2.3 GPS信号的基本结构
GPS信号由载波、测距码、数据码组成。由于C/A码伪码速率为1.023MHz,习惯用 来表示,卫星的参考频率为10.23MHz,可用10 来表示。信号有两种类型:粗/捕获码(C/A码)和精密码(P码)。卫星不直接发射P码,P码用Y码进行了改良,通常称为P(Y)码,它主要为军用。卫星发射信号位于L波段,分别占据两个载波频率:L1和L2,其频率值和 的关系如下[19]:
,波长 (2.2)
,波长 (2.3)
调制在L1载波上的导航信号可以表示为
(2.4)
调制在L2载波上的导航信号可以表示为
(2.5)
式中, 为调制的数据比特; , 分别为L1和L2的载波角频率; 和 分别是L1和L2载波的初始相位; , 和 分别是不同信号分量的功率。
式(2.4)和式(2.5)有3个信号分量,其中L1上调制了一个民用和一个加密的军用信号,L2上则只有一个加密的军用信号。功率 的分量为民用信号,而功率为 和 的为军用信号。民用信号和军用信号最大的不同在于其扩频伪码,即式中的 和 。
2.4 本章小结
本章主要介绍了卫星导航的基本原理,GPS全球定位系统由空间卫星部分、地面控制部分以及用户部分组成。了解了GPS的信号构成,GPS信号由载波、测距码、数据码组成。为下文的算法研究做准备。
3 GPS信号捕获基本原理和算法
为了跟踪并解码GPS信号,获得导航定位信息,必须使用捕获算法来搜索信号的出现。由于卫星和用户之间的相对运动,导致用户接受到的载波频率不等于卫星发射频率,这样,用户接收到的载波频率在发射的中心频率附近震荡。捕获有两个目的,即确定接收到的信号中包含哪些卫