提問者: xoji616vex 2013-11-27 00:00
GPS衛(wèi)星向廣大用戶發(fā)送的導(dǎo)航電文是一種不歸零的二進制數(shù)據(jù)碼D(t),碼率fd=50HZ。為了節(jié)省衛(wèi)星的電能、增強GPS信號的抗干擾性、保密性,實現(xiàn)遙遠(yuǎn)的衛(wèi)星通訊,GPS衛(wèi)星采用偽噪聲碼對D碼作二級調(diào)制,即先將D碼調(diào)制成偽噪聲碼(P碼和C/A碼),再將上述兩噪聲碼調(diào)制在L1、L2兩載波上,形成向用戶發(fā)射的GPS射電信號。因此,GPS信號包括兩種載波(L1、L2)和兩種偽噪聲碼(P碼、C/A碼)。這四種GPS信號的頻率皆源于10.23MHZ(星載原子鐘的基頻)的基準(zhǔn)頻率;鶞(zhǔn)頻率與各信號頻率之間存在一定的比例。其中,P碼為精確碼,美國為了自身的利益,只供美國軍方、政府機關(guān)以及得到美國政府批準(zhǔn)的民用用戶使用,C/A碼為粗碼,其定位和時間精度均低于P碼,目前,全世界的民用客戶均可不受限制地免費使用。 地面監(jiān)控系統(tǒng) 地面監(jiān)控系統(tǒng)由均勻分布在美國本土和三大洋的美軍基地上的5個監(jiān)測站、一個主控站和三個注入站構(gòu)成。該系統(tǒng)的功能是:對空間衛(wèi)星系統(tǒng)進行監(jiān)測、控制,并向每顆衛(wèi)星注入更新的導(dǎo)航電文。 地面監(jiān)控系統(tǒng)各站的主要任務(wù)是: 監(jiān)測站 用GPS接收系統(tǒng)測量每顆衛(wèi)星的偽距和距離差,采集氣象數(shù)據(jù),并將觀測數(shù)據(jù)傳送給主控點。5個監(jiān)控站均為無人守值的數(shù)據(jù)采集中心。 主控站 主控站接收各監(jiān)測站的GPS衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星工作狀態(tài)數(shù)據(jù)、各監(jiān)測站和注入站自身的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。根據(jù)上述各類數(shù)據(jù),完成以下幾項工作: ·及時編算每顆衛(wèi)星的導(dǎo)航電文并傳送給注入站。 ·控制和協(xié)調(diào)監(jiān)測站間、注入站間的工作,檢驗注入衛(wèi)星的導(dǎo)航電文是否正確以及衛(wèi)星是否將導(dǎo)航電文發(fā)給了GPS用戶系統(tǒng)。 ·診斷衛(wèi)星工作狀態(tài),改變偏離軌道的衛(wèi)星位置及姿態(tài),調(diào)整備用衛(wèi)星取代失效衛(wèi)星。 注入站 接受主控站送達的各衛(wèi)星導(dǎo)航電文并將之注入飛越其上空的每顆衛(wèi)星。 用戶接收系統(tǒng) 用戶接收系統(tǒng)主要由以無線電傳感和計算機技術(shù)支撐的GPS衛(wèi)星接收機和GPS數(shù)據(jù)處理軟件構(gòu)成。 GPS接收機 GPS衛(wèi)星接收機的基本結(jié)構(gòu)是天線單元和接收單元兩部分。天線單元的主要作用是:當(dāng)GPS衛(wèi)星從地平線上升起時,能捕獲、跟蹤衛(wèi)星,接收放大GPS信號。接收單元的主要作用是:記錄GPS信號并對信號進行解調(diào)和濾波處理,還原出GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航電文,解求信號在站星間的傳播時間和載波相位差,實時地獲得導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)或采用測后處理的方式,獲得定位、測速、定時等數(shù)據(jù)。 一、導(dǎo)航電文格式 導(dǎo)航電文也是二進制碼,依規(guī)定格式組成,按幀向外播送。每幀電文含有1500 bit,播送速度為50bit/s。所以傳播一幀電文需要30秒。 每幀導(dǎo)航電文含有5個子幀,每個子幀分別含有10個字,每個字30bit,故每一子幀共300bit,播送時間6秒。為了記載多達25顆衛(wèi)星的星歷,所以子幀4和5各有25頁。子幀1,2,3與子幀4,5的每一頁均構(gòu)成一個主幀。在每一主幀的幀與幀之間,1,2,3子幀的內(nèi)容每小時更新一次,而子幀4,5的內(nèi)容,僅在給衛(wèi)星注入新的導(dǎo)航數(shù)據(jù)后才得以更新。 二、導(dǎo)航電文的內(nèi)容 1、遙測字(TLM):位于各子幀開頭,作為捕獲導(dǎo)航電文的前導(dǎo)。其中所含的同步信號,為各子幀提供一個同步的起點,使用戶便于解譯電文數(shù)據(jù)。 2、交接字(HOW):緊接開頭的遙測字,主要是向用戶提供捕獲P碼的Z計數(shù)。所謂Z計數(shù),是從每星期六/星期日子夜零時起算的時間計數(shù),它表示下一子幀開始瞬間的GPS時。通過交接字,可以實時的了解觀測瞬時在P碼周期中所處的準(zhǔn)確位置,以便迅速的捕獲P碼。 3、數(shù)據(jù)塊I:含有關(guān)于衛(wèi)星鐘改正參數(shù)及其數(shù)據(jù)齡期,星期的周數(shù)編號,電離層改正參數(shù)和衛(wèi)星工作狀態(tài)等信息。主要有: ①衛(wèi)星鐘改正參數(shù)a0,a1,a2,分別表示該衛(wèi)星的鐘差、鐘速及鐘速的變化率。當(dāng)已知這些參數(shù)后,就可以求出任意時刻t的鐘改正數(shù)Δt 。 ②參考?xì)v元t0e為數(shù)據(jù)塊I的基準(zhǔn)時間,從GPS時每星期六/星期日子夜零時起算,變化于0~604800秒。 ③鐘數(shù)據(jù)齡期AODC,表示基準(zhǔn)時間t0e和最近一次更新星歷數(shù)據(jù)的時間tL之差,既AODC=t0e-tL。由于隨著時間的推移,所給出的衛(wèi)星鐘改正參數(shù)的精度將隨之下降,所以鐘數(shù)據(jù)齡期主要是用于評價鐘改正參數(shù)的可信程度。 ④現(xiàn)時星期編號WN,表示從1980年1月6日協(xié)調(diào)時零點起算的GPS時星期數(shù)。 4數(shù)據(jù)塊II:包含在2,3兩個子幀里,主要向用戶提供有關(guān)計算衛(wèi)星運行位置的信息。數(shù)據(jù)塊II提供了用戶利用GPS實時定位的基本數(shù)據(jù)。 5數(shù)據(jù)塊III:包含在第4,5兩個子幀中,主要向用戶提供GPS衛(wèi)星的概略星歷及衛(wèi)星工作狀態(tài)的信息,所以稱為衛(wèi)星的歷書。當(dāng)用戶捕獲一顆衛(wèi)星后,變可從其導(dǎo)航電文的數(shù)據(jù)塊III中,知道其它衛(wèi)星的概略位置,衛(wèi)星鐘的概略改正數(shù)以及工作狀態(tài)等信息。這對于選擇適宜的觀測衛(wèi)星,并構(gòu)成最佳的幾何圖形,以提高定位的精度適重要的,同時也有助于縮短搜捕衛(wèi)星信號的時間。
回答者:nflcorbin82016-11-27 00:00
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