曝光臺 注意防騙
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GPS信號
GPS 信號
衛(wèi)星導(dǎo)航電文
GPS坐標(biāo)系
• GPS系統(tǒng)基本參考基準(zhǔn)
– 坐標(biāo)系、時基
– 地心慣性坐標(biāo)系：與地球自轉(zhuǎn)無關(guān)
– 地球坐標(biāo)系：與地球固聯(lián)、隨地球自轉(zhuǎn)
變化
– 世界測地系:WGS-84
地球坐標(biāo)系
• 地球直角坐標(biāo)系：原點(diǎn)與地球質(zhì)心重合，z軸
指向地球北極，x軸指向地球赤道面與格林威
治子午圈的交點(diǎn)E，y軸在赤道平面里與xoz
構(gòu)成右手系統(tǒng)坐標(biāo)系
• 地球大地坐標(biāo)系：地球橢球中心與地球質(zhì)心
重合，P點(diǎn)的大地緯度為該點(diǎn)的橢球法線與橢
球赤道面的夾角，經(jīng)度為該點(diǎn)所在的橢球子
午面與格林威治子午面之間的夾角 ，P點(diǎn)高
度h為沿橢球法線至橢球面的距離。
時間
• 世界協(xié)調(diào)時
• GPS時
偽碼測距原理
上一行是接收到的衛(wèi)星偽碼信號，下一行是按收機(jī)產(chǎn)生的偽碼信號。它的格
式與衛(wèi)星的偽碼相同，由接收到的衛(wèi)星偽碼信號相對于接收機(jī)產(chǎn)生的偽碼信
號的延遲量，就可得衛(wèi)星與用戶接收機(jī)之間的距離。這種未經(jīng)修正的距離稱
為偽距。
No PRN correlation
Partial correlation
Full correlation
Correlation animation
衛(wèi)星定位算法
測距方程
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R R T V p
測距方程(一）
偽距測量值是用測得的衛(wèi)星發(fā)射的信號和用戶接收機(jī)收到
信號的時間差與電波速度來描述的。
——偽距；
——真實(shí)距離；
c ——電磁波傳播速度；
——衛(wèi)星鐘差；
——用戶鐘差；
——傳播延遲和其它誤差。
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i R
i R
si t
u t
Ai t
定位誤差
主要來自衛(wèi)星部分，傳播途徑和用戶設(shè)備等造成的誤差
– 星歷和星鐘的誤差
由星歷所給的衛(wèi)星位置與衛(wèi)星的實(shí)際位置之差為星歷誤差，星
鐘誤差主要取決于星上鐘的質(zhì)量
– 大氣層傳播延遲（包括電離層傳播延遲和對流層傳播延遲）
– 多路徑效應(yīng)（用戶設(shè)備接收到衛(wèi)星信號不僅有直達(dá)信號，還有
經(jīng)反射到達(dá)的信號）
– 接收機(jī)噪聲和量化誤差（用戶接收機(jī)的硬件和軟件處理信號所
引起的噪聲）
– 接收機(jī)通道間偏差（多通道接收機(jī)進(jìn)行測量時，由于各通道硬
件路徑不同，會產(chǎn)生通道間偏差）
– 用戶和衛(wèi)星幾何布局
– SA
用戶接收機(jī)的類型
– 碼相關(guān)通道
– 平方通道
這是無碼接收機(jī)采用的一種跟蹤通道。輸入的GPS信號，
先下變頻為中頻信號，再把中頻信號平方，獲得載波（拍
頻載波）。拍頻載波頻率為原來的二倍，碼和電文都丟
失。但拍頻載波的相位和原載波的相位是有一定關(guān)系的。
平方通道接收機(jī)不需要掌握偽碼結(jié)構(gòu)，就能同時利用L1、
L2信號。但它需要從外部得到衛(wèi)星的概略星歷，才能進(jìn)行
工作。
– 碼相位通道
這是用來生產(chǎn)無碼接收機(jī)的另一種型式的跟蹤通道。碼相
位通道接收機(jī)不需了解偽碼的結(jié)構(gòu)，只要知道碼元速率即
可。
GPS接收機(jī)通道
• 平行通道接收機(jī)；
• 序貫通道接收機(jī)；
• 多路復(fù)用通道接收
機(jī)。
GPS 接收機(jī)框圖
50 bps 導(dǎo)航電文的解調(diào)
GPS功能說明
機(jī)載GPS工作方式（一）
• 初始方式
通電后先進(jìn)入初始方式，同時進(jìn)行自測試，其信號處理部
分接受從IRS輸入的初始位置（緯度、經(jīng)度和高度）數(shù)據(jù)，
此時無導(dǎo)航或測量輸出，30秒鐘后GPSSU進(jìn)入捕獲方式。
• 捕獲方式
GPSSU尋找并跟蹤鎖定衛(wèi)星信號，在開始計算GPS數(shù)據(jù)以前
至少捕獲四顆衛(wèi)星的信號。從初始方式輸入的時間位置和
高度數(shù)據(jù)可以算出當(dāng)前應(yīng)能見到那些衛(wèi)星。沒有時鐘和慣
性位置輔助，捕獲時間約需10分鐘，直至捕獲并跟蹤到四
顆以上衛(wèi)星。正常捕獲方式約5～6分鐘。
• 導(dǎo)航方式
在跟蹤鎖定了至少4顆衛(wèi)星以后，進(jìn)入導(dǎo)航方式，GPSSU測定
并算出位置、速度、加速度和時間，可以供輸出。當(dāng)跟蹤
鎖定不足4顆衛(wèi)星，則GPSSU進(jìn)入高度支助方式。
機(jī)載GPS工作方式（二）
• 高度支助方式
利用IRS的慣性高度加上地球半徑參與計算，這樣只要能跟
蹤著3顆衛(wèi)星，就能算出飛機(jī)位置和其他數(shù)據(jù)，當(dāng)重新
跟蹤4顆衛(wèi)星后，立即恢復(fù)導(dǎo)航方式。
• 懸掛方式
當(dāng)跟蹤著的衛(wèi)星少于3顆，GPSSU進(jìn)入推測方式，這時從
IRU送來高度、航跡角、地速數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，此方式只
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導(dǎo)航系統(tǒng)(23)
