第四章GPS衛(wèi)星信號

1、第四章 GPS衛(wèi)星信號1第四章 GPS衛(wèi)星信號與導(dǎo)航電文本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)熟悉衛(wèi)星導(dǎo)航電文的內(nèi)容；熟悉衛(wèi)星導(dǎo)航電文的內(nèi)容；了解了解GPS衛(wèi)星信號的作用；衛(wèi)星信號的作用；掌握掌握GPS衛(wèi)星信號碼結(jié)構(gòu)；衛(wèi)星信號碼結(jié)構(gòu)；掌握掌握GPS衛(wèi)星位置的計算步驟；衛(wèi)星位置的計算步驟；熟悉熟悉GPS接收機的基本工作原理；接收機的基本工作原理；了解了解GPS數(shù)據(jù)通訊與常用數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)通訊與常用數(shù)據(jù)格式。第四章 GPS衛(wèi)星信號2 4.1 GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文衛(wèi)星的導(dǎo)航電文 4.2 GPS衛(wèi)星位置的計算衛(wèi)星位置的計算 4.3 GPS衛(wèi)星信號衛(wèi)星信號 4.4 GPS接收機基本工作原理接收機基本工作原理 4.5

2、GPS數(shù)據(jù)通訊與數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)通訊與數(shù)據(jù)格式第四章 GPS衛(wèi)星信號3nGPS衛(wèi)星定位測量是通過用戶接收機接收衛(wèi)星定位測量是通過用戶接收機接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的衛(wèi)星發(fā)射的信號來測定測站坐標(biāo)的，那么究竟什么是信號來測定測站坐標(biāo)的，那么究竟什么是GPS衛(wèi)星信號呢衛(wèi)星信號呢?GPS衛(wèi)星信號的內(nèi)容 GPSGPS載波信號載波信號L L1 1載波載波GPSGPS的測距碼的測距碼C/AC/A碼碼P P碼碼導(dǎo)航導(dǎo)航電文電文衛(wèi)星的星歷衛(wèi)星的星歷衛(wèi)星工作狀態(tài)衛(wèi)星工作狀態(tài)時間系統(tǒng)時間系統(tǒng)衛(wèi)星鐘運行狀態(tài)衛(wèi)星鐘運行狀態(tài)軌道攝動改正軌道攝動改正大氣折射改正大氣折射改正L L2 2載波載波GPSGPS衛(wèi)衛(wèi)星星信信號號第四章 GP

3、S衛(wèi)星信號44.1 GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文1、定義、定義就是包含了有關(guān)衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時間系統(tǒng)、衛(wèi)星鐘運行就是包含了有關(guān)衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時間系統(tǒng)、衛(wèi)星鐘運行狀態(tài)、軌道攝動改正、大氣折射改正和由狀態(tài)、軌道攝動改正、大氣折射改正和由C/A碼轉(zhuǎn)換到碼轉(zhuǎn)換到P捕獲碼等導(dǎo)捕獲碼等導(dǎo)航信息的數(shù)據(jù)碼航信息的數(shù)據(jù)碼(或或D碼碼)。是用戶用來定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。是用戶用來定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。第四章 GPS衛(wèi)星信號55u衛(wèi)星導(dǎo)航電文包括衛(wèi)星星歷、時鐘改正參數(shù)、電衛(wèi)星導(dǎo)航電文包括衛(wèi)星星歷、時鐘改正參數(shù)、電離層延遲改正參數(shù)、工作狀態(tài)信息，以及由離層延遲改正參數(shù)、工作狀態(tài)信息，以及由C/A碼碼轉(zhuǎn)換

4、到轉(zhuǎn)換到P碼的的信息。碼的的信息。uGPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文是用戶用來定位和導(dǎo)航的數(shù)衛(wèi)星的導(dǎo)航電文是用戶用來定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。據(jù)基礎(chǔ)。u電文以二進(jìn)制碼的形式發(fā)送，碼率為每秒電文以二進(jìn)制碼的形式發(fā)送，碼率為每秒50比特，比特，每個二進(jìn)制碼為每個二進(jìn)制碼為20ms。u電文按幀傳送，每個主幀電文包含電文按幀傳送，每個主幀電文包含1500個二進(jìn)制個二進(jìn)制碼元，周期為碼元，周期為30秒。秒。第四章 GPS衛(wèi)星信號66u每個主幀又分為每個主幀又分為5個子幀，每個子幀都包含個子幀，每個子幀都包含300個二個二進(jìn)制碼，進(jìn)制碼，6秒鐘傳完。秒鐘傳完。u第第1、2、3子幀每子幀每30秒重復(fù)一次，內(nèi)容每小時更新一秒

5、重復(fù)一次，內(nèi)容每小時更新一次。次。u第第4、5子幀各有子幀各有25個頁面，其內(nèi)容僅在衛(wèi)星注入新個頁面，其內(nèi)容僅在衛(wèi)星注入新的導(dǎo)航數(shù)據(jù)后才得到更新。的導(dǎo)航數(shù)據(jù)后才得到更新。第四章 GPS衛(wèi)星信號77第四章 GPS衛(wèi)星信號82、遙測碼、遙測碼 遙測碼遙測碼(TLMTelemetry Word)，位于各子幀的，位于各子幀的開頭，作為捕獲導(dǎo)航電文的前導(dǎo)。其中所含的同開頭，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了一個同步的起點，使用戶步信號為各子幀提供了一個同步的起點，使用戶便于解釋電文數(shù)據(jù)。便于解釋電文數(shù)據(jù)。同步碼同步碼遙測電文遙測電文連接碼連接碼奇偶檢驗碼奇偶檢驗碼第四章 GPS衛(wèi)星

6、信號99u每個子幀的第一個字為遙測字（每個子幀的第一個字為遙測字（TLM），用來表明衛(wèi)星），用來表明衛(wèi)星注入數(shù)據(jù)的狀態(tài)。注入數(shù)據(jù)的狀態(tài)。u遙測字開頭的遙測字開頭的8個比特可作為捕獲導(dǎo)航信息的前導(dǎo)，其中個比特可作為捕獲導(dǎo)航信息的前導(dǎo)，其中所含的同步信號，為各子幀提供了一個同步的起點，使用所含的同步信號，為各子幀提供了一個同步的起點，使用戶便于解調(diào)電文數(shù)據(jù)。戶便于解調(diào)電文數(shù)據(jù)。u隨后的隨后的14個比特是遙測碼的電文，其內(nèi)容包括控制站注個比特是遙測碼的電文，其內(nèi)容包括控制站注入數(shù)據(jù)時的狀態(tài)、診斷信息和其他信息，以此指示用戶是入數(shù)據(jù)時的狀態(tài)、診斷信息和其他信息，以此指示用戶是否選用該顆衛(wèi)星。否選用該顆

