gpsCA碼定位原理

1、.C/A碼定位模糊度求解問題在 GPS技術(shù)中，C/A 碼是調(diào)制在 L1 載波上發(fā)送的。C/A 碼是個(gè)短碼，其碼長(zhǎng)為 1023個(gè)碼元 (bit)，碼元寬度為0.97752微秒，周期為1 毫秒，即在1 毫秒內(nèi)要發(fā)送完 1023 個(gè)碼元。因?yàn)?C/A 碼被調(diào)制在 L1 載波上，所以我們可以想象 C/A 碼也變成了正弦波，衛(wèi)星發(fā)射天線處其相位為零。因?yàn)?C/A 碼的周期為 1 毫秒，即 C/A 碼一個(gè)完整波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的時(shí)間為 1 毫秒，一個(gè) C/A 碼波長(zhǎng)為 299.792 公里 ( 注：光速為 299792.4574 公里/ 秒) 。GPS 衛(wèi)星到地球表面 ( 或 WGS-84 橢球表面 ) 的距離為

2、20200公里，而 C/A 碼正弦波一個(gè)整波長(zhǎng)為299.792 公里，則我們可以計(jì)算出從GPS 衛(wèi)星到地球表面 ( 或WGS-84 橢球表面 )要經(jīng)歷 ( 20200 / 299.792 = 67.38 )個(gè)整波長(zhǎng)，這包括 67 個(gè)整波長(zhǎng)和0.38 個(gè)波長(zhǎng)部分 ( 我們平時(shí)在測(cè)量時(shí)只能測(cè)出這不足一周的小數(shù)部分 ) 。因?yàn)橐粋€(gè)完整的 C/A 碼波長(zhǎng)為 299.792 公里，則0.38 個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)為113.921公里。換句話說，只要我們GPS 接收機(jī)的活動(dòng)范圍限定在從地球表面到113.921公里高空范圍以內(nèi)，那么 C/A 碼的模糊度就是一個(gè)常數(shù)， 即 67 ，因?yàn)?0.38個(gè) C/A 碼波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的

3、范圍為0 113.921公里。只有當(dāng)我們GPS 接收機(jī)的活動(dòng)范圍超過了 113.921公里， C/A 碼的模糊度才會(huì)發(fā)生改變。113.921公里是個(gè)什么概念呢？我們平時(shí)乘坐的客機(jī)一般的巡航高度為9000 米左右，即 9 公里；美國(guó)著名的SR-71“黑鳥”偵察機(jī)的飛行高度為30000 米，即30 公里，而且目前已經(jīng)沒有飛機(jī)能飛過這個(gè)高度極限了。30 公里和 113.921公里相比，還差的很遠(yuǎn)呢?？梢?，在我們的所有課題試驗(yàn)活動(dòng)中，是不會(huì)超過113.921公里這個(gè)范圍的。'.所以，當(dāng) GPS接收機(jī)在用C/A 碼定位時(shí)，它只需測(cè)定出不足一周的小數(shù)部分即可，前面的整周數(shù)可以以常數(shù)67 代入，這樣

4、就可以快速求出當(dāng)前的位置了。而 L1 和 L2 的載波波長(zhǎng)太短了， L1 為 19.05 厘米， L2 為 24.42 厘米 ，( 別忘了 C/A 碼為 299.792 公里 ) ，我們的活動(dòng)范圍會(huì)包含上萬個(gè) L1 整波長(zhǎng)和 L2 整波長(zhǎng)，所以根本無法在短時(shí)間內(nèi)確定其恒定值，故載波相位測(cè)量中“整周模糊度”的求解需要一定時(shí)間。關(guān)于 GPS 數(shù)據(jù)觀測(cè)的一個(gè)問題解答為什么在 JAVAD 的技術(shù)資料中可以看到C/A CarrierPhase和 P/L1CarrierPhase這些概念？好像C/A 碼對(duì)應(yīng)的是 Code Phase，只有 L1 和 L2 才對(duì)應(yīng)有Carrier Phase，怎么還出C/A

5、 Carrier Phase呢？首先需要說的是， C/A 碼和 P 碼的確對(duì)應(yīng)的是碼相位(Code Phase)概念， L1 和L2 對(duì)應(yīng)的是載波相位 (Carrier Phase)概念。當(dāng)我們捕獲到衛(wèi)星信號(hào)后，這個(gè)信號(hào)是L1 載波、C/A 碼、P 碼、導(dǎo)航電文的混合體，我們既無法直接利用C/A 碼、 P 碼、導(dǎo)航電文，也無法直接利用L1 載波信號(hào)。所以首要的工作就是對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，分離出其中的L1 載波，C/A 碼、P 碼和導(dǎo)航電文等內(nèi)容。分離出的純凈L1 載波， JAVAD 也叫 C/A 載波相位。在張守信老師所著的GPS 原理一書中，分離出的 L1 載波就叫 L1 載波，因?yàn)?L1

6、 中包含 C/A碼，所以 JAVAD 的技術(shù)資料中將其稱為C/A 載波相位，我們可不要被這個(gè)問題給繞暈了。這個(gè)問題我剛問過JAVAD，他們也明確答復(fù)C/A 載波相位就是L1 載波相位，其實(shí)它們都指的是分離出來的、純凈的L1 載波。同理，分離出來的L2 載波，也叫 P/L2載波，這是因?yàn)長(zhǎng)2 上調(diào)制的有P 碼。'.所以，凡是涉及到載波相位 (Carrier Phase)這個(gè)概念的，都指的是 L1 載波和L2 載波， JAVAD 的技術(shù)資料中也把 L1 載波相位叫 C/A 載波相位，把 L2 載波相位叫 P/L2 載波相位，它們都指的是同一個(gè)觀測(cè)量。L1 載波相位數(shù)乘以 1(19.03厘米 ) 即可得到接收機(jī)到指定衛(wèi)星的偽距， L