GPS基本原理培训CATALOGUE目录•GPS系统概述•GPS信号结构与传输•接收机工作原理及关键技术•导航电文解析与数据处理•差分GPS（DGPS）技术及应用•其他卫星导航系统简介与比较CHAPTER01GPS系统概述•定义：全球定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）是一种基于卫星的无线电导航定位系统，可为全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、速度和时间信息。GPS定义与发展历程发展历程1973年，美国国防部启动GPS计划。1994年，全球覆盖率达到100%，实现全球定位能力。GPS定义与发展历程0102GPS定义与发展历程至今，GPS已成为全球应用最广泛的卫星导航系统。1996年，美国总统克林顿宣布，在2000年以后将取消对民用GPS信号的精度限制。空间部分01由24颗工作卫星组成，分布在6个轨道面上，每个轨道面4颗卫星。卫星轨道高度约20200公里，运行周期约为11小时58分钟。地面控制部分02由1个主控站、5个监控站和3个注入站组成。主控站负责计算卫星轨道和钟差参数，监控站负责接收卫星信号并测量其伪距和伪距率，注入站负责将主控站计算出的导航电文注入到卫星中。用户部分03主要由GPS接收机组成，用于接收卫星信号并解算出用户的位置、速度和时间信息。全球卫星导航系统组成导航与定位如汽车导航、手机定位等。测量与测绘如地形测绘、工程测量等。民用与军事应用领域授时与时间同步如电力系统、通信网络等。科学研究如地球物理学、气象学等。民用与军事应用领域导弹制导与武器投送提高导弹命中精度和作战效能。部队机动与协同作战实现快速定位、导航和通信功能，提高部队机动性和协同作战能力。情报侦察与战场监视利用GPS进行情报侦察和战场监视，获取敌方动态信息。民用与军事应用领域CHAPTER02GPS信号结构与传输伪随机码C/A码（粗捕获码）和P码（精测距码）是GPS信号中的两种伪随机码。C/A码用于民用定位，而P码用于军用和授权民用高精度定位。伪随机码具有良好的自相关性和互相关性，用于测距和定位。载波GPS信号采用L波段的无线电波作为载波，主要有L1和L2两个频段。载波负责将调制在其上的信号传输到用户接收机。数据码GPS信号中的数据码包含卫星导航电文，包括卫星轨道参数、钟差参数、大气改正参数等，用于用户计算位置和时间。载波、伪随机码和数据码中心频率为1575.42MHz，波长约为19厘米。L1频段上传输的是C/A码和P码，以及导航电文。C/A码调制在L1频段的一个子载波上，而P码和导航电文直接调制在L1载波上。L1频段中心频率为1227.60MHz，波长约为24厘米。L2频段上主要传输P码和导航电文，用于军用和授权民用高精度定位。与L1频段相比，L2频段的信号结构更为复杂，具有更高的抗干扰能力和定位精度。L2频段L1和L2频段信号特性在GPS卫星上，导航电文首先与伪随机码进行异或操作实现加密，然后与载波进行调制。调制方式一般采用二进制相移键控（BPSK）或二进制偏移载波（BOC）等。调制后的信号通过卫星天线发射到地面。调制过程在用户接收机端，接收到GPS信号后首先进行射频前端处理，包括放大、下变频和滤波等操作。然后利用本地生成的伪随机码与接收到的信号进行相关处理，实现信号的解调和伪距测量。解调出的导航电文经过解码后提取出卫星轨道参数等信息，用于后续的定位计算。解调过程信号调制与解调过程CHAPTER03接收机工作原理及关键技术负责接收GPS卫星发射的信号，通常是一个圆极化天线，能够接收L1和L2频段的信号。天线部分将解算出的位置、速度和时间等信息，通过特定接口输出给用户使用。接口与数据输出对接收到的信号进行放大、下变频和数字化处理，以供后续处理。射频前端实现信号的捕获、跟踪和定位算法，提取出导航电文和解算出用户位置、速度和时间等信息。基带处理部分根据基带处理部分提供的观测量和导航电文，进行用户位置、速度和时间等参数的解算。导航解算部分0201030405接收机组成及功能描述在接收机启动时或失去对卫星信号的跟踪后，需要进行信号捕获。捕获过程包括搜索卫星信号的多普勒频移和码相位，通常采用时域或频域搜索方法。信号捕获一旦捕获到卫星信号，接收机需要对其进行持续跟踪。跟踪过程包括保持对卫星信号的多普勒频移和码相位的锁定，以及...