7、衛(wèi)星。u接下來是兩個無信息意義的連接比特和接下來是兩個無信息意義的連接比特和6個奇偶校驗比特，個奇偶校驗比特，奇偶校驗位用于發(fā)現(xiàn)并糾正個別錯誤，確保正確傳輸導(dǎo)航奇偶校驗位用于發(fā)現(xiàn)并糾正個別錯誤，確保正確傳輸導(dǎo)航電文。電文。第四章 GPS衛(wèi)星信號103 3、轉(zhuǎn)換碼、轉(zhuǎn)換碼 轉(zhuǎn)換碼轉(zhuǎn)換碼(HOWHand Over Word(HOWHand Over Word），緊接著各子幀開頭的遙），緊接著各子幀開頭的遙測字，主要是向用戶提供用于捕獲測字，主要是向用戶提供用于捕獲P P碼的碼的Z Z計數(shù)。計數(shù)。 轉(zhuǎn)換碼表示從每星期日零時至星期六轉(zhuǎn)換碼表示從每星期日零時至星期六2424時，時，P P碼子碼碼子碼X1

8、X1的的周期（周期（1.5s1.5s）重復(fù)數(shù)。因此，知道）重復(fù)數(shù)。因此，知道Z Z計數(shù)，就知道觀測時計數(shù)，就知道觀測時刻刻P P碼在周期中的準(zhǔn)確位置，便能較快的碼在周期中的準(zhǔn)確位置，便能較快的 捕獲到捕獲到P P碼。碼。 通過交接字可以實時地了解觀測瞬時在通過交接字可以實時地了解觀測瞬時在P P碼周期中所處的碼周期中所處的準(zhǔn)確位置，以便迅速地捕獲準(zhǔn)確位置，以便迅速地捕獲P P碼。碼。第四章 GPS衛(wèi)星信號114、第一數(shù)據(jù)塊第一數(shù)據(jù)塊 第第1子幀的第子幀的第310個字個字 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)編號以及電離層改正參數(shù)和衛(wèi)星工

9、作狀態(tài)等信息。號以及電離層改正參數(shù)和衛(wèi)星工作狀態(tài)等信息。 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：（1）標(biāo)識碼和時延差改正）標(biāo)識碼和時延差改正Tgd：第第7 7字碼的第字碼的第17241724比特表示載波比特表示載波L1L1、L2L2的電離層時延的電離層時延差改正差改正TgdTgd。當(dāng)使用單頻接收機時，用。當(dāng)使用單頻接收機時，用TgdTgd改正所觀測改正所觀測的結(jié)果，以減小電離層效應(yīng)影響提高定位精度；當(dāng)采的結(jié)果，以減小電離層效應(yīng)影響提高定位精度；當(dāng)采用雙頻接收機時，就不必要采用這個時延差改正。用雙頻接收機時，就不必要采用這個時延差改正。第四章 GPS衛(wèi)星信號12（2）星期序號）星期序號WN -GPS周周（3）星鐘

10、數(shù)據(jù)齡期）星鐘數(shù)據(jù)齡期AODC（4）星鐘改正參數(shù)：）星鐘改正參數(shù)：a0，a1，a2，計算任意時刻計算任意時刻t的的鐘改正數(shù)鐘改正數(shù)4、第一數(shù)據(jù)塊（內(nèi)容）第一數(shù)據(jù)塊（內(nèi)容） 2210)()(ococSVttattaatLOCttAODCa0、a1、a2，分別表示該衛(wèi)星的鐘差、鐘速及鐘速的變化率，分別表示該衛(wèi)星的鐘差、鐘速及鐘速的變化率 toc為第一數(shù)據(jù)塊的參考時刻，為第一數(shù)據(jù)塊的參考時刻，tL是計算時鐘參數(shù)所作測量的最后觀測時間是計算時鐘參數(shù)所作測量的最后觀測時間 第四章 GPS衛(wèi)星信號135、第二數(shù)據(jù)塊 第第2和第和第3子幀共同子幀共同構(gòu)成第二數(shù)據(jù)塊，構(gòu)成第二數(shù)據(jù)塊，它表示它表示GPS衛(wèi)星的衛(wèi)

11、星的星歷。這些數(shù)據(jù)為星歷。這些數(shù)據(jù)為用戶提供了有關(guān)計用戶提供了有關(guān)計算衛(wèi)星運動位置的算衛(wèi)星運動位置的信息，這是信息，這是GPS定定位中最有用的電文。位中最有用的電文。 AODEtCCCCCCiiaenMoeisicrsrcusuc,000第四章 GPS衛(wèi)星信號146、第三數(shù)據(jù)塊 第三數(shù)據(jù)塊包括第第三數(shù)據(jù)塊包括第4和第和第5兩個子幀，其內(nèi)容包括了所有兩個子幀，其內(nèi)容包括了所有GPS衛(wèi)星的歷書數(shù)據(jù)。衛(wèi)星的歷書數(shù)據(jù)。 第三數(shù)據(jù)塊的作用：當(dāng)接收機捕獲到某顆第三數(shù)據(jù)塊的作用：當(dāng)接收機捕獲到某顆GPS衛(wèi)星后，根衛(wèi)星后，根據(jù)第三數(shù)據(jù)塊提供的其他衛(wèi)星的概略星歷、時鐘改正、衛(wèi)據(jù)第三數(shù)據(jù)塊提供的其他衛(wèi)星的概略星歷

12、、時鐘改正、衛(wèi)星工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)，用戶可以選擇工作正常和位置適當(dāng)?shù)男枪ぷ鳡顟B(tài)等數(shù)據(jù)，用戶可以選擇工作正常和位置適當(dāng)?shù)男l(wèi)星，并且較快地捕獲到所選擇的衛(wèi)星。衛(wèi)星，并且較快地捕獲到所選擇的衛(wèi)星。 第三數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容每第三數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容每12.5分鐘重復(fù)一次。分鐘重復(fù)一次。第四章 GPS衛(wèi)星信號15GPS衛(wèi)星廣播星歷預(yù)報參數(shù)及其定義 第四章 GPS衛(wèi)星信號16升交點Z (Z)YXro春分點軌道平面衛(wèi)星升交點赤經(jīng)i 軌道傾角軌道橢圓中心赤道面近地點近地點角距長半徑t0 過近地點時刻e 軌道偏心率地心f 真近點角XY起始子午面 升交點經(jīng)度kG AST xy4.2 GPS衛(wèi)星位置的計算 根據(jù)衛(wèi)星電文所提供的軌道參

