第二节 GPS卫星运动和星历,第三节 GPS卫星信号,GPS卫星定位是通过地面接收机通过接收GPS信号，并对其解译来获得数据进行定位和测量的GPS卫星信号是由载波信号、测距码和导航电文三部分组成的 它能满足多用户系统的导航、高精度定位的需要载波信号,,测距码,导航电文,,L1,L2,L2C码,第三节 GPS卫星信号,GPS卫星信号的内容,,L2C码,,第三节 GPS卫星信号,一、GPS卫星的载波信号,载波：可运载调制信号的高频震荡波GPS卫星发射两种频率的载波信号，由于它属于微波的L波段，故分别称为L1和L2载波 在无线电通信技术中，为了有效地传播信息，都是将频率较低的信号加载在频率较高的载波上，此过程称为调制然后载波携带着有用信号传送出去，到达用户接收机 GPS使用的两种载波，都是由卫星上的原子钟所产生的基准频率 f0=10.23MHZ倍频的154倍和120倍产生第三节 GPS卫星信号,L1载波：fL1=154×f0=1575.42MHz,波长λ1=19.032cm, L2载波：fL2=120×f0=1227.6MHz,波长λ2=24.42cm 载波还具有测距功能，在载波相位测量中可以进行载波测距。
选择这两个载波的目的是：测量出或消除掉由于电离层而引起的延迟误差一、GPS卫星的载波信号,第三节 GPS卫星信号,“码”的概念 在现代数字通信中，广泛使用二进制数（0和1）及其组合，来表示各种信息表达不同信息的二进制数及其组合，称为码一位二进制数叫一个码元或一比特（Bit）比特为码和信息量的度量单位 在二进制数字化信息的传输中，每秒传输的比特数称为数码率，表示数字化信息的传输速度，单位为bit/s二、GPS的测距码信号,第三节 GPS卫星信号,二、GPS的测距码信号,测距码:是用于测定从卫星至接收机间距离的二进制码 GPS卫星所采用的两种测距码，即C/A码和P码（或Y码），均属于伪随机噪声码在信息理论中我们把一组不包含我们想要的有用信息的量称为噪声伪随机噪声码（Pseudo Random Noice——PRN）简称伪随机码或伪码像噪声一样随机分布，可准确复制的一组二进制数码序列由一个“多极反馈移位寄存器”的装置产生的第三节 GPS卫星信号,（1）C/A码：又称粗捕获码，即用于进行粗略测距和捕获精码的测距码 被调制在L1载波上，是1.023MHz的伪随机噪声码（PRN码）由卫星上的原子钟所产生的基准频率f0降频10倍产生，即：1.023MHz。
C/A码码长Nu=1023bit，码元宽为tu 0.97752s,相应的距离为293.1m周期为Tu= 1ms，数码率为1.023Mbit/s测距精度为±（2~3）m二、GPS的测距码信号,第三节 GPS卫星信号,二、GPS的测距码信号,特性： （1）C/A码的码长较短（周期小于1ms），共1023个码元，若以每秒50码元的速度搜索，只需20.5s，易于捕获，称捕获码 （2）码元宽度大，为为0.97752s（码元持续时间），相应的距离(空间矢距)较大（293.1m）使得相应的测距误差为2.9m由于精度低，又称粗码 由于每颗卫星的C/A码都不一样，因此，我们经常用它们的PRN号来区分它们C/A码是普通用户用以测定测站到卫星间的距离的一种主要的信号第三节 GPS卫星信号,（2）P码 P码又称精码，即用于精确测定从GPS卫星至接收机距离的测距码 调制在L1载波和L2载波上，是10.23MHz的伪随机噪声码，直接使用原子钟基准频率由于被同时调制在L1和 L2两种载波上，可完善的消除电离层延迟，故用它测距可获得较精确结果 P码码长Nu2.351014比特，码元宽为tu=0.097752s，相应的距离为29.3m。
