GPS數(shù)據(jù)信號(hào)詳解

GPS數(shù)據(jù)信號(hào)其中包含了調(diào)配在一起的載波通信、測(cè)距碼、數(shù)據(jù)信息碼。

1.載波通信包含L1、L2、L3、L5。

2.測(cè)距碼包含C/A、P(Y)、L1C、L2C等。測(cè)距碼又被稱為：偽隨機(jī)碼、PRN碼、擴(kuò)頻通信碼，每一個(gè)別稱都代表著測(cè)距碼的一個(gè)特點(diǎn)與作用。

3.信息碼便是導(dǎo)航欄報(bào)文，包括了通訊衛(wèi)星的路軌、鐘差、對(duì)流層、完好性等相關(guān)信息。

測(cè)距碼的碼寬越少（即碼速度越大），激光測(cè)距準(zhǔn)確度越大。碼長(zhǎng)越少越便于捕捉。廣西gps經(jīng)銷商表示，碼長(zhǎng)越久則有關(guān)特性就越好、抗單頻干擾能力就越好、積分兌換時(shí)間比較長(zhǎng)，能夠降低多址影響，還有助于在擋住的環(huán)境里觀察。

一、早期GPS

早期GPS僅有L1、L22個(gè)工作頻率，及其C/A、P(Y)二種測(cè)距碼，選用相移鍵控（BPSK）調(diào)配。

在L1上P(Y)碼與C/A碼正交和，網(wǎng)絡(luò)帶寬同是20.46MHz。

在L2上僅有P(Y)碼。

P精碼，即軍碼。

Y碼，在反蒙騙影響(AS)方式激話時(shí)，用于取代P碼，記作P(Y)。

C/A粗碼，民用型激光測(cè)距數(shù)據(jù)信號(hào)。C/A碼長(zhǎng)短比較短，便于捕捉。得到導(dǎo)航欄報(bào)文后，適合于捕捉P碼。

缺陷：軍碼與民碼并沒(méi)有分離出來(lái)。捕捉軍碼需要民碼去引導(dǎo)，而民碼易被影響。

二、BlockIIR-M

2005年9月21日，第.一顆BlockIIR-M通信衛(wèi)星。

BlockIIR-M提升了L1和L2的輸出功率，還加入了一個(gè)新的軍碼M碼和新民碼L2C

M碼與此同時(shí)調(diào)配在L1和L2，選用偏位載波通信（BOC）調(diào)配。

M碼后面很有可能替代P(Y)碼。其特點(diǎn)是可提升碼的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)避免影響，然后把軍碼與民碼完全分離出來(lái)，無(wú)需要民碼正確引導(dǎo)就能獲得軍碼。

由圖中可以看到，因?yàn)镸碼的BOC調(diào)制方式，它功率至高值與C/A碼分開(kāi)，降低了影響，完成了頻帶分離出來(lái)。

L2里的新民碼L2C也選用相移鍵控（BPSK）調(diào)配，但比C/A碼更加復(fù)雜。L2C包含中碼CM和長(zhǎng)碼CL，根據(jù)時(shí)長(zhǎng)重復(fù)使用方法來(lái)廣播節(jié)目2個(gè)測(cè)距碼。CM調(diào)配了CNAV導(dǎo)航欄報(bào)文，CL中并沒(méi)有導(dǎo)航欄報(bào)文，被稱作導(dǎo)頻數(shù)據(jù)信號(hào)。

在數(shù)據(jù)信號(hào)較差時(shí)，影響較強(qiáng)時(shí)，導(dǎo)頻數(shù)據(jù)信號(hào)便于捕捉。因?yàn)閷?dǎo)頻環(huán)路中不調(diào)配報(bào)文，在規(guī)劃追蹤環(huán)城路時(shí)更方便更加效率。導(dǎo)頻環(huán)路便于追蹤鎖住數(shù)據(jù)信號(hào)，并獲取初始觀察量。再換導(dǎo)頻環(huán)路的載波相位和碼相位差輔助數(shù)據(jù)環(huán)路進(jìn)行相關(guān)積分兌換和報(bào)文獲取。