13、數(shù)按一定公式計算：根據(jù)衛(wèi)星電文所提供的軌道參數(shù)按一定公式計算：計算思路：計算思路：（1 1）首先計算衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)）首先計算衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)（2 2）然后將上述坐標(biāo)分別繞）然后將上述坐標(biāo)分別繞X X軸旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)-i-i角、繞角、繞Z Z軸旋軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)- - k k角，求出衛(wèi)星在地固系下的坐標(biāo)。角，求出衛(wèi)星在地固系下的坐標(biāo)。軌道平面坐標(biāo)系軌道平面坐標(biāo)系軌道參數(shù)軌道參數(shù)地心升交點xy近地點衛(wèi)星近地點角距真近點角升交距角第四章 GPS衛(wèi)星信號17升交點Z (Z)YXro春分點軌道平面衛(wèi)星升交點赤經(jīng)i 軌道傾角軌道橢圓中心赤道面近地點近地點角距長半徑t0 過近地點時刻e 軌道偏

14、心率地心f 真近點角XY起始子午面 升交點經(jīng)度kG AST xy第四章 GPS衛(wèi)星信號181 1、計算衛(wèi)星運行的平均角速度、計算衛(wèi)星運行的平均角速度(n)(n)(10986005. 384)(02314330電文給出攝動改正數(shù)系中定義為稱為地球引力常數(shù)，在nnnsmWGSaaGMn第四章 GPS衛(wèi)星信號192 2、計算歸化時間、計算歸化時間首先對觀測時間首先對觀測時間tt作衛(wèi)星鐘差改正：作衛(wèi)星鐘差改正：t=t-t=t-t t2210)()(ococttattaat然后將觀測時刻然后將觀測時刻t t歸化到歸化到GPSGPS時系時系oekttt參考時刻參考時刻GPSGPS時時間系統(tǒng)間系統(tǒng) GPS衛(wèi)

15、星的時鐘相對衛(wèi)星的時鐘相對GPS時間系統(tǒng)存在著差值，需加以改正，這便時間系統(tǒng)存在著差值，需加以改正，這便是衛(wèi)星時鐘改正。是衛(wèi)星時鐘改正。 第四章 GPS衛(wèi)星信號203、計算、計算t時刻衛(wèi)星的平近點角時刻衛(wèi)星的平近點角4、計算偏近點角、計算偏近點角5、計算真近點角、計算真近點角)()(0oettnMkM)(sin)()(kEekMkE)cos1/()(coscoskkkEeeEV)cos1/()sin1(sin2kkkEeEeV)/(cos)sin1(arctan2eEEeVkkk電文中參考時刻的電文中參考時刻的平近點角平近點角第四章 GPS衛(wèi)星信號216 6、計算升交距角、計算升交距角 wVk

16、k7 7、計算攝動改正項、計算攝動改正項是衛(wèi)星電文中的近地是衛(wèi)星電文中的近地點角距點角距升交距角攝動量：升交距角攝動量：衛(wèi)星矢徑攝動量：衛(wèi)星矢徑攝動量：軌道傾角攝動量：軌道傾角攝動量：)2sin()2cos()()2sin()2cos()()2sin()2cos()(kiskickrskrckuskucCCtiCCtrCCtu衛(wèi)星與升交點的地心夾角，即真衛(wèi)星與升交點的地心夾角，即真近點角與近地點角距之和。近點角與近地點角距之和。第四章 GPS衛(wèi)星信號228 8、進(jìn)行攝動改正、進(jìn)行攝動改正升交距角：升交距角：衛(wèi)星矢徑：衛(wèi)星矢徑：軌道傾角：軌道傾角：)()()()()cos1 ()()()(0ti

17、ttiititrEeatrtutuoekk)(sin)()()(cos)()(tutrtytutrtx9 9、計算衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系中的位置、計算衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系中的位置地心升交點xy近地點衛(wèi)星近地點角距真近點角升交距角第四章 GPS衛(wèi)星信號23oeeoeektttt)()()(01010、計算觀測時刻升交點經(jīng)度、計算觀測時刻升交點經(jīng)度觀測時刻的升交點經(jīng)度觀測時刻的升交點經(jīng)度= =升交點赤徑與升交點赤徑與格林尼治視恒星時格林尼治視恒星時GASTGAST之差之差oeeoeeoeeoeeoeWoeeWoeoekeWoeoeWoekeWoettttttttGASTtGASTtttGASTttt

18、GASTtGASTtttGASTttGASTGPS)()()()()()()()(恒星時一周開周開始時刻格林)()()()()()()(000極移影響赤經(jīng)的變化率參考時刻赤經(jīng)為升交點赤經(jīng)，則為升交點經(jīng)度，為地球自轉(zhuǎn)角速度，設(shè)之差周開始時格林尼治赤經(jīng)與：參考時刻升交點赤經(jīng)第四章 GPS衛(wèi)星信號24)(sin)(cos)(cos)(sin)(sin)(cos)(cos0)()(tyttiytxttiytxyxtiRtRZYXkkkkkxkZ1111、計算衛(wèi)星在地固坐標(biāo)系下的坐標(biāo)、計算衛(wèi)星在地固坐標(biāo)系下的坐標(biāo)1212、衛(wèi)星在協(xié)議地球坐標(biāo)系下的坐標(biāo)、衛(wèi)星在協(xié)議地球坐標(biāo)系下的坐標(biāo)ZYXYXYXZYXpp

19、ppCTS1 1 0 0 1 其中其中 為地極瞬時坐標(biāo)。為地極瞬時坐標(biāo)。ppYX , 第四章 GPS衛(wèi)星信號2525第四章 GPS衛(wèi)星信號264.3 GPS衛(wèi)星信號 GPS衛(wèi)星信號包括測距碼信號衛(wèi)星信號包括測距碼信號(即即P碼和碼和C/A碼信碼信 號號)、導(dǎo)、導(dǎo)航電文航電文(或稱或稱D碼，即數(shù)據(jù)碼信號碼，即數(shù)據(jù)碼信號)和載波信號。和載波信號。 GPS衛(wèi)星信號的產(chǎn)生、調(diào)制和解調(diào)都非常復(fù)雜，涉及到衛(wèi)星信號的產(chǎn)生、調(diào)制和解調(diào)都非常復(fù)雜，涉及到現(xiàn)代數(shù)字通訊理論和技術(shù)方面的若干高科技問題。作為現(xiàn)代數(shù)字通訊理論和技術(shù)方面的若干高科技問題。作為 GPS信號用戶，雖然可以不去深入鉆研這些問題，但了解信號用戶，

