GPS原理及测试0.ppt

GPS原理及测试内容GNSS定义GPS/GLONASS/GALILEO参数对比GPS系统的构成6GPS系统的构成（控制部份）8GPS系统的构成（用户部份）原理定位与概述P码：P码又被称为精码，它被调制在L1和L2载波上，是10MHz的伪随机噪声码，其周期为七天。在实施AS时，P码与W码进行模二相加生成保密的Y码，此时，一般用户无法利用P码来进行导航定位。导航信息：导航信息被调制在L1载波上，其信号频率为50Hz，包含有GPS卫星的轨道参数、卫星钟改正数和其它一些系统参数。用户一般需要利用此导航信息来计算某一时刻GPS卫星在地球轨道上的位置，导航信息也被称为广播星历。SPS和PPS是GPS系统针对不同用户提供两种不同类型的服务。一种是标准定位服务(SPSStandardPositioningService)，另一种是精密定位服务(PPSPrecisionPositioningService)。这两种不同类型的服务分别由两种不同的子系统提供，标准定位服务由标准定位子系统(SPSStandardPositioningSystem)提供，精密定位服务则由精密定位子系统(PPSPrecisionPositioningSystem)提供。SPS主要面向全世界的民用用户。PPS主要面向美国及其盟国的军事部门以及民用的特许用户。在GPS定位中，经常采用下列观测值中的一种或几种进行数据处理，以确定出待定点的坐标或待定点之间的基线向量：L1载波相位观测值L2载波相位观测值（半波或全波）调制在L1上的C/A码伪距调制在L1上的P码伪距调制在L2上的P码伪距L1上的多普勒频移L2上的多普勒频移导航信息内容GPS系统时间和卫星时钟校准值高精度的卫星轨道数据(星历)粗略的卫星轨道数据(历书)系统卫星健康状态导航信息概述导航信息共分25帧，每帧1500bits，共37500bits每帧分5个子帧，每子帧300bits每子帧分10个Word，每个Word为30bits完整接收需耗时37500/50=12.5分钟GPS卫星信号>导航电文>数据结构框图GPS的误差：我们在利用GPS进行定位时，会受到各种各样因素的影响。影响GPS定位精度的因素可分为以下四大类：（1）SA：美国政府从其国家利益出发，通过降低广播星历精度（技术）、在GPS基准信号中加入高频抖动（技术）等方法，人为降低普通用户利用GPS进行导航定位时的精度。（2）卫星星历误差：在进行GPS定位时，计算在某时刻GPS卫星位置所需的卫星轨道参数是通过各种类型的星历提供的，但不论采用哪种类型的星历，所计算出的卫星位置都会与其真实位置有所差异，这就是所谓的星历误差。（3）卫星钟差：卫星钟差是GPS卫星上所安装的原子钟的钟面时与GPS标准时间之间的误差。（4）卫星信号发射天线相位中心偏差：卫星信号发射天线相位中心偏差是GPS卫星上信号发射天线的标称相位中心与其真实相位中心之间的差异。GPS测试冷启动的定义：接收机加电至其捕获第一个有效导航数据点之间的时间、但需满足如下条件:（1）时间未知（2）当前历书（Almanac）和星历（ephemteris）未知（3）位置未知由于该过程具有随机性，需要在不同卫星几何分布条件下测试若干TTFF值并取其平均值温启动TTFF的定义;接收机加电至其捕获第一个有效导航数据点之间的时间，但需满足如下条件：（1）时间己知（2）历书己知（3）无星历（或数据存在时间超过4小时）（4）位值距上次定位点100公里以内热启动TTFF定义：接收机加电至其第一次捕获有效导航数据点之间的时间，但需满足如下条件：（1）时间己知（2）历书己知（3）星历己知（4）位值距上次定位点100公里以内捕获灵敏度：是发生在“第一次定位”时能够接收到的最低功率水平。该灵敏度的子集包括了在冷启动、温启动和热启动条件下的独立测量值跟踪灵敏度：就是接收机能够连续保持锁定所需要的最低功率水平。跟踪阈值与由接收机锁相环（PLL）跟踪环路中的误差源而导致的测试误差有关密切的关系。相位误差、动态应力误差和热噪声是主要的误差来源。将这些因素减至最小可以使接收机能够以更低的功率连续跟踪信号。在任何情况下，跟踪阈值应低于捕获灵敏度。重捕获时间：指接收机在丢失所有接收信号状态下，重新接收到信号到获得第一个有效导航数据点所需的时间。