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設(shè)計低成本、元件數(shù)量少的 GPS 接收器

2512981 2022-11-18 | pdf | 121.39KB | 次下載 | 免費

資料介紹

全球定位系統(tǒng) (GPS) 是由美國國防部設(shè)計和資助的精密衛(wèi)星導航系統(tǒng)。該系統(tǒng)由 24 顆衛(wèi)星組成，它們不斷地廣播它們在地球周圍的位置和時間。這些衛(wèi)星在六個軌道之一上運行，通常每個軌道上有四顆衛(wèi)星。地球上的 GPS 接收器可以接收五到十二個衛(wèi)星信號。要在地球上定位，至少需要四個衛(wèi)星信號——三個用于計算 GPS 接收器的緯度、經(jīng)度和高度，而第四個提供正確的同步時間 [1]。如圖1全球定位系統(tǒng) (GPS) 是由美國國防部設(shè)計和資助的精密衛(wèi)星導航系統(tǒng)。該系統(tǒng)由 24 顆衛(wèi)星組成，它們不斷地廣播它們在地球周圍的位置和時間。這些衛(wèi)星在六個軌道之一上運行，通常每個軌道上有四顆衛(wèi)星。地球上的 GPS 接收器可以接收五到十二個衛(wèi)星信號。要在地球上定位，至少需要四個衛(wèi)星信號——三個用于計算 GPS 接收器的緯度、經(jīng)度和高度，而第四個提供正確的同步時間 [1]。如圖1所示所示，每顆衛(wèi)星在兩個載頻上傳輸兩個獨特的直接序列擴頻 (DSSS) 信號。使用擴頻技術(shù)是因為它提供了針對窄帶干擾的高度保護。第一個載波頻率位于 L1 頻段（以 1575.42MHz 為中心），而另一個則位于 L2 頻段（以 1227.6MHz 為中心）。用于民用的 L1 頻段包含兩個信號。一種稱為粗捕獲 (C/A) 碼，另一種稱為精確碼 (P) 碼。L2 頻段僅用于軍事用途，僅攜帶 P 代碼。所有 24 個 L1 衛(wèi)星信號都能夠占用相同的頻率而不會相互干擾，因為它們每個都被 32 個獨特的偽隨機噪聲 (PRN) 代碼中的一個擴展（或編碼）在 2 的帶寬上。，每顆衛(wèi)星在兩個載頻上傳輸兩個獨特的直接序列擴頻 (DSSS) 信號。使用擴頻技術(shù)是因為它提供了針對窄帶干擾的高度保護。第一個載波頻率位于 L1 頻段（以 1575.42MHz 為中心），而另一個則位于 L2 頻段（以 1227.6MHz 為中心）。用于民用的 L1 頻段包含兩個信號。一種稱為粗捕獲 (C/A) 碼，另一種稱為精確碼 (P) 碼。L2 頻段僅用于軍事用途，僅攜帶 P 代碼。所有 24 個 L1 衛(wèi)星信號都能夠占用相同的頻率而不會相互干擾，因為它們每個都被 32 個獨特的偽隨機噪聲 (PRN) 代碼中的一個擴展（或編碼）在 2 的帶寬上。圖 1. L1 和 L2 頻段中的 P 代碼和 C/A 代碼 GPS 信號。圖 1. L1 和 L2 頻段中的 P 代碼和 C/A 代碼 GPS 信號。通過 PRN 碼擴展 GPS 信號不僅可以將每個信號與其他信號區(qū)分開來，還可以防止干擾。抗干擾能力在很大程度上取決于系統(tǒng)的處理增益。處理增益越高，GPS 信號傳播的越廣。通過在較寬的帶寬上擴展信號，只有一小部分所需信號會被窄帶干擾破壞。在解擴過程之后，窄帶干擾被擴展。對于 GPS 應(yīng)用，每個 PRN 碼序列長 1023 位，以 1.023Mbps 的速率傳播信號 [2]。處理增益定義為：通過 PRN 碼擴展 GPS 信號不僅可以將每個信號與其他信號區(qū)分開來，還可以防止干擾。抗干擾能力在很大程度上取決于系統(tǒng)的處理增益。處理增益越高，GPS 信號傳播的越廣。通過在較寬的帶寬上擴展信號，只有一小部分所需信號會被窄帶干擾破壞。在解擴過程之后，窄帶干擾被擴展。對于 GPS 應(yīng)用，每個 PRN 碼序列長 1023 位，以 1.023Mbps 的速率傳播信號 [2]。處理增益定義為：處理增益 = 10 log（芯片速率/數(shù)據(jù)速率）= 43dB 處理增益 = 10 log（芯片速率/數(shù)據(jù)速率）= 43dB