20、雖然可以不去深入鉆研這些問題，但了解其基本知識和概念，將有助于理解其基本知識和概念，將有助于理解GPS衛(wèi)星導(dǎo)航和定位測衛(wèi)星導(dǎo)航和定位測量的量的 原理，因而顯得十分必要。原理，因而顯得十分必要。 第四章 GPS衛(wèi)星信號27GPS衛(wèi)星信號的內(nèi)容 GPSGPS載波信號載波信號L L1 1載波載波GPSGPS的測距碼的測距碼C/AC/A碼碼P P碼碼導(dǎo)航導(dǎo)航電文電文衛(wèi)星的星歷衛(wèi)星的星歷衛(wèi)星工作狀態(tài)衛(wèi)星工作狀態(tài)時間系統(tǒng)時間系統(tǒng)衛(wèi)星鐘運行狀態(tài)衛(wèi)星鐘運行狀態(tài)軌道攝動改正軌道攝動改正大氣折射改正大氣折射改正L L2 2載波載波GPSGPS衛(wèi)衛(wèi)星星信信號號第四章 GPS衛(wèi)星信號28一、GPS衛(wèi)星信號 第四章 G

21、PS衛(wèi)星信號291、GPS衛(wèi)星的基準(zhǔn)頻率 f0 由衛(wèi)星上的原子鐘直接產(chǎn)生由衛(wèi)星上的原子鐘直接產(chǎn)生 頻率為頻率為10.23MHz 衛(wèi)星信號的所有成分均是該基準(zhǔn)頻率的倍頻或分衛(wèi)星信號的所有成分均是該基準(zhǔn)頻率的倍頻或分頻頻1012020001541575.42MHz;19.03cm1201227.60MHz;24.42cm/101.023MHz;10.23MHz;2046000050LLLLffffC AfPffHz碼碼率碼碼率衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文碼率第四章 GPS衛(wèi)星信號302、GPS信號的組成 載波（載波（L1，L2兩個民用頻率）兩個民用頻率） 測距碼（測距碼（C/A碼和碼和P碼（碼（Y碼）碼） 導(dǎo)

22、航電文（數(shù)據(jù)碼，導(dǎo)航電文（數(shù)據(jù)碼，D碼）碼） 第四章 GPS衛(wèi)星信號313、信號調(diào)制的原因 GPS衛(wèi)星的測距碼信號和導(dǎo)航電文信號都屬于低頻信號衛(wèi)星的測距碼信號和導(dǎo)航電文信號都屬于低頻信號 其中其中C/A碼和碼和P碼的數(shù)碼率分別為碼的數(shù)碼率分別為1.023 Mbit/s與與10.23Mbit/s， D碼碼(導(dǎo)航電文，又稱為數(shù)據(jù)碼導(dǎo)航電文，又稱為數(shù)據(jù)碼)的數(shù)碼率僅為的數(shù)碼率僅為50 bit/s。 GPS衛(wèi)星離地面遠(yuǎn)達(dá)衛(wèi)星離地面遠(yuǎn)達(dá)20000km，其電能又非常緊張，其電能又非常緊張， 因此很難將因此很難將上述數(shù)碼率很低的信號傳輸?shù)降孛?。上述?shù)碼率很低的信號傳輸?shù)降孛妗?解決這一解決這一 難題的辦法，

23、就是另外發(fā)射一種高頻信號，并難題的辦法，就是另外發(fā)射一種高頻信號，并將低頻的測距碼信號和導(dǎo)航電文信號加載到這一高頻信號將低頻的測距碼信號和導(dǎo)航電文信號加載到這一高頻信號上，構(gòu)成一高頻的已調(diào)波發(fā)射給地面。上，構(gòu)成一高頻的已調(diào)波發(fā)射給地面。 第四章 GPS衛(wèi)星信號32信號調(diào)制(補充)任何能量有限的信號都可以余弦波表示任何能量有限的信號都可以余弦波表示: :( )cos()c tAwt幅度頻率相位第四章 GPS衛(wèi)星信號334、載波 作用作用 搭載其它調(diào)制信號搭載其它調(diào)制信號 測距測距 類型類型 目前目前 L1 頻率：頻率： 154 f0 = 1575.43MHz；波長：；波長：19.03cm L2

24、頻率：頻率： 120 f0 = 1227.60MHz；波長：；波長：24.42cm 現(xiàn)代化后現(xiàn)代化后 增加增加L5 頻率：頻率：115 f0 = 1176.45MHz；波長：；波長：25.48cmL119.03c mL224.42c m第四章 GPS衛(wèi)星信號344、載波 特點特點 所選擇的頻率有利于減弱信號所受的電離層折射影響所選擇的頻率有利于減弱信號所受的電離層折射影響 選擇兩個頻率可以較好地消除信號的電離層折射延遲選擇兩個頻率可以較好地消除信號的電離層折射延遲（電離層折射延遲于信號的頻率有關(guān)）（電離層折射延遲于信號的頻率有關(guān)）第四章 GPS衛(wèi)星信號35二、GPS測距碼1、碼：、碼：表達(dá)信息

25、的二進(jìn)制數(shù)及其組合。表達(dá)信息的二進(jìn)制數(shù)及其組合。碼元碼元一位二進(jìn)制數(shù)叫一個碼元。一位二進(jìn)制數(shù)叫一個碼元。編碼編碼用二進(jìn)制數(shù)表示信息的過程。用二進(jìn)制數(shù)表示信息的過程。信息量信息量某種事物有某種事物有2 2r r種類型，可用種類型，可用r r位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)表示，即含有表示，即含有r r比特的信息量。比特的信息量。信息的傳輸速度信息的傳輸速度單位時間內(nèi)傳輸?shù)谋忍財?shù)。單位時間內(nèi)傳輸?shù)谋忍財?shù)。碼元寬度碼元寬度傳輸一個碼元所用時間傳輸一個碼元所用時間。第四章 GPS衛(wèi)星信號362、隨機噪聲碼定義：每一時刻，碼元是定義：每一時刻，碼元是0 0或是或是1 1完全是隨機的一組碼完全是隨機的一組碼序列，這種