周期为Tu 267d，数码率为10.23Mbit/s第三节 GPS卫星信号,P码的周期较长，267天重复一次，实际应用时P码的周期被分成38部分，（每一部分为7天，码长约6.19 1012比特），其中1部分闲置，5部分给地面监控站使用，32部分分配给不同卫星，每颗卫星使用P码的不同部分，都具有相同的码长和周期，但结构不同 P码的捕获一般是先捕获C/A码，再根据导航电文信息，捕获P码由于P码的码元宽度为C/A码的1/10，相应的距离误差为0.29m，故P码称为精码P码特性：,第三节 GPS卫星信号,三、GPS卫星的导航电文（数据码） GPS卫星的导航电文：所谓导航电文，就是包含了有关卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由C/A码捕获码等导航信息的数据码(或D码)它分为预报星历、和精密星历是用户用来定位和导航的数据基础被调制在L1载波上导航电文也是二进制码，依规定格式组成，按“帧”向外播送每帧电文含有1500比特，播送速度50bit/s，每帧播送时间30s 每帧导航电文含5个子帧，每个子帧分别含有10个字，每个字30比特，故每个子帧共300比特，播发时间6s。
为记载所有的卫星，子帧4、5各含有25页子帧1、2、3和子帧4、5的每一页构成一个主帧主帧中1、2、3的内容每小时更新一次，4、5的内容仅当给卫星注入新的导航电文后才得以更新包含5个子帧,包含10个字,30个bit,第三节 GPS卫星信号,（1）遥测码（TLM—Telemetry Word） 位于各子帧的开头，用来表明卫星注入数据的状态，也是作为捕获导航电文的前导接收机从该起点开始解译电文 （2）转换码（HOW—Hand Over Word） 紧接各子帧的遥测码，位于各子帧的第二个字码主要向用户提供用于捕获P码的Z计数所谓Z计数是从每个星期六/星期日子夜零时起算的时间记数，表示下一子帧开始瞬间的GPS时知道了Z计数，即知道了观测瞬间P码周期中所处的正确位置，便可迅速捕获P码三、GPS卫星的导航电文（数据码）,第三节 GPS卫星信号,,一帧导航电文的内容,三、GPS卫星的导航电文（数据码）,第二数据块：卫星星历,第三数据块：所有卫星星历,第三节 GPS卫星信号,（3）第一数据块：位于第一子帧的第3~10bit，主要包括卫星钟改正参数及数据龄期AODC、星期的周数编号、电离层改正参数、和卫星工作状态等信息。
•卫星钟改正参数：a0、a1、a2分别表示该卫星的钟差 、钟速和钟速变化率即卫星的适中相对GPST存在的差值 •数据龄期AODA：表示基准时间与最近一次更新星历的时间之差，主要用于评价钟改正数的可信程度 •现时星期编号WN：表示从1980年1月6日协调时零点起算的GPS时星期数 时延差改正：即载波L1和L2的电离层时延差单频机需用，双频机不需要第三节 GPS卫星信号,,一帧导航电文的内容,三、GPS卫星的导航电文（数据码）,第二数据块：卫星星历,第三数据块：所有卫星星历,第三节 GPS卫星信号,（4）第二数据块：导航电文的第二子帧和第三子帧组成第二数据块，其内容为GPS星历即描述卫星运行及其轨道参数的信息，提供有关计算卫星运行位置的数据，它是GPS卫星向导航、定位用户播发的主要电文，描述卫星的运行及其轨道参数包括以下三类： •开普勒轨道六参数： 为卫星轨道椭圆长半轴的平方根；e为卫星轨道椭圆偏心率；i0为参考时刻t0的轨道面倾角；0为参考时刻t0的升交点赤经；为近地点角距；M0为参考时刻t0的平近点角 •轨道摄动九参数 •时间二参数,第三节 GPS卫星信号,（5）第三数据块 第三数据块包括第4和第5两个子帧，其内容包括了所有GPS卫星的历书数据。
当接收机捕获到某颗GPS卫星信号后，根据第三数据块提供的其他卫星的概略星历、时钟改正、卫星工作状态等数据，用户可以选择工作正常、位置适当的卫星，并较快地捕获到所选择的卫星第三节 GPS卫星信号,,载波信号,,测距码,导航电文,,L1,L2,L2C码,第三节 GPS卫星信号,第三节 GPS卫星信号,第三节 GPS卫星信号,第三节 GPS卫星信号,。