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設(shè)計(jì)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(fèi)

資料介紹

全球定位系統(tǒng) (GPS) 是由美國(guó)國(guó)防部設(shè)計(jì)和資助的精密衛(wèi)星導(dǎo)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?cè)诘厍蛑車(chē)奈恢煤蜁r(shí)間。這些衛(wèi)星在六個(gè)軌道之一上運(yùn)行，通常每個(gè)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(gè)衛(wèi)星信號(hào)。要在地球上定位，至少需要四個(gè)衛(wèi)星信號(hào)——三個(gè)用于計(jì)算 GPS 接收器的緯度、經(jīng)度和高度，而第四個(gè)提供正確的同步時(shí)間 [1]。如圖1全球定位系統(tǒng) (GPS) 是由美國(guó)國(guó)防部設(shè)計(jì)和資助的精密衛(wèi)星導(dǎo)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?cè)诘厍蛑車(chē)奈恢煤蜁r(shí)間。這些衛(wèi)星在六個(gè)軌道之一上運(yùn)行，通常每個(gè)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(gè)衛(wèi)星信號(hào)。要在地球上定位，至少需要四個(gè)衛(wèi)星信號(hào)——三個(gè)用于計(jì)算 GPS 接收器的緯度、經(jīng)度和高度，而第四個(gè)提供正確的同步時(shí)間 [1]。如圖1所示所示，每顆衛(wèi)星在兩個(gè)載頻上傳輸兩個(gè)獨(dú)特的直接序列擴(kuò)頻 (DSSS) 信號(hào)。使用擴(kuò)頻技術(shù)是因?yàn)樗峁┝酸槍?duì)窄帶干擾的高度保護(hù)。第一個(gè)載波頻率位于 L1 頻段（以 1575.42MHz 為中心），而另一個(gè)則位于 L2 頻段（以 1227.6MHz 為中心）。用于民用的 L1 頻段包含兩個(gè)信號(hào)。一種稱(chēng)為粗捕獲 (C/A) 碼，另一種稱(chēng)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(gè) L1 衛(wèi)星信號(hào)都能夠占用相同的頻率而不會(huì)相互干擾，因?yàn)樗鼈兠總€(gè)都被 32 個(gè)獨(dú)特的偽隨機(jī)噪聲 (PRN) 代碼中的一個(gè)擴(kuò)展（或編碼）在 2 的帶寬上。，每顆衛(wèi)星在兩個(gè)載頻上傳輸兩個(gè)獨(dú)特的直接序列擴(kuò)頻 (DSSS) 信號(hào)。使用擴(kuò)頻技術(shù)是因?yàn)樗峁┝酸槍?duì)窄帶干擾的高度保護(hù)。第一個(gè)載波頻率位于 L1 頻段（以 1575.42MHz 為中心），而另一個(gè)則位于 L2 頻段（以 1227.6MHz 為中心）。用于民用的 L1 頻段包含兩個(gè)信號(hào)。一種稱(chēng)為粗捕獲 (C/A) 碼，另一種稱(chēng)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(gè) L1 衛(wèi)星信號(hào)都能夠占用相同的頻率而不會(huì)相互干擾，因?yàn)樗鼈兠總€(gè)都被 32 個(gè)獨(dú)特的偽隨機(jī)噪聲 (PRN) 代碼中的一個(gè)擴(kuò)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(hào)。圖 1. L1 和 L2 頻段中的 P 代碼和 C/A 代碼 GPS 信號(hào)。通過(guò) PRN 碼擴(kuò)展 GPS 信號(hào)不僅可以將每個(gè)信號(hào)與其他信號(hào)區(qū)分開(kāi)來(lái)，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(hào)傳播的越廣。通過(guò)在較寬的帶寬上擴(kuò)展信號(hào)，只有一小部分所需信號(hào)會(huì)被窄帶干擾破壞。在解擴(kuò)過(guò)程之后，窄帶干擾被擴(kuò)展。對(duì)于 GPS 應(yīng)用，每個(gè) PRN 碼序列長(zhǎng) 1023 位，以 1.023Mbps 的速率傳播信號(hào) [2]。處理增益定義為：通過(guò) PRN 碼擴(kuò)展 GPS 信號(hào)不僅可以將每個(gè)信號(hào)與其他信號(hào)區(qū)分開(kāi)來(lái)，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(hào)傳播的越廣。通過(guò)在較寬的帶寬上擴(kuò)展信號(hào)，只有一小部分所需信號(hào)會(huì)被窄帶干擾破壞。在解擴(kuò)過(guò)程之后，窄帶干擾被擴(kuò)展。對(duì)于 GPS 應(yīng)用，每個(gè) PRN 碼序列長(zhǎng) 1023 位，以 1.023Mbps 的速率傳播信號(hào) [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