26、碼元幅值是完全無規(guī)律的碼序列，稱為隨序列，這種碼元幅值是完全無規(guī)律的碼序列，稱為隨機噪聲碼序列機噪聲碼序列。特性：特性：非周期性序列；自相關(guān)性好；無法復(fù)制非周期性序列；自相關(guān)性好；無法復(fù)制。應(yīng)用：應(yīng)用：隨機噪聲碼序列卻有良好的自相關(guān)性，隨機噪聲碼序列卻有良好的自相關(guān)性，GPSGPS碼碼信號測距就是利用了信號測距就是利用了GPSGPS測距碼的良好的自相關(guān)性才測距碼的良好的自相關(guān)性才獲得成功。獲得成功。 第四章 GPS衛(wèi)星信號37隨機碼自相關(guān)性自相關(guān)性是指兩個結(jié)構(gòu)相同的碼序列的相關(guān)程度，它由自相關(guān)性是指兩個結(jié)構(gòu)相同的碼序列的相關(guān)程度，它由自相關(guān)函數(shù)描述。自相關(guān)函數(shù)描述。自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)將將U（

27、t）平移）平移k個碼元，平移后與平移前個碼元，平移后與平移前兩序列相同碼元個數(shù)兩序列相同碼元個數(shù)A，相異個數(shù)，相異個數(shù)D，用，用R（t）表示自相表示自相關(guān)系數(shù)關(guān)系數(shù)。R（t） =（A-D）/（A+D）自相關(guān)性好自相關(guān)性好原碼與復(fù)制碼對齊原碼與復(fù)制碼對齊R（t）=1，不對齊，不對齊0。 例子：自相關(guān)系數(shù)：例子：自相關(guān)系數(shù)：11101001110100 11101001110100R（t）=(6-6)/12=0。第四章 GPS衛(wèi)星信號38 當(dāng)平移的碼元個數(shù)當(dāng)平移的碼元個數(shù) k = 0 時，兩個結(jié)構(gòu)相同的碼序列其相時，兩個結(jié)構(gòu)相同的碼序列其相應(yīng)碼元完全相同，這時應(yīng)碼元完全相同，這時 D = 0 ，

28、而自相關(guān)函數(shù)而自相關(guān)函數(shù) R(t) = 1； 當(dāng)當(dāng) k 0 時，且假定碼序列時，且假定碼序列 中的碼元總數(shù)充分大，那么由中的碼元總數(shù)充分大，那么由于碼序列的隨機性，有于碼序列的隨機性，有 A D ，自相關(guān)函數(shù)，自相關(guān)函數(shù)R(t) 0。 由此，根據(jù)自相關(guān)函數(shù)由此，根據(jù)自相關(guān)函數(shù) R(t) 的取值，即可確定兩個隨機噪的取值，即可確定兩個隨機噪聲碼序列是否已經(jīng)聲碼序列是否已經(jīng)相關(guān)相關(guān)，或者通俗地講，兩個碼序列的，或者通俗地講，兩個碼序列的相應(yīng)碼元是否已完全相應(yīng)碼元是否已完全對齊對齊。 第四章 GPS衛(wèi)星信號393 偽隨機噪聲碼(Pseudo Random Noise-PRN ) 雖然隨機碼具有良好的

29、自相關(guān)特性，但由于它是一種非周雖然隨機碼具有良好的自相關(guān)特性，但由于它是一種非周期性的碼序列，沒有確定的編碼規(guī)則，所以實際上無法復(fù)期性的碼序列，沒有確定的編碼規(guī)則，所以實際上無法復(fù)制和利用。制和利用。 GPS采用了一種采用了一種 偽隨機噪聲碼偽隨機噪聲碼( Pseudo Random Noise-PRN )，簡稱偽隨機碼或偽碼。，簡稱偽隨機碼或偽碼。 這種碼序列的主要特點是，不僅具有類似隨機這種碼序列的主要特點是，不僅具有類似隨機 碼的良好碼的良好自相關(guān)特性，而且具有某種確定的編碼規(guī)則。它是周期性自相關(guān)特性，而且具有某種確定的編碼規(guī)則。它是周期性的、可人工復(fù)制的碼序列。的、可人工復(fù)制的碼序列。

30、 第四章 GPS衛(wèi)星信號403、偽隨機噪聲碼 偽隨機噪聲碼表面上看無規(guī)律，實際上有一定的規(guī)律偽隨機噪聲碼表面上看無規(guī)律，實際上有一定的規(guī)律 和和周期性，且可以復(fù)制。周期性，且可以復(fù)制。 偽隨機噪聲碼由多級反饋移位寄偽隨機噪聲碼由多級反饋移位寄存器產(chǎn)生。存器產(chǎn)生。 這種移位寄存器由一組連接在一起的存儲單元組成，每個這種移位寄存器由一組連接在一起的存儲單元組成，每個存儲單元只有存儲單元只有“0”或或“1”兩種狀態(tài)，并兩種狀態(tài)，并 接受鐘脈沖和置接受鐘脈沖和置“1”脈沖的驅(qū)動和控制。脈沖的驅(qū)動和控制。 如：如：1111000100110101111000100110101a an-1n-12a an

31、-2n-2ra an-rn-r時鐘脈沖信號第四章 GPS衛(wèi)星信號41碼序列的示意圖碼序列的示意圖第四章 GPS衛(wèi)星信號42GPS信號使用隨機噪聲碼 當(dāng)當(dāng)r足夠大時，就有足夠大時，就有R(t) 0。所以偽隨機噪聲碼與隨機噪。所以偽隨機噪聲碼與隨機噪聲碼一樣，具有良好的自相關(guān)性，又是一種結(jié)構(gòu)確定，可聲碼一樣，具有良好的自相關(guān)性，又是一種結(jié)構(gòu)確定，可以復(fù)制的周期性序列。以復(fù)制的周期性序列。 用戶接收機可方便地復(fù)制衛(wèi)星所發(fā)射的偽隨機噪聲碼信號，用戶接收機可方便地復(fù)制衛(wèi)星所發(fā)射的偽隨機噪聲碼信號，并通過和接收到的碼信號比較并通過和接收到的碼信號比較(相關(guān)相關(guān))，精確測定信號的傳，精確測定信號的傳播時延，

