卫星定轨理论、GPS信号和卫星星历(第三周作业)

研究卫星的轨道对于GPS定位有何意义？
答:
为了满足精密定位要求，卫星轨道必须有足够精度。由于利用GPS进行导航和测量时，卫星作为一位置已知的高空观测目标。为了GPS测量的观测计划和便于捕获卫星发射的信号，也需要知道卫星的轨道参数，只是其要求的精度比较低。

2.卫星无摄运动、有摄运动是什么，其中描述无摄卫星轨道的开普勒轨道参数有哪些？
答:
无摄运动:在中心力的作用下的卫星运动称为无摄运动。有摄运动:在摄动力的作用下的卫星运动称为有摄运动。描述无摄卫星轨道的开普勒轨道参数有as、es、Ω、i、ωs、fs其中as为轨道的长半径，es为轨道椭圆偏心率，这两个参数确定了开普勒椭圆的形状和大小，Ω为升交点赤经，即地球赤道面上升交点与春分点之间的地心夹角，i为轨道面倾角，即卫星轨道平面与地球赤道面之间的夹角，这两个参数唯一地确定了卫星轨道平面与地球体之间的相对定向，ωs为近地点角距，即在轨道平面上，交升点与近地点之间的地心夹角。表达了开普勒椭圆在轨道平面上的定向，fs为卫星的真近点角，即轨道平面上卫星与近地点之间的地心角距，该参数为时间的函数，确定卫星在轨道上的瞬时位置。

3.GPS卫星信号由哪基本分组成，都包含什么内容？答:
GPS卫星信号由载波、测距码和导航电文组成
●载波
可运载调制信号的高频振荡波称为载波。GPS卫星所用的载波有:L1:频率:1575.43MHz，波长:19.03cm。L2:频率:1227.60MHz，波长:24.42cm。增加L5:1176.45MHz，波长:25.48cm。
●测距码
首先认识码的概念。在现代数字通信中，广泛使用二进制数(0和1)及其组合，来表示各种信息。表达不同信息的二进制数及其组合称为码。假设一组码序列u(t)，对某一时刻来说，码元是0或1完全是随机的，但出现的概率均为1/2。这种码元幅度的取值完全无规律的码序列称为随机码(或随机噪声码)。它是一种非周期性序列，无法复制且自相关性好。相关性的好坏，对提高利用GPS卫星码信号测距精度极其重要。
尽管随机码具有良好的自相关性，但却是一种非周期序列，不服从任何编码规则，实际中无法复制和利用。GPS采用了一种伪随机噪声码，简称伪随机码或伪码。其特点是:具有随机码的良好自相关性，又具有某种确定的编码规则，是周期性的，容易复制。伪随机码是一个“多极反馈移位寄存器”的装置产生的。移位寄存器由一组连接在一起的存储单元组成，每个存储单元只有0或1两种状态。移位寄存器的控制脉冲有两个:钟脉冲和置1脉冲。移位寄存器是在钟脉冲的驱动和置1脉冲的作用下而工作的。GPS卫星所采用的两种测距码–C/A码和P码(或Y码)，均属于伪随机码。C/A码:是由两个10级反馈移位寄存器组合产生。P码:P码产生的原理与C/A码相似，电路采用的是两组各由12级反馈移位寄存器构成。
●GPS导航电文
导航电文:是包含有关卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由C/A码捕获P码等导航信息的数据码(或D码)。
导航电文的内容:数据块1:第一数据块位于第1子帧的第3-10字码，含有卫星钟改正参数及数据龄期、星期的周数编码、电离层改正参数和卫星工作状态等信息。数据块2:包含在2、3两个子帧里，主要向用户提供有关计算卫星运行位置的信息，该数据一般称为卫星星历。数据块3:包含在4、5两个子帧里，主要向用户提供GPS卫星的概略星历及卫星的工作状态信息，称为卫星的历书。