GPS衛星信號（一）：測距碼信號
一．僞隨機碼
1.碼的基礎概念
①.碼 表達不同信息的二進制數及其不同組合。
②.碼元 一位二進制數叫一個碼元（0 或 1）。
③.編碼 按某種標準用二進制表示信息的過程。
④.信息量 某種事情有2r種類型，可以用r位二進制數來表示，即含有r比特的信息量。
⑤.數碼率 也稱比特率，單位時間傳輸的碼元。單位bit/s或bps或HZ。
⑥.碼元寬度 傳輸一個碼元所用的時間。
2.隨機（噪聲）碼
①. GPS信號中的關鍵技術：僞隨機碼擴頻技術。
②. 隨機碼擴頻優點：不僅能提高系統的導航定位精度，而且可以使系統具有極高的抗電子干擾能力和極強的保密性。
③. 隨機碼特點（良好的自相關性）
** 隨機碼爲非週期性序列，不存在任何編碼規則，因此不能被複制。
** 隨機碼序列中0和1出現的概率均爲1/2。
** 兩隨機碼序列的模2和爲0兩碼元相同；兩隨機碼序列的模2和爲1兩碼元相異；
自相關函數=1時已對齊；自相關函數≠1時沒有對齊。
④.模2和運算
1 + 1 = 0， 1 + 0 = 1， 0 + 1 = 1，0 + 0 = 0
3.僞隨機碼
⑴. 產生原因：隨機碼序列沒有周期性，無法複製。
⑵. 定義：具有良好的自相關特性且有周期性，無法複製。
⑶. 產生裝置：“多級反饋移位寄存器”。
⑷. 分類：截短序列、複合序列等。
二．僞隨機碼擴頻與相關接收
△僞碼擴頻
1.定義
將原擬發送幾十比特速率的導航電文變換成發送幾兆甚至更高比特率的由導航電文和僞噪聲碼組成的組合碼，稱爲僞隨機碼擴頻，簡稱僞碼擴頻。
2.優越性
①.保密性強： 信號深埋在噪聲中，抗干擾
②.耗電量少： 降低了信噪比，節省衛星電能可以很小的發射功率實現2萬公里的定位。
△僞碼測距
1.定義
在計算衛星發射信號由衛星到用戶的傳播延時時，主要利用了爲衛星發射信號中的僞隨機碼和地面GPS接收機中的複製跟蹤僞碼的相關技術，故稱爲僞碼測距。
2.基本原理
利用一僞碼延時鎖相環路，使本地複製的跟蹤碼和接收到的僞碼在碼元上對齊，
也即是在時間上對準，再將跟蹤僞碼與本地的基準僞碼進行比對，得到時間差。
△碼分多址
1.爲什麼用碼分多址
①. 類型：頻分多址FDMA、時分多址TDMA、空分多址SDMA、碼分多址CDMA
②. 原因：同時觀測多顆衛星，只有兩個載頻
③. 區別：GPS導航定位中採用碼分多址，GLONASS採用頻分多址
2.什麼是碼分多址
a. 所謂的碼分多址，就是針對不同的GPS衛星，預先指定使用不同結構的僞隨機碼。
b. 特點：每顆衛星的僞噪聲碼不同，因此可以按衛星所用僞隨機噪聲碼的不同對衛星進行編號，即PRN編碼。在導航定位中，均採用該碼對衛星編號。
三．C/A碼與P碼
△概述
①. 測距碼是用於測定衛星到接收機間的距離的二進制碼
②. GPS衛星採用兩種測距碼，即C/A碼和P碼，兩者都是僞隨機碼
③. C/A碼是粗碼，P碼是精碼。各個衛星所採用的的測距碼互不相同且互相正交
△C/A碼
1.定義
C/A碼用於分址、搜捕衛星信號和粗測距，是具有一定抗干擾能力的明碼，提供給民用。
2.產生
C/A碼是由兩個10級移位寄存器相結合而產生的
3.基本特性
①.時鐘脈衝速率：1.023Mbit/s
②.碼長1023bit，很短，易於捕獲（捕獲碼）。
③.碼元寬度Tc約等於977.5ns。
④.時間週期1ms，1sec對應的長度293Km。
⑤.不同的衛星具有不同的C/A碼。
⑥.它是L1載波的調製信號。
⑦.測距誤差2.93~29.3m，精度較低（粗碼）。
△P碼
1.產生：有兩組各有兩個12級反饋移位寄存器結合產生的。
2.基本特性
⑴.時鐘脈衝速率：10.23Mbit/s
⑵.僞噪聲碼的長度週期:6.187bit× 1012 bit
⑶.碼元寬度是C/A碼的1/10，Tp約爲0.1µs
⑷.是L1、L2載波的調製信號
⑸.不同衛星具有不同的P碼
⑹.測距誤差0.29~2.93m，精度較高（精碼）