32、進(jìn)一步計算出某一時刻測站和衛(wèi)星間的距離。播時延，進(jìn)一步計算出某一時刻測站和衛(wèi)星間的距離。 第四章 GPS衛(wèi)星信號43衛(wèi)星測距原理衛(wèi)星發(fā)射一個隨機序列衛(wèi)星發(fā)射一個隨機序列U(t)U(t)GPSGPS接收機復(fù)制隨機序列接收機復(fù)制隨機序列U U(t)(t)由于信號傳播時間延遲由于信號傳播時間延遲R(t) 0;序列產(chǎn)生了平移序列產(chǎn)生了平移調(diào)整時間延遲調(diào)整時間延遲U(t)與與U(t)完全相同，完全相同，R(t) 1測出衛(wèi)星信號到達(dá)用測出衛(wèi)星信號到達(dá)用戶傳播時間戶傳播時間確定衛(wèi)星至觀測站的距離確定衛(wèi)星至觀測站的距離第四章 GPS衛(wèi)星信號444、測距碼 偽隨機噪聲碼偽隨機噪聲碼 兩種測距碼：兩種測距碼： C

33、/A碼碼 - 粗碼粗碼 碼速：碼速：1.023MHz 碼元長度：碼元長度：293m P(Y)碼碼 - 精碼精碼 碼速：碼速：10.23MHz 碼元長度：碼元長度：29.3m 第四章 GPS衛(wèi)星信號45（1） C/A碼 兩個兩個10級移位寄存器產(chǎn)生兩個偽隨機碼級移位寄存器產(chǎn)生兩個偽隨機碼G1、G2。特性：特性：碼長碼長NuNu=2 -1=1023=2 -1=1023比特比特碼元寬碼元寬t tu u= 1/f10.977752= 1/f10.977752s( (相應(yīng)距離相應(yīng)距離 為為293.1m)293.1m)周期周期Tu= NTu= Nu ut tu u = 1 = 1msms數(shù)碼率數(shù)碼率= =

34、1.023Mb/s1.023Mb/s10第四章 GPS衛(wèi)星信號46C/A碼特性C/A碼的碼長很短，易于捕獲。在碼的碼長很短，易于捕獲。在GPS導(dǎo)航和定位中，導(dǎo)航和定位中， 為了捕獲為了捕獲C/A碼以測定衛(wèi)星信號傳播的時延，通常需要碼以測定衛(wèi)星信號傳播的時延，通常需要對對C/A 碼逐個進(jìn)行搜索。因為碼逐個進(jìn)行搜索。因為C/A碼總共只有碼總共只有1023個碼個碼元，所以若以元，所以若以 每秒每秒50碼元的速度搜索，只需要約碼元的速度搜索，只需要約20.5s便便可完成?？赏瓿?。由于由于CA碼易于捕獲，而且通過捕獲的碼易于捕獲，而且通過捕獲的C/A碼所提供的碼所提供的信信 息，又可以方便地捕獲息，又可

35、以方便地捕獲P碼，所以通常碼，所以通常CA碼也稱為碼也稱為捕獲碼。捕獲碼。C/A碼的碼元寬度較大。相應(yīng)的測距誤差可達(dá)碼的碼元寬度較大。相應(yīng)的測距誤差可達(dá) 29.32.9 m。由于其精度較低，所以。由于其精度較低，所以C/A碼也稱為粗碼。碼也稱為粗碼。 第四章 GPS衛(wèi)星信號47 由于每顆衛(wèi)星的由于每顆衛(wèi)星的C/A碼都不一樣，因此，我們經(jīng)碼都不一樣，因此，我們經(jīng)常用它們的常用它們的PRN號來區(qū)分它們。號來區(qū)分它們。C/A碼是普通用碼是普通用戶用以測定測站到衛(wèi)星間的距離的一種主要的信戶用以測定測站到衛(wèi)星間的距離的一種主要的信號。號。第四章 GPS衛(wèi)星信號48P碼由兩組各由兩個碼由兩組各由兩個12級

36、反饋移位寄存器的電路級反饋移位寄存器的電路發(fā)生，發(fā)生， 其基本原理與其基本原理與C/A碼相似，但其線路設(shè)計碼相似，但其線路設(shè)計細(xì)節(jié)遠(yuǎn)比細(xì)節(jié)遠(yuǎn)比C/A碼碼 復(fù)雜并且嚴(yán)格保密。每個移位寄復(fù)雜并且嚴(yán)格保密。每個移位寄存器產(chǎn)生的偽隨機碼的碼長為：存器產(chǎn)生的偽隨機碼的碼長為：212-1=4095bit，特征特征鐘頻：鐘頻：10.23MHz；碼元寬度：碼元寬度：0.097752s（相應(yīng)長度（相應(yīng)長度29.3m） 。碼元數(shù)碼元數(shù)N（碼長）：（碼長）：2.3510 14 bit周期周期T： 0.097752s2.3510 14 = 267天天被調(diào)制在被調(diào)制在L1和和L2上。上。（2）P碼第四章 GPS衛(wèi)星信號

37、49P碼特性 P碼一個整周期被分為碼一個整周期被分為38部分，其中部分，其中1部分閑置，部分閑置，5部分給部分給地面監(jiān)控站使用，地面監(jiān)控站使用，32部分分配給不同的衛(wèi)星。部分分配給不同的衛(wèi)星。每顆衛(wèi)星所使用的每顆衛(wèi)星所使用的P碼不同部分，便都具有相同的碼長和碼不同部分，便都具有相同的碼長和周期，但結(jié)構(gòu)不同。周期，但結(jié)構(gòu)不同。P碼的碼長較長，無法采用碼的碼長較長，無法采用C/A碼逐個進(jìn)行搜索。一般都碼逐個進(jìn)行搜索。一般都是先捕獲是先捕獲C/A碼，然后根據(jù)導(dǎo)航電文中給出的有關(guān)信息，碼，然后根據(jù)導(dǎo)航電文中給出的有關(guān)信息，捕獲捕獲P碼。碼。P碼的碼元寬度為碼的碼元寬度為C/A碼的碼的1/10，若取碼元

38、的對齊精度仍，若取碼元的對齊精度仍為碼元寬度的為碼元寬度的1/101/100，則由此引起的相應(yīng)距離誤差為，則由此引起的相應(yīng)距離誤差為0.29m，僅為，僅為C/A碼的碼的1/10。所以。所以P碼定位精度高，故也稱碼定位精度高，故也稱為精碼。為精碼。第四章 GPS衛(wèi)星信號504.4 GPS接收機基本工作原理接收機基本工作原理一、接收機測距的基本原理一、接收機測距的基本原理（1）接收機接收衛(wèi)星發(fā)射的測距碼并產(chǎn)生相同的復(fù)制碼；）接收機接收衛(wèi)星發(fā)射的測距碼并產(chǎn)生相同的復(fù)制碼；（2）接收碼比復(fù)制碼滯后一段時間；）接收碼比復(fù)制碼滯后一段時間；（3）時延器將復(fù)制碼延后（向后移位），直到與接收碼對）時延器將復(fù)制

