的能力。

三、试验内容

1. 编写GPS信号捕获子程序，算法自选。

2. 将实验一最终生成的信号延迟?时间，并加上大小为fD的多普勒频移，使用以上编写的信号捕获子程序对该信号进行捕获。

3. 画出三维捕获结果图（要求至少画出两幅，一幅对应信号成功捕获，一幅对应未捕获到信号）。

四、试验原理

4.1 概述

为了跟踪和解码GPS信号, 首先要捕获到GPS信号。将捕获到的GPS信号的必要参数立刻传递给跟踪过程，再通过跟踪过程便可得到卫星的导航电文。GPS

卫星处于高速运动中，因此，其频率会产生多普勒频移。为覆盖高速卫星预期中的所有多普勒频率范围，捕获方法覆盖的频率范围必须在±10 kHz之内。针对某个特定的卫星信号，捕获过程就是要找到C/A码的起始点，并利用找到的起始点展开C/A码频谱，一旦复现了C/A码的频谱，输出信号将变成连续波（Continuous Wave，C

GPS Matlab编程报告

一、通过星历计算卫星坐标（修正） 1、 算法流程

（1） 计算GPS卫星运行的平均速度n

n?n0??n n0?（2） 计算归化时间?t

?a3,a??a?

2s?t?t?toe

（3） 计算计算观测历元t的平近点角M

M?M0?n?t

（4） 计算偏近点角E

利用不动点迭代法求解此方程：E?M?esinE 得出E 不动点迭代法的迭代公式为：xk?1???xk? k?0,1,2?

（5） 计算卫星的地心矢径r0

r0?a?1?ecosE?

（6） 计算真近点角f

f?2*arctan(（7） 计算升交点角距?0

1?e?E?tan??) 1?e?2??0???f

（8） 计算摄动改正项：?u,?r,?i

?u?Cussin2?0?Cuccos2?0?r?Crssin2?0?Crccos2?0 ?i?Cissin2?0?Ciccos2?0（9） 计算经过摄动改正的升交点角距?，卫星矢径r，和轨道面倾角i

???0??ur?r0??r??ti?i0???i（10） 计算观测历元t的升交点经度?k

?k??0?????ie??t??ietoe

（11） 计算卫星在轨道平面坐标系中的位置?x0,y0,z0?

?x

GPS卫星定位基本原理

本单元教学重点和难点

1、伪距测量的原理及其相应的技术； 2、载波相位测量的原理及其相应的技术； 3、绝对定位和相对定位的方法。 教学目标

1、熟悉伪距测量的原理及其相应的技术； 2、熟悉载波相位测量的原理及其相应的技术； 3、了解GPS绝对定位、相对定位和差分定位的含义； 4、了解三种定位的区别和相应的方法。 学习指导

本章介绍GPS测量原理，内容包括：GPS定位方法分类、GPS观测量、动态绝对定位、静态绝对定位、动态相对定位、静态相对定位以及差分定位。教学目的是使学生掌握GPS定位的基本原理，为学习GPS测量误差、GPS接收机选购与检验、GPS网的设计、GPS选点、观测和数据处理打下理论基础。

本章内容的特点是概念多、理论多、公式多，不涉及技能训练。学习时重点掌握GPS定位的基本原理、GPS定位方法分类、GPS观测量、绝对定位、精度衰减因子、整周未知数、整周跳等基本概念，测码伪距动态绝对定位和测相伪距动态绝对定位、静态绝对定位、相对定位、RTK、网络RTK等基本原理。对于教材中的公式推导过程不要求掌握，但对公式推导的结论应当理解并熟练掌握。如观测方程和定位精度评价公式，应能结合误差传播定律从中看出影响定位精度的各种

篇一：卫星电视信号接收的技术常识

卫星电视信号接收的技术常识

卫星简单介绍

一般来说，广播电视信号的传输，不管是数字信号，还是模拟信号，都有地面，有线，和卫星三种传输方式。地面就是地面微波方式，大家原来用电视上自带的拉杆天线或者在外面架设的鱼骨天线就是这种传输方式，这种传输方式需要广电部门架设的铁塔天线，或者微波天线，有一定的覆盖半径，就像移动的通讯基站一样。有线就是我们大家最常见的了，电视信号通过主光缆主干网加上同轴电缆而分配给各家各户的方式。卫星电视，其实，它是广播电视三大传输方式之一，只是由于中国特殊的国情，普通民众不能自由接收卫星电视信号，所以它的作用并没有显现出来。在这三种传输方式中，各有优劣，但是卫星传输相比较其他两种方式，是最具有竞争力的一种标准。 首先，明确一个问题，我们所说的卫星电视接收的信号从那里来的。我们接收的电视信号是从直接从地球同步静止轨道上的卫星上发射下来的。这种卫星在距离地球约三万六千公里的赤道上空，环绕在距离地面赤道正上空三万六千公里大圆周轨道上。这种卫星最大的一个特点就使它的运行周期与地球的自传周期是严格相同的，并且轨道固定在赤道上空。也就是说，这种卫星相对地球是静止的，简单点说，也就是在地球上人看来，这种卫星在