GPS卫星的导航电文和卫星信号
GPS信号由测距码（C/A码和P码）和载波组成，其中C/A码仅被调制在L1载波上，P码分别调制在L1和L2载波上。导航电文是GPS系统的重要组成部分，用于提供卫星轨道参数、钟参数和状态信息。伪随机噪声码（PRN）是实现测距和解码的关键，其特性包括良好的自相关性和编码规则，能够通过相关比较实现对齐和距离测量。接收设备利用原子钟生成基准频率，通过码相关技术测量卫星信号，确保高精度定位。伪随机码的产生是GPS信号处理的核心技术，涉及多通道和码相关等关键环节。
基本内容：导航电文的概念及其构成；详细阐述码、比特、随机码、伪随机码等基本概念；系统分析C/A码和P码的产生机制及其数字指标特征。重点：导航电文的概念及其构成；伪随机码的概念；C/A码和P码的产生机制及其数字指标特征。难点：伪随机码的产生机制。
GPS卫星信号
GPS信号的组成部分：
载波由L1和L2组成。
测距码包括C/A码（仅在L1上使用）和P(Y)码（分别在L1和L2上使用）。
卫星电文用于传递导航信息。
GPS卫星信号的生成：
关键设备——原子钟
GPS信号的产生：
由卫星上的原子钟直接作为来源
基准频率f₀设定在10.23MHz
卫星信号的所有组成部分均基于该基准频率的倍频或分频
作用：
搭载其他调制信号
测距
测定多普勒频移
类型：
目前：
现代化后：
**卫星信号的调制方式：**在数字通讯技术领域，信息的有效传播通常依赖于将低频信号加载至高频载波上。其中，原低频信号被定义为调制信号，而承载该信号的高频载波则被称作调制后的波。在GPS系统中，信号的调制过程采用了相位调制技术。
调制过程：
码、随机噪声码和伪随机噪声码
码：
表达信息的二进制数及其组合
随机噪声码：
在任何时刻，码元取值为0或1均遵循随机分布，其幅值呈现无规律性，因此被定义为随机噪声码序列。
其主要特点包括具有良好的自相关特性，无编码规则约束，且无法被复制。
**伪随机噪声特性：**良好的自相关性、具有编码规则，可以复制
GPS伪随机码（PRN）
载波：L1、L2
GPS载波信号：
两种频率的正弦波
在数字通讯系统中，为了有效传输信息，通常采用将低频信息信号叠加到高频载波上的方法，其中原始信息信号被称为调制信号，叠加后的载波则被定义为调制波。GPS信号的调制过程是通过调制技术实现的。
载波相位测量原理
载波测距特征
特点：
所选频率有助于准确测量多普勒频移
所选频率有助于抑制电离层折射对信号的影响
通过选择两个频率，可以有效消除电离层折射导致的延迟（电离层折射延迟与信号频率相关）
优点：
减少干扰，避免信号冲突
适用于扩频通信，实现信号的稳定传输
GPS测距码
GPS伪随机码（PRN）测距原理
- 卫星基于自身时钟（钟脉冲）生成特定测距信号，经Δt时间传播至GPS接收机。
- 接收器在自主时钟（钟脉冲）控制下，生成一组结构完全一致的模仿码。
- 借助时延装置，将模仿码延迟τ时间，与原码进行相关性对比。
- 当两码完全对齐时，相关系数R（t）达到最大值1，此时时间延迟τ即为传播时间Δt。
- 距离р=c·Δt=c·τ。
功能：用于测距。该系统基于伪随机噪声码设计，其核心特性在于不同码组之间的相关系数为0，末对齐码组的相关系数为1/n（n为码元总数）。而对齐码组之间的相关系数则为1。
类型：
目前
现代化后：
GPS卫星导航电文
卫星导航电文
功能：为用户提供卫星运行轨道参数、卫星时钟参数、卫星工作状态信息以及其他相关信息。
基本架构：由多个核心模块构成，包括接收卫星信号模块、定位计算模块、数据处理模块以及状态监控模块。
基本内容：
遥测字：
遥测字即为在每一子帧中，遥测字位于首位，主要负责捕获导航电文的前导信息。
交接字：
在每一子帧中，交接字位于第二位，其主要内容为Z计数。
第一数据块
第1子帧的第3~10个字
内容：
GPS周段
L2测距码标识符，其中10代表C/A码，01代表P（Y）码
传输参数N-URA
TGD信号在卫星内部的时延参数
星钟数据龄期AODC
星钟改正参数a0（钟偏），a1（钟速），a2（钟漂）
第二数据块
第2、3子帧的第3~10个字
内容：
该卫星的星历信息通过广播星历进行发布，其中包含星历参数的详细信息。
第三数据块
第4、5子帧的第3~10个字
内容：所有卫星历书（概略星历）
第三数据块的内容以每12.5分钟的周期重复一次
干扰信号
一种通过引入干扰信号，使非特权用户无法实现高精度实时导航定位的秘密方法。
GPS用户接收设备
主要由GPS接收机及其天线、微处理机及其终端设备以及电源等组成。其中，接收机和天线是核心组件，通常简称为GPS接收机。其主要功能是接收GPS卫星发射的信号，并进行信号处理，以获取导航电文和必要的观测量。
工作原理如下：
1.接收机能够接收卫星发射的测距码并生成与之相同的复制码；
2.接收码在复制码之后存在一段时延；
3.时延器将复制码延迟，直到接收码与之对齐，记录该时延时间，即为电磁波在星站之间传播所需时间。
GPS信号接收机
GPS接收机的结构
GPS接收机的类型
GPS信号的传输路径
GPS信号的传输路径
GPS信号的传输路径
信号通道的类型：
根据跟踪方式：
序贯通道
多路复用通道
多通道
根据工作原理：
码相关通道
平方型通道
码相位型通道
GPS接收机的天线
主要功能是接收卫星发送的信号。
接收卫星发送的信号并进行放大处理。
完成频率转换。
用于对信号进行跟踪、处理和测量。
天香的相位中心：即为天香的相位中心位置。天线的几何中心即为相位中心位置：两者在空间上是同一位置。几何中心位置是天线的几何中心点，相位中心位置则是天线的相位中心点。相位中心位置的偏差值会影响天线的性能。天线相位中心的变化情况：其变化与天线的安装角度有关。相位中心位置的变化与信号的入射方向有关。相同类型的天线具有相同的相位中心位置特性。