39、碼延后（向后移位），直到與接收碼對齊為止，記錄延后時間，即為電磁波在星站間傳播所用時齊為止，記錄延后時間，即為電磁波在星站間傳播所用時間。間。 復(fù)制碼復(fù)制碼 接收碼接收碼第四章 GPS衛(wèi)星信號511、數(shù)據(jù)接收第四章 GPS衛(wèi)星信號522、GPS接收機工作原理GPSGPS接收機工作流程接收機工作流程（1 1）對天線接收到的信號進(jìn)行捕獲；）對天線接收到的信號進(jìn)行捕獲；（2 2）跟蹤衛(wèi)星信號以保證連續(xù)測距；）跟蹤衛(wèi)星信號以保證連續(xù)測距；（3 3）解調(diào)導(dǎo)航電文，進(jìn)行定位解算。）解調(diào)導(dǎo)航電文，進(jìn)行定位解算。 GPSGPS導(dǎo)航接收機必須具備碼的捕獲、碼的鎖定與導(dǎo)航接收機必須具備碼的捕獲、碼的鎖定與測距、電

40、文解調(diào)和定位計算的功能。其中的計算功能是測距、電文解調(diào)和定位計算的功能。其中的計算功能是由接收機內(nèi)的微處理器（由接收機內(nèi)的微處理器（CPUCPU）和部分存儲器及相關(guān)軟）和部分存儲器及相關(guān)軟件來完成的。件來完成的。第四章 GPS衛(wèi)星信號532、GPS接收機工作原理GPS接收機基本功能結(jié)構(gòu)圖第四章 GPS衛(wèi)星信號54二、二、GPS接收機的分類接收機的分類1、按接收機的用途分類可分為、按接收機的用途分類可分為導(dǎo)航型接收機導(dǎo)航型接收機車載型車載型用于車輛導(dǎo)航定位；用于車輛導(dǎo)航定位；航海型航海型用于船舶導(dǎo)航定位；用于船舶導(dǎo)航定位；航空型航空型用于飛機導(dǎo)航定位。用于飛機導(dǎo)航定位。星載型星載型用于衛(wèi)星的導(dǎo)航

41、定位用于衛(wèi)星的導(dǎo)航定位。 測地型接收機測地型接收機 授時型接收機授時型接收機第四章 GPS衛(wèi)星信號55(1)導(dǎo)航型接收機導(dǎo)航型接收機此類型接收機主要用于運動載體的導(dǎo)航，它可以實時給出載體的位置和速度。這類接收機一般采用C/A碼偽距測量，單點實時定位精度較低一般為25m,有SA影響時為100m。這類接收機價格便宜，應(yīng)用廣泛。4.4.1 GPS4.4.1 GPS接收機的分類接收機的分類第四章 GPS衛(wèi)星信號56(2) 測地型接收機測地型接收機測地型接收機主要用于精密大地測量和精密工程測量。這類儀器主要采用載波相位觀測值進(jìn)行相對定位，定位精度高。儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較貴。(3) 授時型接收機授時型接收

42、機這類接收機主要利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行授時，常用于天文臺及無線電通訊中時間同步。第四章 GPS衛(wèi)星信號572、按接收機的載波頻率分類(1) (1) 單頻接收機單頻接收機 單頻接收機只能接收L1載波信號，測定載波相位觀測值進(jìn)行定位。由于不能有效消除電離層延遲影響，單頻接收機只適用于短基線（15km）的精密定位。(2) (2) 雙頻接收機雙頻接收機 雙頻接收機可以同時接收，載波信號。利用雙頻對電離層延遲的不一樣，可以消除電離層對電磁波信號延遲的影響，因此雙頻接收機可用于長達(dá)幾千公里的精密定位。單頻接收機雙頻接收機第四章 GPS衛(wèi)星信號583、按接收機通道數(shù)分類 GPSGPS接收機能

43、同時接收多顆接收機能同時接收多顆GPSGPS衛(wèi)星的信號，為了分離衛(wèi)星的信號，為了分離接收到的不同衛(wèi)星的信號，以實現(xiàn)對衛(wèi)星信號的跟蹤、接收到的不同衛(wèi)星的信號，以實現(xiàn)對衛(wèi)星信號的跟蹤、處理和量測，具有這樣功能的器件稱為天線信號通道。處理和量測，具有這樣功能的器件稱為天線信號通道。根據(jù)接收機所具有的通道種類可分為：根據(jù)接收機所具有的通道種類可分為：v 多通道接收機 v 序貫通道接收機v多路復(fù)用通道接收機第四章 GPS衛(wèi)星信號594、按接收機工作原理分類碼相關(guān)型接收機；碼相關(guān)型接收機；碼相關(guān)型接收機是利用碼相關(guān)技術(shù)得到偽距觀測值。平方型接收機；平方型接收機；利用載波信號的平方技術(shù)去掉調(diào)制信號，來恢復(fù)完

44、整的載波信號，通過相位計測定接收機內(nèi)產(chǎn)生的載波信號與接收到的載波信號之間的相位差，測定偽距觀測值?；旌闲徒邮諜C；混合型接收機；綜合上述兩種接收機的優(yōu)點，既可以得到碼相位偽距，也可以得到載波相位觀測值；第四章 GPS衛(wèi)星信號60三、三、GPS信號接收機組成信號接收機組成天線單元帶前置放大器帶前置放大器接收天線接收天線接收單元信號通道信號通道存儲器存儲器微處理器微處理器輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備電源電源天線單元天線單元接收單元接收單元第四章 GPS衛(wèi)星信號61本章結(jié)構(gòu)GPSGPS衛(wèi)星信號衛(wèi)星信號載波載波測距碼測距碼導(dǎo)航電文導(dǎo)航電文GPSGPS接收機接收機接收接收類型類型組成組成計算衛(wèi)星位置計算衛(wèi)星位

