软件GPS原理与应用.pdf
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卡葶目编辑jl技术长廊何金玉I通信匀分布,此轨道面之高度约为19100Km,卫星运行一周需费11小时又15分钟,因为本文主要是介绍美国所建构之定位系统(NavstarGPS),所以柯芙GLONASS的部分就不多叙述。简单地说,全球定位系统是一个以空『HJ为基准,利用无线电波与时间差来测量距离的一个系统,它能够提供精准的位置数据、速度、以及I~t.f,l。整个系统可以被区分为三大部分,我软件GPS原理与应用们称之为SpaceSegment、ControlSegment和●RFMicroDevices公司(大中罾区)应flit程经理王岳华UserSegment。第一个SpaceSegment,主要就是由24颗全球卫星定位系统发展至今己有二卜余年卫星运行于半同步轨道,所谓半同步轨道指的的历史。其应用主要都是基于一个完整的,独就是卫运行一周需费大约l2小时(11小时58立的系统方案,主要架构不外乎_犬线、射频前分钟)所以在一天之中,同一颗卫星刚好出现端、基带处理器、中央处理单元、存单元、品在个固定不动的使用者的头顶匕两次(23小振等。所设计出的产品多为航牵用,船用,及时义56分钟),这24颗卫星以每个轨道4颗卫车用之导航设备,由于尺、功耗,成本,及星均匀的分布在6个轨道面上,每个轨道面都接收灵敏度等的种种考虑而难以与其它个人消与赤道相差55度的倾斜角,而这些卫星所在的费性产品相结合,如个人移动电话。本l艾将介轨道高度平均约为20200Km,图1为星轨道绍最新的技术架构,仅使用射频前端芯片,及分布图。相应的软件而能与行动装置相结合之软件_lJ星这24颗卫星所发射出来的测距信号有两定位方案。个频道(D—Band),其一称之为L1,发射频率为1575.42MHZ;其二为L2,发射频率为全球卫星定位系统溉况s介绍l227.6MHz。这两个为载波频率负责将扩频信全球定位系统(GlobalPositioningSystem)号以高频载波来传送,GPS所使用的是扩频通是一套由美国国防部建构的卫定位系统,其讯(SpreadSpectrum)技术。扩频所凋制的测距基本原理乃是乖lJ用绕着地球的24颗卫星所发射码(rangingC0deS)又可分成两种:一为V图1卫星轨道分的信号,再加以几何上的计算,来得到接收者1.023MHz的C/A码(coarse/acquisitioncodes),布图的笛卡尔坐标(CartesianCoordinate),另一个与顾名思义,依执{这个码所得到的精确度较为粗此相当的系统是由前略,而C/A码也只用L1来调制,专『J开放给苏联所建构之定位系一般商业用途的使用者;另外一个测距码是统(GlobalNavigationl0.23MHz的P码(PrecisionCodes),这个码I司SatelliteSystem,时调制在L1及L2载波上,由1二P码的Chip较GLONASS),基本上,短,因此能够得到较精准的定位。达两种测距此系统也足由24颗卫码都能够被用来测量卫星与接收者之问的距星所组成,这24颗卫离,然而通常Pcode还会被加密且也只丌放星分别分布在3个轨给被授权的使用者,所以PCode通常也只应用道面,每一个轨道面在军事用途的定位系统上,也因为有这样不同义分别由8颗卫星以的两组码,全球定位系统义被区分成所谓标准相差45度(Latitude)均定位服务(StandardPositioningService,SPS),熏蔓妻曼j2006·4l何日垒编土辑技术长廊以及精确定位服务(PrecisePositioningService,“Traditional”GPSPPS),其巾标准定位服务就是H使用C/A码在Ll载波上,而精确定位服务除了使用C/A码在Ll载波上,也再加上Pcode于L1和L2两个载波,除r这些测距码之外,最后也足最重要的Ra帅盅:RFDigitalPre-—-咖。Digital№墨“_Engine.Po。s。itio。rl就是一个50Hz的数据信息码。这个m戟有的数据包括r卫时序数据卫精确轨道数据▲图2GPS系统传(ephemeris),此数据{合有发射信号的卫星本统架构身的轨道数捌、』J早慕本轨道数据(almanacTraditional”GPSdata),此数姑含仃所仃卫的基本轨道数据及信号传播十电离的修正数据ControlSegment,这主要是由各个位丁不同地点的地面控制站俞所组成。其辛控制站台RFDigitalPre-RadI。|gatlon*”!Digital脚::=.n“avPositionPro....(Mas