因?yàn)镃M碼和CL碼都比C/A碼長(zhǎng)，比較容易與噪音分離出來(lái)，因而L2C碼比C/A碼有關(guān)特性更強(qiáng)。在擋住的情形下，可以更加平穩(wěn)地鎖住數(shù)據(jù)信號(hào)。

廣西gps經(jīng)銷商表示，在從前可以用單頻載波相位組成觀測(cè)值，或?qū)Ш綑趫?bào)文中的高雅實(shí)體模型來(lái)清除對(duì)流層延遲時(shí)間。如今選用L2C碼與L1C/A碼2個(gè)民用型測(cè)距碼組成，也可以清除對(duì)流層延時(shí)偏差，可大幅度提高測(cè)距碼精度等級(jí)。

L2C與C/A碼一樣，碼速度為1.023MHz。碼速度越小，激光測(cè)距準(zhǔn)確度越小，可是主板芯片組功能損耗也越小，規(guī)格也越低，對(duì)便攜設(shè)備有重要作用。

三、BlockIIF

2010年逐漸發(fā)送BlockIIF通訊衛(wèi)星，增強(qiáng)了L5民用型數(shù)據(jù)信號(hào)和L3。

L5數(shù)據(jù)信號(hào)有兩種測(cè)距碼，同相位碼I5和四相碼Q5，相互之間正交和。與L2C廣播節(jié)目CM和CL一樣，L5也選用時(shí)長(zhǎng)重復(fù)使用方法廣播節(jié)目2個(gè)I5和Q5碼。

I5調(diào)配了CNAV導(dǎo)航欄報(bào)文，Q5并沒(méi)有導(dǎo)航欄報(bào)文，是一個(gè)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)信號(hào)。I5和Q5碼速度均為10.23MHz，與P(Y)碼同樣，是L1的10倍，因而激光測(cè)距準(zhǔn)確度更高一些。L5載波通信輸出功率大約為L(zhǎng)1兩倍，更容易抗干擾性，并消弱多路徑效用。

L5與美國(guó)聯(lián)邦航空管理局(FAA)的多源提高系統(tǒng)軟件(WAAS)適配，適用我國(guó)航線的中國(guó)民航局。

L3（1381.05MHz）。數(shù)據(jù)顯示其用以發(fā)覺(jué)核彈爆炸或其它效率能量輻射傳熱事件核彈爆炸偵查系統(tǒng)軟件(NDS)服務(wù)平臺(tái)給予通訊聯(lián)系。

四、BlockIII

2018年12月23日，首顆BlockIII成功發(fā)射?？梢砸勒招枰?，快速關(guān)掉特殊區(qū)域的導(dǎo)航欄數(shù)據(jù)信號(hào)推送。

BlockIII衛(wèi)星廣播另一民用信號(hào)L1C，能與別的導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)兼容互操作性。

L1C有兩種正交和的環(huán)路，碼長(zhǎng)均為10230bit，選用偏位載波通信(BOC)調(diào)制方式。L1CP是沒(méi)有導(dǎo)航欄報(bào)文的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)信號(hào)，L1CD是通過(guò)CNAV-2導(dǎo)航欄報(bào)文調(diào)制的。與L2C和L5一樣，選用時(shí)長(zhǎng)重復(fù)使用方法廣播節(jié)目2個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)。

L1C碼長(zhǎng)是CA碼的10倍，有關(guān)特性更強(qiáng)，但不容易捕捉。廣西gps經(jīng)銷商表示，因而，L1C碼的數(shù)據(jù)信息環(huán)路用于載入導(dǎo)航欄報(bào)文，導(dǎo)頻環(huán)路專門用于捕捉。

L1C與L1載波通信別的數(shù)據(jù)信號(hào)很容易分離出來(lái)。

L1C碼將取代L1C/A碼，但是由于BlockIII通訊衛(wèi)星升級(jí)比較慢，短時(shí)間難以達(dá)到。