45、置基本原理基本原理第四章 GPS衛(wèi)星信號624.5 GPS數(shù)據(jù)通訊與數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)通訊與數(shù)據(jù)格式 NMEA協(xié)議是為了在不同的協(xié)議是為了在不同的GPS（全球定位系統(tǒng)）導(dǎo)航設(shè)（全球定位系統(tǒng)）導(dǎo)航設(shè)備中建立統(tǒng)一的備中建立統(tǒng)一的BTCM（海事無線電技術(shù)委員會）標(biāo)準(zhǔn)，（海事無線電技術(shù)委員會）標(biāo)準(zhǔn)，由美國國家海洋電子協(xié)會（由美國國家海洋電子協(xié)會（NMEA-The National Marine Electronics Association）制定的一套通訊協(xié)議。）制定的一套通訊協(xié)議。GPS接收接收機根據(jù)機根據(jù)NMEA-0183協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將位置、速度等信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將位置、速度等信息通過串口傳送到息

46、通過串口傳送到PC機、機、PDA等設(shè)備。等設(shè)備。 輸出采用輸出采用ASCII 碼，其串行通信的參數(shù)為：波特率碼，其串行通信的參數(shù)為：波特率4800bps，數(shù)據(jù)位，數(shù)據(jù)位8bit，開始位，開始位=1bit，停止位，停止位1bit，無，無奇偶校驗。奇偶校驗。GPS 通訊協(xié)議 NMEA介紹第四章 GPS衛(wèi)星信號63 NMEA-0183協(xié)議是協(xié)議是GPS接收機應(yīng)當(dāng)遵守的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，也是接收機應(yīng)當(dāng)遵守的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，也是目前目前GPS接收機上使用最廣泛的協(xié)議，大多數(shù)常見的接收機上使用最廣泛的協(xié)議，大多數(shù)常見的GPS接收機、接收機、GPS數(shù)據(jù)處理軟件、導(dǎo)航軟件都遵守或者至少兼數(shù)據(jù)處理軟件、導(dǎo)航軟件都遵守或者至少

47、兼容這個協(xié)議。容這個協(xié)議。 NMEA-0183協(xié)議定義的語句非常多，但是常用的或者說兼協(xié)議定義的語句非常多，但是常用的或者說兼容性最廣的語句只有容性最廣的語句只有$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL等。下面給出這些常用等。下面給出這些常用NMEA-0183語句的字段定義解釋。語句的字段定義解釋。第四章 GPS衛(wèi)星信號64第四章 GPS衛(wèi)星信號65$GPGGA例：$GPGGA,092204.999,4250.5589,S,14718.5084,E,1,04,24.4,19.7,M,0000*1F字段0：$GPGGA，語句ID，表明該語句為Global

48、 Positioning System Fix Data（GGA）GPS定位信息定位信息字段1：UTC 時間，hhmmss.sss，時分秒格式 字段2：緯度ddmm.mmmm，度分格式（前導(dǎo)位數(shù)不足則補0） 字段3：緯度N（北緯）或S（南緯） 字段4：經(jīng)度dddmm.mmmm，度分格式（前導(dǎo)位數(shù)不足則補0）字段5：經(jīng)度E（東經(jīng)）或W（西經(jīng)） 字段6：GPS狀態(tài)，0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，3=無效PPS，6=正在估算 字段7：正在使用的衛(wèi)星數(shù)量（00 - 12）（前導(dǎo)位數(shù)不足則補0） 字段8：HDOP水平精度因子（0.5 - 99.9） 字段9：海拔高度（-9999.9 - 99

49、999.9） 字段10：地球橢球面相對大地水準(zhǔn)面的高度 字段11：差分時間（從最近一次接收到差分信號開始的秒數(shù)，如果不是差分定位將為空） 字段12：差分站ID號0000 - 1023（前導(dǎo)位數(shù)不足則補0，如果不是差分定位將為空） 字段13：校驗值第四章 GPS衛(wèi)星信號66$GPGSV例：$GPGSV,3,1,10,20,78,331,45,01,59,235,47,22,41,069,13,32,252,45*70字段0：$GPGSV，語句ID，表明該語句為GPS Satellites in View（GSV）可見衛(wèi)星信息可見衛(wèi)星信息字段1：本次GSV語句的總數(shù)目（1 - 3）字段2：本條GS

50、V語句是本次GSV語句的第幾條（1 - 3）字段3：當(dāng)前可見衛(wèi)星總數(shù)（00 - 12）（前導(dǎo)位數(shù)不足則補0）字段4：PRN 碼（偽隨機噪聲碼）（01 - 32）（前導(dǎo)位數(shù)不足則補0）字段5：衛(wèi)星仰角（00 - 90）度（前導(dǎo)位數(shù)不足則補0）字段6：衛(wèi)星方位角（00 - 359）度（前導(dǎo)位數(shù)不足則補0）字段7：信噪比（0099）dbHz字段8：PRN 碼（偽隨機噪聲碼）（01 - 32）（前導(dǎo)位數(shù)不足則補0）字段9：衛(wèi)星仰角（00 - 90）度（前導(dǎo)位數(shù)不足則補0）字段10：衛(wèi)星方位角（00 - 359）度（前導(dǎo)位數(shù)不足則補0）字段11：信噪比（0099）dbHz字段12：PRN 碼（偽隨機噪聲

51、碼）（01 - 32）（前導(dǎo)位數(shù)不足則補0）字段13：衛(wèi)星仰角（00 - 90）度（前導(dǎo)位數(shù)不足則補0）字段14：衛(wèi)星方位角（00 - 359）度（前導(dǎo)位數(shù)不足則補0）字段15：信噪比（0099）dbHz字段16：校驗值第四章 GPS衛(wèi)星信號67 對于通常的情況，我們所關(guān)心的定位數(shù)據(jù)如經(jīng)緯對于通常的情況，我們所關(guān)心的定位數(shù)據(jù)如經(jīng)緯度、速度、時間等均可以從度、速度、時間等均可以從“$GPRMC”幀中獲幀中獲取得到。接收機不斷地向主機發(fā)送各種數(shù)據(jù)幀，取得到。接收機不斷地向主機發(fā)送各種數(shù)據(jù)幀，但在處理時一般先通過對幀頭的判斷對但在處理時一般先通過對幀頭的判斷對“$GPRMC”幀進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取處理。幀進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取處理。 該幀的結(jié)構(gòu)及各字段釋義如下：該幀的結(jié)構(gòu)及各字段釋義如下：第四章 GPS衛(wèi)星信號68$GPRMC：Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data（RMC）推薦定位信息推薦定位信息 $GPRMC,*hh UTC時間，hhmmss（時分秒）格式 定位